ES2683189T3

ES2683189T3 - Intercambiador de calor para sistemas de gestión térmica para la alimentación de combustible en motores de combustión interna

Info

Publication number: ES2683189T3
Application number: ES14739340.9T
Authority: ES
Inventors: Tadeu Miguel Malagó AMARAL; Ricardo Roveri BUENO; Edson Valdomiro de AZEVEDO JÚNIOR; Fernando Jun YOSHINO
Original assignee: Mahle Metal Leve SA; Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle Metal Leve SA; Mahle International GmbH
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2018-09-25
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: WO2015000047A8; EP3017178A1; BR102013017086A2; US20160153408A1; CN105593504B; EP3017178B1; JP6412564B2; CN105593504A; BR102013017086B1; JP2016528420A; US9810183B2; WO2015000047A1; TR201811176T4

Abstract

Disposición con un motor de combustión interna (M) y un sistema de gestión térmica (TMS) para la alimentación de combustible en el motor de combustión interna (M) que tiene un intercambiador de calor (HE), el motor de combustión interna (M) provisto internamente de un circuito (23) de agua de refrigeración, que tiene una entrada (23a), conectado a una salida (20b) de un radiador (20) de agua, por medio de un conducto (22) de agua refrigerada, externo al motor (M), y una salida (23b) conectada al radiador (20) de agua por medio de un conducto (21) de agua caliente externo al motor ( M); y con un circuito (30) de aceite lubricante que tiene una entrada (31) y una salida (32), en la que el intercambiador de calor (HE) comprende: una entrada y una salida (41a, 41b) de agua, respectivamente conectadas , en serie, a la salida (20b) del radiador (20) de agua, por medio del conducto (22) de agua refrigerada y del circuito (23) de agua de refrigeración, y con la entrada (20a) del radiador (20) de agua, por medio de un conducto (24) de retorno y a través del conducto (21) de agua caliente; una boquilla de entrada de combustible y una boquilla de salida de combustible (42a, 42b), conectadas selectivamente, en paralelo, al tubo (10) de alimentación de combustible al motor (M); y una entrada y una salida de aceite lubricante (43a, 43b), respectivamente conectadas a la salida (32) y a la entrada (31) del circuito de aceite lubricante (30) por medio de respectivos conductos (34, 33) de aceite, caracterizada porque: la entrada y la salida (41a, 41b) de agua y la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite están asentadas contra el motor (M), con la entrada y la salida (41a, 41b) de agua estando mantenidas respectivamente en comunicación fluida con el conducto (22) de agua refrigerada por medio del circuito (23) de agua de refrigeración interno al motor (M), y con el conducto (21) de agua caliente por medio del conducto (24) de retorno, estando la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite directamente abierta a la salida y a la entrada (32, 31) del circuito (30) de aceite lubricante.

Description

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DESCRIPCION

Intercambiador de calor para sistemas de gestion termica para la alimentacion de combustible en motores de combustion interna

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un intercambiador de calor, por ejemplo de tipo placa, desarrollado para permitir una triple interaccion termica, simultanea o secuencial, entre el combustible que se inyectara en un motor de combustion interna en funcionamiento normal, y los dos fluidos de refrigeracion definidos por el aceite lubricante y el agua, para que el combustible se caliente selectiva y adecuadamente bajo el control de un sistema de gestion termica para alimentar diferentes combustibles del motor, presentando cada uno un punto de inflamacion y punto de vaporizacion respectivos y particulares.

Antecedentes de la invencion

Tal como se describe en la solicitud de patente BR 10 2013 004382-6, del mismo cesionario, las mejoras en eficiencia energetica, manejo y reduccion en la emision de contaminantes se pueden lograr mediante un sistema de gestion termica para la alimentacion de combustible en un motor de combustion interna, que es capaz de mantener el combustible a una temperatura mas adecuada a la combustion tras su alimentacion al motor. El sistema de gestion termica incluye un intercambiador de calor que usa, como fuente de calor, la energia termica disipada por el propio motor, sin la necesidad de generar energia extra.

Uno de los medios para disipar la energia termica esta definido por el radiador del vehiculo, que comprende un intercambiador de calor para refrigerar el motor, evitando que este se sobrecaliente al intercambiar calor del motor y sus componentes con el entorno, por medio del radiador del vehiculo y usando agua como fluido intermedio. Sin embargo, el calor transferido desde el motor al agua del radiador representa una energia que se pierde e incluso no se deseada, puesto que, si este calor permanece almacenado en el agua, pierde eficacia como fluido de intercambio termico. Cuanto mas fria sea el agua del radiador, mas calor podra absorber del motor en un periodo de tiempo menor.

