ES2696774T3 - Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples independientes - Google Patents

Abstract

Motor de combustión interna que comprende una o más cámaras de combustión donde la cámara o las cámaras de distribución de presión del motor cuenta con al menos dos admisiones de funcionamiento independiente y seleccionable cada una de ellas de manera individual o combinada. Las válvulas de mariposa de acelerador y ralentí con las que cuentan las admisiones independientes son movidas por el acelerador. La inyección puede realizarse bien de forma conjunta antes de la entrada a la cámara de combustión, o bien en la propia cámara de combustión o en los colectores de admisión o en las conexión de la cámara de distribución de presión con la cámara de combustión cuando no haya colector. Gracias al sistema se consigue un motor de combustión interna de diferentes potencias con la misma cilindrada, según la admisión o admisiones seleccionadas, además de consumos inferiores y menores emisiones de CO2.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples independientes OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples independientes, donde cada una de las admisiones múltiples puede seleccionarse y operarse de manera individual, y donde es posible incluso seleccionar cualquier combinación de las mismas.

La presente invención se caracteriza por proporcionar un motor de combustión interna en al menos una de sus cámaras de combustión con una cámara de distribución de presión con al menos dos admisiones de aire o de una mezcla de operación y selección independiente, una con respecto a la(s) otra(s), siendo capaz de trabajar de manera combinada.

Por lo tanto, la presente invención se incluye en el campo de los motores de combustión interna y, de manera más particular, entre los sistemas de suministros de motores y, más precisamente, entre las cámaras de distribución de presión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los motores que existen en la actualidad, mediante el uso de distintos medios, hacen que la misma presión alcance cada cámara de combustión y haya la misma cantidad de aire o mezcla en cada posición del acelerador, dado que los motores que existen son de única admisión.

En los motores atmosféricos normalmente hay una única captación de aire que comprende: una captación de aire, luego un filtro, luego una mariposa de aceleración y ralentí y un sensor de cantidad de aire, con el objetivo de controlar la inyección de gasolina correspondiente, seguido de una cámara de distribución de presión de la que emergen los colectores.

La inyección de combustible, de acuerdo con los motores, en general puede ser indirecta, realizada por el colector de captación, o de inyección directa, siendo realizada por la cámara de combustión o ambas, operando uno o el otro según el diseño del motor.

En todos estos motores, el aire o mezcla que alcanza cada cámara lo hace a la misma presión y con el mismo volumen, para cada posición de apertura de la mariposa del acelerador.

Los motores de aire comprimido por un compresor volumétrico, turbo y depósito de presión fija recargable en general comprenden: una captación de aire por un sistema de presión, seguido de un sistema de presión, etc., un posible radiador o "interenfriador" por medio del cual se hace pasar el aire caliente para enfriarlo, luego hay una tuerca de aceleración-ralentí, seguida de un sensor de flujo de aire y al menos una cámara de distribución de presión (de acuerdo con el tipo de motor) a fin de unificar la presión desde la que salen los colectores hacia las cámaras de combustión.

En estos motores turbo, el aire o la mezcla que llega a cada cámara de combustión con la misma posición del acelerador lo hace a la misma presión y con el mismo volumen.

En algunos casos, puede haber dos o más turbos, cada uno de ellos con la misma entrada de aire o una diferente. En general, estos presentan una única mariposa del acelerador, pero al final la cantidad de aire o mezcla que entra a cada una de las cámaras de combustión es la misma, como en los casos anteriores.

Por lo tanto, los motores conocidos en el estado de la técnica presentan un sistema de única admisión, diseñado de acuerdo con la potencia del motor. Por consiguiente, un motor para una determinada potencia cuenta con el siguiente diseño: presión y volumen de aire, la apertura total de la válvula del acelerador e inyección de combustible para dicha potencia. Por este motivo, un motor con mayor potencia presenta un consumo más elevado a una velocidad inferior, en comparación con un motor de menor potencia en la misma cilindrada.