Otro medio conocido para disipar la energia termica del motor es el propio aceite lubricante que, ademas de lubricar las partes moviles del motor, permite que el calor generado por este ultimo sea llevado fuera del motor y se disipe en el entorno. Algunas partes del motor, como el ciguenal, los cojinetes, el arbol de levas, las barras y los pistones, pueden realizar completamente su refrigeracion mediante el aceite lubricante del motor. Cuando se sobrecalienta, el aceite pierde viscosidad y puede deteriorarse, y consecuentemente pierde las propiedades lubricantes deseadas y la capacidad de refrigerar partes internas del motor, perjudicando el funcionamiento correcto de los componentes del motor, causando danos importantes al motor o incluso a la perdida total del motor del vehiculo.

Algunos vehiculos, particularmente vehiculos pesados, estan provistos de un radiador de aceite, que adopta la forma de un intercambiador de calor, generalmente de tipo placa, provisto entre el bloque del motor y el filtro de aceite requerido, generalmente aguas abajo del ultimo, o incluso incorporado en un bloque individual con filtro de aceite, como suele ser el caso en vehiculos pesados, para funcionar como un potenciador de intercambio de calor entre el aceite lubricante y el agua del radiador. Sin embargo, los radiadores de aceite actualmente en uso no intercambian calor entre el aceite y el combustible.

Por lo tanto, como se menciona en dicha patente anterior BR 10 2013 004382-6, en ambientes de baja temperatura en los que el combustible tiene la temperatura del mismo reducida a valores muy bajos desde la temperatura del punto de inflamacion ("combustible frio"), hay una dificultad aumentada o reducida para quemar el combustible alimentado al motor, dicha dificultad es mayor cuando se usan combustibles que contienen un alto punto de inflamacion. Se debe observar ademas que la presion tipica dentro de un distribuidor de combustible en vehiculos de 1,0 L de inyeccion indirecta es de alrededor de 4,2 bares. En tal condicion, la temperatura de vaporizacion del combustible es mayor que la temperatura de vaporizacion bajo presion atmosferica. Para los vehiculos provistos de inyeccion directa de combustible, dichos valores (presion y temperatura de vaporizacion) son aun mayores. Tambien se sabe que el aumento en la temperatura del combustible hace que sea mas facil obtener una pulverizacion de gotas micrometricas, que se quemaran mas facilmente cuando esten en contacto con la chispa de la bobina de encendido o cuando se comprima a una cierta presion (diesel).

Aunque el intercambio termico entre el calor disipado por el motor en funcionamiento y el combustible es suficiente para, en principio, calentar adecuadamente un combustible algo "frio", esta no es una condicion de trabajo que presente una eficiencia termoenergetica optimizada, permitiendo fallos en el motor, sacudidas, respuesta de aceleracion lenta e incluso altas emisiones de contaminantes debido a la pobre quema de combustible.

En "vehiculos flexibles" (impulsados por etanol y/o gasolina en cualquier proporcion de mezcla) se sabe que el rendimiento del motor no esta optimizado. Un sistema de calentamiento de combustible efectivo puede proporcionar condiciones optimizadas al llevar el combustible (por ejemplo, etanol o gasolina) a mejores condiciones de

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combustion (calentando el combustible a temperaturas mas cercanas a su punto de vaporizacion) y un consiguiente mejor rendimiento del motor.

Debido a los hechos mencionados anteriormente, en la solicitud de patente anterior BR 10 2013 004382-6 se propuso un sistema gestionado para el calentamiento del combustible, a fin de mantenerlo en funcionamiento durante todo el tiempo de funcionamiento del motor, para lograr un alto rendimiento (optimizacion energetica) ) del motor, mejor manejo del vehiculo con respuesta rapida al actuar en el pedal de aceleracion, con par de torsion y potencia optimizados y menores emisiones contaminantes, no solo en vehiculos tipo "flexible" (dos o tres combustibles), sino tambien en vehiculos provistos de un motor de combustion interna que funciona con un solo combustible, ya sea liquido o gas.

Una de las soluciones propuestas en dicha solicitud de patente anterior, especificamente la ilustrada en la figura 3, comprende un sistema de gestion para la alimentacion de combustible que puede absorber, por medio de un intercambiador de calor comun, la energia termica deseada tanto del flujo de agua de refrigeracion como del aceite lubricante del motor. Sin embargo, dicha solicitud de patente anterior no limita la invencion a un tipo de intercambiador de calor que puede aplicarse al sistema de gestion termica, para usar, cuando sea necesario, el calor disipado por los flujos de agua de refrigeracion y el aceite lubricante calentado en el interior motor y llevado a los respectivos radiadores de agua y aceite.

El documento EP 2080976 A1 divulga un intercambiador de calor en el que dos trayectorias de flujo separadas son dispuestas en paralelo con respectivas secciones de otra trayectoria de flujo provista de canales discretos diagonales que llevan a las salidas respectivas. El documento JP 2002-195777 A divulga, en el campo de celulas de combustible, un evaporador en el que se disponen las placas de metal con canales para cuatro fluidos diferentes. Otros intercambiadores de calor de placa apilados se divulgan en los documentos US 5409058 y FR 2846736 A1. Ahi, el documento FR 2846736 A1 divulga dos secciones de intercambio de calor establecidas por una pared de division. El documento US 2007/267169 divulga una combinacion de radiador, condensador de liquido refrigerado e intercambiador de calor dispuesto en el condensador para transferir calor desde el aceite de motor al refrigerante liquido.

Sumario de la invencion

La presente invencion tiene como objetivo proporcionar un intercambiador de calor, por ejemplo de tipo placa, para ser usado junto con un sistema de gestion termica para la alimentacion de combustible en un motor de combustion interna en funcionamiento normal, con el fin de proporcionar una triple interaccion termica, ya sea simultanea o secuencial, entre el combustible y los dos fluidos de refrigeracion, definidos por el aceite lubricante y el agua, para calentar selectiva y adecuadamente el combustible a temperaturas mas cercanas al punto de vaporizacion del mismo.

El presente intercambiador de calor se aplica a sistemas de gestion termica para la alimentacion de combustible en motores de combustion interna, que esta provisto internamente de un circuito de agua de refrigeracion, que tiene una entrada conectada a una salida de un radiador de agua por medio de un conducto de agua refrigerado, externo al motor, y una salida conectada al radiador de agua por medio de un conducto de agua caliente externo al motor; y un circuito de aceite lubricante, tambien interno al motor y que tiene una entrada y una salida.

De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, proporciona un intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicacion 1.

Se pueden configurar realizaciones ventajosas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

Con el intercambio termico entre los tres fluidos en el intercambiador de calor triple, es posible, por medio de una construccion sencilla y eficiente, obtener las ventajas de refrigerar el aceite lubricante y el agua del radiador, con doble uso energetico para calentar el combustible que se alimentara al motor.

El intercambiador de calor propuesto, cuando se usa junto con un sistema de gestion termica automatico, permite calentar el combustible, ya sea individualmente o en una mezcla, para llevarlo al sistema de inyeccion del motor en condiciones de temperatura mejoradas para la combustion del mismo, por lo tanto reduciendo el consumo de combustible, reduciendo los danos al entorno y mejorando la eficiencia del motor y del vehiculo al que esta asociado dicho motor, la energia termica usada para calentar selectivamente el combustible que se obtiene de la propia energia termica disipada por el motor de combustion interna.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion se describira a continuacion, con referencia a los dibujos adjuntos, dados a modo de ejemplo de posibles configuraciones del intercambiador de calor propuesto, en los que:

la figura 1 representa un diagrama de un sistema de gestion termica para la alimentacion de combustible a un motor

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de combustion interna, estando provisto dicho sistema del intercambiador de calor de la presente invencion, en una primera configuracion de montaje;

la figura 2 representa un diagrama de un sistema de gestion termica para la alimentacion de combustible a un motor de combustion interna, estando provisto dicho sistema del intercambiador de calor de la presente invencion, en una segunda configuracion de montaje;

la figura 3 representa una vista en perspectiva de una posible construccion para el intercambiador de calor propuesto, que incorpora un soporte definido por una brida, en la construccion ilustrada, para asentar y asegurar el intercambiador de calor al motor o a cualquier otra estructura;

la figura 4 representa una vista en perspectiva del intercambiador de calor de la figura 3, cuando se ve desde el lado opuesto al que esta incorporado el brida para asentar y asegurar el intercambiador de calor;

la figura 5 representa una vista en corte del intercambiador de calor ilustrado en las figuras 3 y 4, tomandose dicho corte de acuerdo con un plano diametral comun tanto a la entrada y la salida de aceite como a las boquillas de combustible de entrada y salida; y

la figura 6 representa una vista en corte del intercambiador de calor ilustrado en las figuras 3 y 4, tomandose dicho corte de acuerdo con el plano diametral a la entrada de agua de refrigeracion y a la salida de agua de refrigeracion provista en el intercambiador de calor.

Descripcion de la invencion

Como se menciona anteriormente y se ilustra en los dibujos adjuntos, el intercambiador de calor HE de la invencion se aplica a un motor de combustion interna M, usando un unico combustible o una mezcla variable de combustibles que presentan diferentes temperaturas de vaporizacion, como es el caso de "motores flexibles" que usan, por ejemplo, gasolina, etanol o una mezcla de los mismos en diferentes proporciones.