En otras palabras, los motores del estado de la técnica son limitados por la potencia, torque y revoluciones del diseño y no es posible cambiar la potencia para la que han sido diseñados. Por consiguiente, un motor con menor potencia debe consumir menos, pero presentará una capacidad de adelantamiento inferior, mientras que un motor con mayor potencia consumirá más a menor velocidad, pero presentará una mayor capacidad de adelantamiento. El Documento US5027769 A se relaciona con un sistema de control de válvula del acelerador del tipo denominado como mando por cable (DBW por sus siglas en inglés), el cual impulsa una válvula del acelerador para que abra y cierre el paso de la captación de aire de un motor en una máquina. Las válvulas del acelerador están dispuestas individualmente en una serie de pasajes de admisión de un motor. Además, los pasajes de admisión del motor se dividen en dos sistemas y están conectados de manera individual con los tanques de compensación.

El Documento US5027769 A describe un sistema de suministro de aire de un motor turboalimentado para eliminar el retardo del turbo en un motor de combustión interna que incluye un tanque de aire que contiene un suministro de aire auxiliar comprimido que se utiliza para levantar la presión del colector inmediatamente durante períodos de retardo del turbo, una bomba de aire conectada con el cigüeñal del motor para llenar el tanque de aire con aire comprimido durante la desaceleración y durante otros períodos de operación en los que no es necesario destinar todo el torque del motor a la transmisión, una primera válvula para controlar el flujo de aire auxiliar desde el tanque de aire al motor y una segunda válvula para recircular el aire turboalimentado cuando el aire auxiliar está siendo suministrado al motor, permitiendo así que el turboalimentador acelere con más rapidez.

El Documento EP1489283 describe un motor que cuenta con un ducto de descarga con una entrada a través de la cual el aire sobrealimentado entra para suministrar inserciones por medio de los orificios del ducto de descarga y de un ducto de inyección por un tubo. El aire sobrealimentado se suministra para obtener una circulación en serie del aire sobrealimentado desde el ducto de descarga hacia el ducto de inyección.

El Documento WO2011 /070935 se relaciona con un sistema de admisión de aire para motores con cuatro cilindros o más, que presenta un bajo costo de producción y es fácil de implementar. El mismo permite la separación o combinación de la admisión del cilindro y, por consiguiente, su operación como único motor convencional o como dos o más motores de dos cilindros independientes, optimizando el rendimiento de los motores de combustión interna.

Como consecuencia, un motor atmosférico no puede ser turbo ni viceversa, ni actuar de manera combinada. Tampoco puede hacer que una mayor o menor cantidad de aire penetre con la misma posición del acelerador y, por lo tanto, llevar a un consumo inferior, a la reducción de emisiones de CO2 y a la mejora del rendimiento.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención es desarrollar un motor de combustión interna que ofrece una multiplicidad de posibilidades de operación, dando origen a diferentes rangos de potencia, permitiendo seleccionar o combinar las diferentes formas de operación, desarrollando un motor de combustión interna como el que se describe a continuación y el cual se establece esencialmente en la reivindicación uno.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene el objeto de resolver el problema detallado, mediante una cámara de distribución de presión con admisiones de operación independiente, y cada una de estas admisiones puede seleccionarse ya sea de manera individual o combinada, en pocas palabras logrando un motor de potencias múltiples con la misma cilindrada, y por lo tanto otras gamas de consumos y reducción de emisiones de CO2 de 0 a revoluciones máximas, en pocas palabas, logradas con un único motor que puede operarse como si tuviese distintas potencias seleccionables.

El objetivo de la invención es diseñar un motor que funcione y rinda como diferentes motores, tanto en términos de potencia máxima y torque o revoluciones, con la finalidad de adaptar el consumo y emisión de CO2 a cada circunstancia, de modo que la cantidad de aire suministrada a cada cámara de combustión dependerá de la potencia requerida en cada circunstancia y, en consecuencia, la cantidad de combustible inyectado y CO2 variarán según la cantidad de aire suministrado.

Por lo tanto, de acuerdo con la invención, la cámara de distribución de presión del motor presentará dos o más admisiones de operación y selección independientes o combinadas, que pueden tener la misma sección o una diferente.