El intercambiador de calor HE de la invencion fue desarrollado para funcionar junto con un sistema de gestion termica TMS para la alimentacion de combustible durante el funcionamiento completo del vehiculo, para mantener el combustible suministrado al motor M a una temperatura optimizada, para una combustion eficiente, menor que la del punto de vaporizacion. El sistema de gestion termica tMs se puede definir, por ejemplo, como se describe en la solicitud de patente previa BR 10 2013 004382-6, del mismo solicitante.

En las figuras 1 y 2 de los dibujos adjuntos se ilustran dos posibles realizaciones para montar el intercambiador de calor HE, en un sistema de gestion termica TMS, que funciona en un motor de combustion interna M, provisto de un sistema de inyeccion IS que se suministra desde un deposito de combustible TQ, por medio de un tubo 10 de alimentacion de combustible, provisto de una bomba 11 de combustible y de un filtro 12.

El tubo 10 de alimentacion de combustible comprende un primer segmento 10a conectado al sistema de inyeccion IS y provisto de una primera valvula 13, y un segundo segmento 10b que define una derivacion al primer segmento 10a, y en el que esta provisto el intercambiador de calor HE.

En ambas condiciones de montaje ilustradas, el motor M esta asociado operativamente con un radiador 20 de agua que tiene una entrada 20a y una salida 20b conectadas, por medio de un conducto 21 de agua caliente y un conducto 22 de agua refrigerada, a un circuito 23 de agua de refrigeracion, interno al motor M, para proporcionar la refrigeracion habitual de este ultimo.

El motor M comprende ademas dentro un circuito 30 para la circulacion de aceite lubricante, que presenta una salida 31 y una entrada 32, abierto al exterior del motor M, para ser conectado al intercambiador de calor HE, como se describe mas adelante.

El intercambiador de calor HE se fija usualmente a un soporte S que esta montado, externamente y de forma desmontable, en el motor M o en cualquier otra estructura para instalar en el motor M, por cualquier medio adecuado tal como, por ejemplo, por tornillos no ilustrados.

El intercambiador de calor HE comprende una entrada 41a de agua y una salida 41b de agua, conectadas respectivamente, en serie, a la salida 20b del radiador 20 de agua, por medio del conducto 22 de agua refrigerada y del circuito 23 de agua de refrigeracion, y con la entrada 20a del radiador 20 de agua, por medio de un conducto 24 de retorno y del conducto 21 de agua caliente, estando este ultimo posicionado en serie. El intercambiador de calor HE comprende ademas una boquilla 42a de entrada de combustible y una boquilla 42b de salida de combustible, conectadas selectivamente en paralelo al suministro de combustible al motor M; y una entrada y una salida 43a, 43b de aceite lubricante, respectivamente conectadas a la salida 32 y a la entrada 31 del circuito 30 de aceite lubricante por medio de los respectivos conductos 34, 33 de aceite.

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Los conductos 33, 34 de aceite presentes y el extremo 33a, 34a de entrada, que estan conectados respectivamente a la salida 43b de aceite hacen que el intercambiador de calor HE e a la salida 32 del circuito 30 de aceite lubricante y un extremo 33b, 34b de salida, que estan respectivamente conectados a la entrada 31 del circuito 30 de aceite lubricante y a la entrada 43a de aceite del intercambiador de calor HE.

Las boquillas 42a, 42b de entrada y salida de combustible estan provistas en un lado del intercambiador de calor HE, distinto del lado del ultimo en el que estan provistas la entrada y la salida 41a, 41b de agua y la entrada y la salida 43a, 43b de aceite lubricante.

En la construccion ilustrada en la figura 1, la entrada y la salida 41 a, 41 b de agua y la entrada y la salida 43a, 43b de aceite del intercambiador de calor HE estan asentadas contra el motor M, con la entrada y la salida 41a, 41b de agua respectivamente retenidas en comunicacion fluida con el conducto 22 de agua refrigerada, por medio del circuito 23 de agua de refrigeracion interno al motor M, y con el conducto 21 de agua caliente por medio del conducto 24 de retorno y con la entrada y la salida 43a, 43b de aceite estando directamente abiertos a la salida y a la entrada 32, 31 del circuito 30 de aceite lubricante.

Aun de acuerdo con la construccion ilustrada en la figura 1, el intercambiador de calor HE esta montado en un soporte S, para fijar al motor M o a una estructura para instalar en el motor M, que esta definido por una brida 40 contra cuyo lado esta asentado y fijado el intercambiador de calor HE, dicha pestana 40 presentando agujeros pasantes en los que se definen respectivamente la entrada y la salida 41a, 41b de agua y la entrada y la salida 43a, 43b de aceite.

En dicho sistema de montaje en el que el intercambiador de calor HE esta asentado contra el motor M, el conducto 24 de retorno esta definido internamente al motor M y presenta un extremo 24a de entrada abierto a la salida de agua 41b del intercambiador de calor HE y un extremo 24b de salida abierto al conducto 21 de agua caliente. En esta disposicion de montaje, los conductos 33, 34 de aceite estan definidos por los agujeros pasantes respectivos de la brida 40, dichos agujeros definiendo, a su vez, la entrada y la salida 43a, 43b de aceite del intercambiador de calor HE.

Todavia en la forma constructiva ilustrada en la figura 1, la brida 40 tiene un lado, opuesto al que esta asegurado el intercambiador de calor HE, que esta asentado y fijado contra el motor M, con el fin de establecer una comunicacion fluida directa de: la entrada 41a de agua del intercambiador de calor HE con la salida 23b del circuito 23 de agua de refrigeracion; la salida 41b de agua del intercambiador de calor HE con la entrada 24a del conducto 24 de retorno; y de la entrada y la salida 43a, 43b de aceite del intercambiador de calor HE con la salida 32 y a la entrada 31, respectivamente, del circuito 30 de aceite lubricante interno al motor M.

En la figura 2 de los dibujos, se ilustra una construccion en la que el intercambiador HE no esta directamente asentado contra el motor M, sino montado en un soporte S que comprende una brida 40, un lado contra el cual esta asentado y fijado el intercambiador de calor HE, y una barra espaciadora 43, que tiene un lado fijado a la brida 40 y un lado opuesto fijado al motor M. En esta segunda disposicion de montaje, la brida 40 puede presentar los mismos agujeros pasantes ya descritos en relacion con la construccion de la figura 1 y en los que estan definidos respectivamente la entrada y la salida 41a, 41b de agua y la entrada y la salida 43a, 43b de aceite del intercambiador de calor HE.

En la construccion ilustrada en la figura 2, la entrada y la salida 41 a, 41 b de agua del intercambiador de calor HE se mantienen respectivamente en comunicacion fluida, en serie, con el conducto 22 de agua refrigerada, por medio del circuito 23 de agua de refrigeracion y de un conducto 25 de entrada, externo al motor M, y con el conducto 21 de agua caliente, por medio del conducto 24 de retorno, y con la entrada y la salida 43a, 43b de aceite manteniendose en comunicacion fluida con la salida 32 y con la entrada 31, respectivamente, del circuito 30 de aceite lubricante, por medio de los respectivos conductos 33, 34 de aceite, externos al motor M y construidos con cualquier material adecuado.

En la construccion del intercambiador HE, no asentado al motor M, el conducto 24 de retorno esta definido externamente al motor, presentando un extremo 24a de entrada abierto a la salida 41b de agua y un extremo 24b de salida abierto al conducto 21 de agua caliente, con los conductos 33, 34 de aceite definidos por los agujeros pasantes respectivos de la brida 40, que definen la entrada y la salida 43a, 43b de aceite del intercambiador de calor HE.

De manera similar, en la construccion de la figura 2, el conducto 25 de entrada, externo al motor M, presenta un extremo 25a de entrada abierto a la salida 23b del circuito 23 de agua de refrigeracion, y un extremo 25b de salida abierto a la entrada 41 a de agua en el intercambiador de calor HE.

En la construccion ilustrada en las figuras 3 a 6 e independientemente de la manera en que esta montada en el motor o en otra estructura de soporte adyacente, el intercambiador de calor HE comprende un paquete P de camaras 50, 60, 70, formado por una primera, un segundo y un tercer grupo G1, G2, G3 de camaras superpuestas 50, 60, 70, cada dos camaras adyacentes siendo de grupos diferentes.

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Las camaras 50, 60, 70 de cada grupo G1, G2, G3 tienen regiones separadas entre si y que se mantienen cada una en comunicacion fluida con un conducto respectivo 51, 61, 71 que tiene un extremo interno 51a, 61a, 71a abierto a una camara externa del grupo respectivo, y un extremo externo 51b, 61b, 71b.

Los extremos externos 51b de los conductos 51 del primer grupo G1 de camaras 50 estan conectados en serie al circuito 23 de agua de refrigeracion, por medio de la entrada y la salida 41 a, 41 b de agua del intercambiador de calor HE.