La cámara de distribución de presión puede conectarse directamente a las cámaras de combustión, para lo que contará con una serie de enchufes integrados en la cámara para su conexión a las cámaras de combustión, evitando, de este modo, el uso de un colector.

La cámara de distribución de presión presenta compartimentos múltiples, en cuyo caso presentará medios de control de flujo entre los compartimentos desde las admisiones, así como también medios de control de enchufes desde cada compartimento hacia otro o directamente hacia la entrada a la cámara de combustión por medio de válvulas mariposa, tubos, etc.

Las admisiones múltiples que presenta la cámara de distribución de presión del motor de combustión interna pueden ser seleccionadas por el conductor de manera individual o combinada, es decir, en el caso de dos admisiones independientes, el conductor puede seleccionar una de las admisiones, las cuales deben estar diseñadas para cierta potencia, o seleccionar una segunda admisión, la cual deberá estar diseñada para una segunda potencia, diferente a la anterior, o seleccionar ambas admisiones con la misma o distinta apertura de mariposa para lograr un efecto diferente. En pocas palabras, un motor se logra con una multiplicidad de diferentes potencias y, como consecuencia, características.

La cantidad máxima de aire suministro a cada cámara de combustión desde la cámara de distribución de presión corresponderá a la admisión seleccionada.

De acuerdo con una realización posible, la totalidad o parte de las admisiones o entradas de aire pueden comenzar desde una cámara de captación de aire común, la cual contará con una entrada de aire, proporcionada con el filtro correspondiente, el cual siempre nos dará la misma presión de aire, más allá de tener la misma capacidad o una diferente.

De acuerdo con otra realización, cada una de las admisiones independientes puede presentar su propia admisión de aire, la cual permitiría, por ejemplo, que una de las admisiones sea atmosférica, otra sea por aire comprimido, a través de cualquiera de los sistemas conocidos, como un turbo, un compresor volumétrico y otro mediante un depósito o mezcla de aire a una presión fija o recargable, etc., o cualquiera de las múltiples combinaciones a las que podría recurrir un técnico. De este modo, el aire es introducido a una presión o volumen diferente a través de cada admisión independiente seleccionada y, por lo tanto, en una cantidad de aire diferente por unidad de tiempo y, en consecuencia, una distinta cantidad de combustible.

La selección de la admisión independiente escogida o la combinación deseada de admisiones independientes podría realizarse manualmente desde el asiento del conductor o de manera automática en caso de desear que sea diseñada de este modo.

Gracias al sistema descrito, obtendremos varias potencias con la misma cilindrada, consumos del motor y menos emisiones de CO2 con el mismo recorrido del acelerador, solo mediante la selección o combinación de las distintas admisiones de operación independiente que presenta el motor.

Cada una de las admisiones también puede presentar su correspondiente inyector de combustible, el cual entrará en funcionamiento cuando la admisión correspondiente sea seleccionada para el suministro de aire.

El acelerador mueve las válvulas de mariposa de aceleración y ralentí que presentan las admisiones independientes. Estas últimas pueden introducir aire o aire-combustible en diferente cantidad, velocidad y presión, y, por consiguiente, pueden variar el rendimiento del motor según lo requerido.

Al cambiar de una admisión a la otra, las válvulas de mariposa de aceleración y ralentí que presenta la admisión de arranque permanecen cerradas, mientras que las de la admisión seleccionada siguen operativas.

En consecuencia, gracias al sistema de admisiones múltiples independientes que puede seleccionarse de manera individual o combinada en asociación a una única cámara de distribución, se alcanzan diferentes potencias con la misma cilindrada en un motor de combustión interna, de acuerdo con la admisión o admisiones seleccionadas, lo que permite obtener diferentes potencias, consumos inferiores y menos emisiones de CO2.

Gracias a la disposición de admisiones múltiples independientes que se unen en una cámara de distribución de presión con uno o varios compartimentos con entradas a la cámara de combustión con o sin colector, el procedimiento de construcción se simplifica y el rendimiento es mejor en comparación con tener las admisiones directamente conectadas a las cámaras de combustión, además de ahorrar espacio y facilitar el diseño y ensamblaje, en particular en motores con turbocompresión.

EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se proporciona y a fin de colaborar con un mejor de entendimiento de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferido de una realización práctica de la invención, se ha adjuntado un conjunto de dibujos que forma parte integral de dicha descripción, en el que, con carácter ilustrativo y no limitante, se ha representado la información a continuación.

En la Figura 1, podemos observar un diagrama de un motor de combustión interna con una admisión con aire comprimido, ya sea por un turbo 4 o compresor volumétrico, que refleja el estado de la técnica.

En la Figura 2, se muestra una cámara de distribución de presión a donde se conectan las tres admisiones de distinto tipo.

En la Figura 3, se exhibe una posible forma de conexión con las cámaras de combustión desde una cámara de distribución de presión de admisiones múltiples.

En la Figura 4, se muestra una realización ejemplar en la que la cámara de distribución de presión presenta varios compartimentos, la cual no se encuentra cubierta por la invención.

En la Figura 5, se muestra la realización de acuerdo con la invención.

En la Figura 6, se exhibe otra realización ejemplar de la cámara de distribución de presión con admisiones múltiples con compartimentos múltiples, la cual no se encuentra cubierta por la invención.

REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN

En vista de las Figuras, a continuación se describe una realización preferida de la invención propuesta.

En la Figura 1, se observa un motor de combustión interna por medio de un diagrama y en la sección transversal de 2 cilindros con un colector de admisiones, una cámara de distribución de presión 11, una mariposa del acelerador 10, un interenfriador 9, un turbo 8 y una entrada de aire 7; se trata del estado actual de la técnica. Una única admisión 4 por motor en este caso forzada por turbocompresor.

Ahora, a fin de alcanzar los propósitos mencionados de reducir las emisiones de CO2, adaptar el consumo al tipo de conducción y tener la posibilidad de alcanzar diferentes potencias con un único motor con la misma cilindrada, para este fin, se disponen admisiones múltiples en la cámara de distribución de presión, cada una de las cuales puede seleccionarse de manera individual o combinada, ya sean del mismo tipo o diferentes.

Por consiguiente, en la Figura 2 observamos una cámara de distribución de presión 14 alcanzada por tres admisiones diferentes, una admisión presurizada 4, una admisión atmosférica 5 y una admisión por medio de un depósito de aire comprimido o una mezcla de aire 6, cada una de las cuales cuenta con sus respectivas válvulas de mariposa de aceleración y ralentí 10, 24 y 25.

La conexión desde la cámara de distribución de presión 14 hacia las cámaras de combustión 1 puede realizarse ya sea a través de un colector 15, como se muestra en la Figura 2, o mediante salidas 16 creadas directamente en la cámara de distribución de presión 14 permitiendo la conexión directa en las cámaras de distribución.

La cámara de distribución de presión con admisiones múltiples puede presentar un único compartimento, como se muestra en la Figura 4, o ser una cámara de distribución 17 con compartimentos múltiples 18, como se puede observar en las Figuras 4, 5 y 6.

Las figuras que muestran una cámara de distribución de presión con compartimentos múltiples son solo un posible ejemplo de entre las múltiples posibles realizaciones que podrían efectuarse, manteniendo la idea conceptual de la división de la cámara de distribución de presión en compartimentos.

En la Figura 4, se muestra la cámara de distribución de presión 17 con dos compartimentos 18, con al menos una admisión alcanzando cada compartimento. La cámara de distribución de presión 17 con compartimentos múltiples tiene acceso a medios de control 19 desde cada una de las admisiones a cada compartimento, así como también a los medios de control de flujo de un compartimento a otro o directamente hacia el colector 15 o salidas 16.

Los medios de control de flujo del aire o la mezcla de aire-combustible entre compartimentos, en la figura 4, es una válvula 20, mientras que en la Figura 5 la cámara de distribución de presión presenta una sección transversal circular y se proporciona con una clapeta giratoria 21 que barre la superficie interna de la cámara de modo tal que un compartimento u otro es seleccionado mediante la rotación de la clapeta y la acción en las válvulas de flujo 19 de acceso desde las admisiones.