Los extremos externos 61b de los conductos 61 del segundo grupo G2 de camaras 60 estan conectados selectivamente, en paralelo, al tubo 10 de alimentacion de combustible por medio de las boquillas 42a, 42b de entrada y salida de combustible del intercambiador de calor HE, permitiendo que este ultimo este ubicado en una "derivacion" del tubo 10 de alimentacion de combustible.

Los extremos exteriores 71b de los conductos 71 del tercer grupo G3 de camaras 70 estan conectadas al circuito 30 de aceite lubricante.

La construccion descrita anteriormente permite que el agua de refrigeracion y el aceite lubricante circulen respectivamente a traves del interior de las camaras 50 del primer grupo G1 y a traves del interior de las camaras 70 del tercer grupo G3 de camaras, mientras el combustible pasa a traves de las camaras 60 del segundo grupo G2, al detectarse la necesidad de calentar dicho combustible antes de inyectarse en el motor M.

En la forma constructiva ilustrada en las figuras 3 a 6, los conductos 51,61,71 de cada grupo de camaras 50, 60, 70 estan ubicados a traves del interior del paquete P de camaras 50, 60, 70, que cruzan las camaras ubicadas entre la camara de extremo del grupo respectivo, al interior de la cual esta abierto el extremo interno 51a, 61a, 71a del conducto y el extremo externo 51b, 61b, 71b de dicho conducto, estando este ultimo abierto central y radialmente abiertas a las camaras del grupo respectivo cruzado por dicho conducto, para permitir el flujo de fluido a lo largo de las camaras de cada grupo.

En la construccion ilustrada, las boquillas 42a, 42b de entrada y salida de combustible sobresalen desde un lado del paquete P de camaras 50, 60, 70 opuestas a aquellas en las que estan provistas la entrada y la salida 41a, 41b de agua del intercambiador de calor HE, con dicho lado opuesto estando cerrado por una cubierta 90 de extremo, en el que cada dos camaras adyacentes son de diferentes grupos y estan separadas por una pared comun W de intercambio termico.

Teniendo en cuenta que la temperatura del aceite lubricante dentro del motor M es mas alta que la temperatura del agua de refrigeracion y, a su vez, esta ultima es mas alta que la temperatura a la que se va a calentar el combustible, las camaras 50, 60, 70 del paquete P de camaras estan distribuidas de manera que las camaras 70 del tercer grupo G3 de camaras 70 presentan paredes comunes solamente con las camaras 50 del primer grupo G1 de camaras. De acuerdo con las temperaturas de los tres fluidos en cuestion, una porcion de la altura del paquete P de camaras adyacentes al extremo externo 61b de los conductos 61 del segundo grupo G2 de camaras 60 puede estar formada unicamente por este ultimo y por al menos una de las camaras 50 del primer grupo G1, con la porcion restante de la altura del paquete P de camaras estando formada por las camaras 50 restantes del primer grupo G1 que contiene agua 23 de refrigeracion y por las camaras 70 del tercer grupo G3, que contiene aceite lubricante. Esta construccion se ilustra mejor en la figura 5.

Debido a que la energia termica requerida para calentar el combustible es generalmente mas baja que la energia termica disipada por el motor M por medio del aceite lubricante y el agua de refrigeracion, la porcion de la altura del paquete P de camaras, formada unicamente por las camaras 50, 70 del primer y tercer grupo G1, G3 de camaras, es normalmente mayor que la porcion de la altura formada unicamente por el primer y segundo grupo G1, G2 de camaras que contienen agua y combustible.

En la construccion de ejemplo ilustrada en las figuras 3 a 6, las camaras 50, 60, 70 del paquete P de camaras tienen la misma forma plana alargada, y de altura reducida en relacion con su area, cada uno de los dos conductos 51, 61, 71, de cada grupo de camaras 50, 60, 70, estando ubicados en una region de extremo del paquete P de camaras opuestas a aquella en la que esta posicionado el otro conducto.

Las camaras 50, 60, 70 pueden construirse de cualquier material adecuado, que tenga alta conductividad termica y que se forme en bandejas, por ejemplo, que tenga una pared inferior con una forma rectangular sustancialmente alargada, e incorporando una pared periferica de altura reducida, cuya extremo libre esta asentado hermeticamente y fijado bajo la region periferica de la pared inferior de una bandeja adyacente del paquete P de camaras, y la ultima bandeja del paquete P puede estar cerrada superiormente por la cubierta 90 de extremo que esta asentada hermeticamente y fijada al extremo libre de dicha ultima bandeja.

Para garantizar la estanqueidad de la conexion entre los agujeros pasantes de la brida 40, que definen las entradas y salidas 41a, 41b de agua y de aceite 43a, 43b del intercambiador de calor HE y las salidas 23b, 32 y las entradas

23a, 31 de aceite y agua del motor M, el lado de la brida 40, para asentarse contra el motor M, esta provisto de una junta de sellado J que rodea dichos agujeros pasantes.