En la Figura 6, se muestra una cámara de distribución de presión 17 con compartimentos múltiples 18, la cual presenta una primera válvula de conexión 22 desde el compartimento intermedio al inferior y una segunda válvula de conexión 23 desde el compartimento superior al inferior, el cual es el compartimento directamente conectado con la salida 16 de la cámara de distribución de presión 17 que se conecta con la(s) cámara(s) de combustión.

La forma dimensional, capacidad y sistema de conexión entre la cámara de distribución de presión con las cámaras de combustión dependerán del tipo de motor.

Las admisiones de la cámara de distribución de presión son independientes y pueden seleccionarse de manera individual o combinada.

Las captaciones o entradas de aire de las admisiones independientes pueden presentar una captación de aire conjunta para todas las admisiones, o puede haber entradas o captaciones de aire independientes para cada una de las admisiones.

Puede haber uno o varios inyectores de combustible dispuestos en una posible unión común de dichas admisiones y antes de la entrada a la cámara de combustión o en la cámara de combustión propiamente dicha, o en los colectores de admisión o en la conexión de la cámara de distribución de presión con la cámara de combustión cuando no hay colector, donde la operación del inyector o inyectores corresponderá a las admisiones seleccionadas.

Los inyectores deben ser capaces de adaptarse a las distintas presiones o volúmenes de aire de diferentes admisiones o de colocar un inyector por admisión por cámara de combustión.

Puede haber cualquier cantidad y tipo de admisiones independientes que se unen en la cámara de distribución de presión.

Para hacer que una admisión u otra, o ambas, funcionen en simultáneo, su operación puede habilitarse con un acelerador por admisión o un único acelerador de modo tal que, cualquiera sea el sistema que se escoja, haga que la mariposa del acelerador de la admisión escogida o la selección combinada se activen.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, en el que la cámara de distribución de presión presenta al menos dos admisiones que operan de manera independiente y cada una de ellas puede seleccionarse de manera individual o combinada, en la que la cámara de distribución de presión es una cámara de distribución de presión (17) con compartimentos múltiples (18), teniendo acceso a medios de control mediante válvulas (19) desde cada una de las admisiones a cada compartimento, y con medios de control de flujo desde un compartimento hacia una salida (16) caracterizado porque la cámara de distribución de presión (17) presenta una sección transversal circular y es proporcionada con una clapeta giratoria (21) que barre la superficie interna de la cámara de modo tal que el compartimento u otro es seleccionado mediante la rotación de la clapeta y la acción sobre las válvulas de acceso (19) desde las admisiones.

2. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una o todas las admisiones independientes son atmosféricas.

3. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una o todas las admisiones independientes son por aire comprimido.

4. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una o todas las admisiones independientes son por medio de un depósito a presión fija o recargable con una válvula de alivio que puede regularse manual o automáticamente.

5. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cámara de distribución de presión (17) se conecta a una cámara de combustión (1) por medio de un colector (15).

6. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en el que la cámara de distribución de presión se conecta con la cámara de combustión (1) directamente mediante la salida (16) definida en la cámara de distribución de presión.

7. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que todas las admisiones independientes presentan una válvula de mariposa de aceleración y otra de ralentí (10, 24 y 25) además de los sistemas inherentes a cada tipo de admisión.

8. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con la reivindicación 7, en el que, cuando cambia de una admisión o varias admisiones u otra(s), las válvulas de mariposa de las admisiones de arranque permanecen cerradas, mientras que las válvulas de mariposa de aceleración y ralentí (10, 24 y 25) de la admisión o admisiones seleccionada(s) siguen activas.

9. Motor de combustión interna con cámara de distribución de presión con admisiones múltiples, de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en el que las válvulas de mariposa de aceleración y ralentí de las admisiones independientes se mueven y son capaces de introducir aire o aire-combustible en diferente cantidad, velocidad y presión, y, por consiguiente, pueden variar el rendimiento del motor según lo requerido.