El segundo segmento 10b del tubo de alimentacion de combustible 10 esta acoplado a los extremos externos 61b de 5 los conductos 61 del segundo grupo G2 de camaras 60 del intercambiador de calor HE y esta provisto de una segunda valvula 14, ubicada aguas arriba del intercambiador de calor HE, y de una valvula unidireccional 15, ubicada aguas abajo del intercambiador de calor HE.

La primera valvula 13 y la segunda valvula 14 pueden ser de tipo electromagnetico, activadas por una unidad de 10 control electronico CPU, que recibe diferentes parametros operativos del motor y parametros fisico-quimicos del combustible (tales como la temperatura del combustible suministrado, caracteristicas del combustible o de las mezclas de diferentes combustibles, presion de inyeccion de combustible, perdida de presion, etc.), para determinar el valor maximo de temperatura que se usara para controlar el funcionamiento de las valvulas primera y segunda 13, 14. Generalmente tambien se proporciona un tubo 10c de retorno, que conecta el tanque de combustible TQ a un 15 punto del tubo 10 de alimentacion de combustible, ubicado aguas abajo del segundo segmento 10b, para permitir el retorno, al tanque TQ, del combustible bombeado al sistema de inyeccion IS, pero no es consumido por el motor M. Sin embargo, se debe entender que el tubo 10c de retorno se puede conectar al tubo 10 de alimentacion de combustible en un punto aguas arriba del segundo segmento 10b.

20 El sistema de gestion termica TMS, asociado con el presente intercambiador de calor HE, puede comprender valvulas electromagneticas montadas individualmente o en un colector de valvulas y accionadas desde la unidad de control electronico CPU que esta operativamente asociada con multiples sensores SE conectados al sistema de suministro de combustible y al el motor M, para permitir que la apertura total o parcial de la valvula o valvulas se produzca en funcion de los requisitos reales de calentamiento del combustible a una temperatura inferior a la de 25 vaporizacion del combustible unico o mezcla de combustibles.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. - Disposicion con un motor de combustion interna (M) y un sistema de gestion termica (TMS) para la alimentacion de combustible en el motor de combustion interna (M) que tiene un intercambiador de calor (HE), el motor de combustion interna (M) provisto internamente de un circuito (23) de agua de refrigeracion, que tiene una entrada (23a), conectado a una salida (20b) de un radiador (20) de agua, por medio de un conducto (22) de agua refrigerada, externo al motor (M), y una salida (23b) conectada al radiador (20) de agua por medio de un conducto (21) de agua caliente externo al motor ( M); y con un circuito (30) de aceite lubricante que tiene una entrada (31) y una salida (32), en la que el intercambiador de calor (HE) comprende: una entrada y una salida (41a, 41b) de agua, respectivamente conectadas , en serie, a la salida (20b) del radiador (20) de agua, por medio del conducto (22) de agua refrigerada y del circuito (23) de agua de refrigeracion, y con la entrada (20a) del radiador (20) de agua, por medio de un conducto (24) de retorno y a traves del conducto (21) de agua caliente; una boquilla de entrada de combustible y una boquilla de salida de combustible (42a, 42b), conectadas selectivamente, en paralelo, al tubo (10) de alimentacion de combustible al motor (M); y una entrada y una salida de aceite lubricante (43a, 43b), respectivamente conectadas a la salida (32) y a la entrada (31) del circuito de aceite lubricante (30) por medio de respectivos conductos (34, 33) de aceite,

caracterizada porque:

la entrada y la salida (41 a, 41 b) de agua y la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite estan asentadas contra el motor (M), con la entrada y la salida (41a, 41b) de agua estando mantenidas respectivamente en comunicacion fluida con el conducto (22) de agua refrigerada por medio del circuito (23) de agua de refrigeracion interno al motor (M), y con el conducto (21) de agua caliente por medio del conducto (24) de retorno, estando la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite directamente abierta a la salida y a la entrada (32, 31) del circuito (30) de aceite lubricante.
2. - Disposicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque las boquillas (42a, 42b) de entrada y salida de combustible estan dispuestas en un lado del intercambiador de calor (HE) distinto del lado del ultimo en el que estan provistas la entrada y la salida (41 a, 41 b) de agua y la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite lubricante.
3. - Disposicion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque esta montada en un soporte (S), para su fijacion al motor (M) o a una estructura para instalar el motor (M), y definida por una brida (40), contra un lado de la cual esta asentado y fijado el intercambiador de calor (HE), presentando dicha brida (40) agujeros pasantes en los que estan definidas respectivamente la entrada y la salida (41a, 41b) de agua y la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite.
4. - Disposicion segun la reivindicacion 3, caracterizada porque el conducto (24) de retorno esta definido internamente en el motor (M) y presenta un extremo (24a) de entrada abierto a la salida (41b) de agua y un extremo (24b) de salida abierto al conducto (21) de agua caliente, estando definidos los conductos (33, 34) de aceite por los agujeros pasantes respectivos de la brida (40) que definen la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite del intercambiador de calor (HE).
5. - Disposicion segun la reivindicacion 4, caracterizada porque la brida (40) tiene un lado opuesto al de fijacion del intercambiador de calor (HE), asentado y asegurado contra el motor (M), para establecer una comunicacion fluida directa: de la entrada (41a) de agua con la salida (23b) del circuito (23) de agua de refrigeracion; de la salida (41b) de agua con la entrada (24a) del conducto (24) de retorno; y de la entrada y la salida (43a, 43b) de aceite respectivamente con la salida (32) y con la entrada (31) del circuito (30) de aceite lubricante.
6. - Disposicion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el intercambiador de calor (HE) comprende un paquete (P) de camaras (50, 60, 70), formado por un primer, un segundo y un tercer grupo (G1, G2, G3) de camaras superpuestas (50, 60, 70), cada dos camaras adyacentes perteneciendo a diferentes grupos, y las camaras (50, 60, 70) de cada grupo que tienen regiones separadas entre si y mantenidas cada una en comunicacion fluida con un conducto respectivo (51,61, 71) que tiene un extremo interno (51a, 61a, 71a) abierto a una camara de extremo del grupo respectivo y un extremo exterior (51b, 61b, 71b); los extremos exteriores (51b) de los conductos (51) del primer grupo (G1) de camaras (50) estando conectados en serie al circuito (23) de agua de refrigeracion, por medio de la entrada y la salida (41a, 41b) de agua; los extremos exteriores (61b) de los conductos (61) del segundo grupo (G2) de camaras (60) estan conectados selectivamente, en paralelo, al tubo (10) de alimentacion de combustible por medio de las boquillas (42a , 42b) de entrada y salida de combustible; y los extremos exteriores (71b) de los conductos (71) del tercer grupo (G3) de camaras (70) estan conectados al circuito (30) de aceite lubricante.
7. - Disposicion segun la reivindicacion 6, caracterizada porque los conductos (51,61,71) de cada grupo de camaras (50, 60, 70) estan ubicados a traves del interior del paquete (P) de camaras ( 50, 60, 70), cruzando las camaras ubicadas entre la camara de extremo de la respectiva, en cuyo interior esta abierto el extremo interior (51a, 61a, 71a) del conducto, y el extremo exterior (51b, 61b, 71b) de dicho conducto, estando este ultimo abierto central y radialmente a las camaras del grupo respectivo cruzado por dicho conducto.
8. - Disposicion segun la reivindicacion 7, caracterizada porque las boquillas (42a, 42b) de entrada y salida de

combustible sobresalen hacia fuera desde un lado del paquete (P) de camaras (50, 60, 70) opuesto a aquel en el que estan provistas la entrada y la salida (41a, 41b) de agua, estando dicho lado opuesto cerrado por una cubierta (90) de extremo.

5 9.- Disposicion segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque cada dos camaras adyacentes

pertenecen a grupos diferentes y estan separadas una de otra por una pared comun (W) para intercambio termico.
10. - Disposicion segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque las camaras (50, 60, 70) del paquete (P) de camaras estan distribuidas para que las camaras (70) del tercer grupo (G3) de camaras (70)

10 presenten paredes comunes solo con las camaras (50) del primer grupo (G1) de camaras.
11. - Disposicion segun la reivindicacion 10, caracterizada porque una porcion de la altura del paquete (P) de camaras adyacente al extremo exterior (61b) de los conductos (61) del segundo grupo (G2) de camaras (60) estan formadas solamente por esta ultima y por al menos una de las camaras (50) del primer grupo (G1), el resto de la

15 altura del paquete (P) de camaras estando formado por el resto de las camaras (50) del primer grupo (G1) que contiene agua (23) de refrigeracion y por las camaras (70) del tercer grupo (G3) que contiene aceite lubricante.
12. - Disposicion segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizada porque las camaras (50, 60, 70) del paquete (P) de camaras tienen la misma forma plana y alargada y tienen una altura reducida en relacion con su

20 area, estando ubicado cada uno de los dos conductos (51, 61, 71) de cada grupo de camaras (50, 60, 70) en una region final del paquete (P) de camaras opuesta a aquella en la que esta ubicado el otro conducto.