ES2751078T3 - Sistema de descalaminado de un motor de combustión interna - Google Patents
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Abstract
Sistema de descalaminado de un motor de combustión interna, sistema que comprende un medio de inyección dispuesto para inyectar un fluido limpiador en una entrada de admisión de una mezcla combustible-aire del motor en marcha, sistema que se caracteriza por que comprende igualmente un medio de control dispuesto para controlar una apertura o un cierre de una válvula EGR del motor en función de parámetros del fluido limpiador inyectado.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de descalaminado de un motor de combustión interna
Ambito técnico y estado de la técnica
La invención se refiere a un sistema de descalaminado de un motor de combustión interna, sistema que comprende un medio de inyección dispuesto para inyectar un fluido limpiador en una entrada de admisión de una mezcla de combustible-aire del motor girando. La invención es particularmente interesante para el mantenimiento de vehículos a motor, tales como vehículos ligeros, vehículos utilitarios ligeros y pesados, camiones pesados, y más generalmente para el mantenimiento de cualquier sistema equipado con un motor térmico de combustión interna. Un sistema de limpieza de un motor y de un EGR se presenta en el documento WO 00/51751.
De forma conocida, en los motores de combustión interna, particularmente de tipo Diesel, para reducir la producción de NOx, compuestos de óxidos de nitrógeno particularmente contaminantes, es necesario reducir la temperatura de combustión y reducir la cantidad de oxígeno disponible en el interior del motor giratorio. Para ello, una técnica desarrollada en los años 70 consistía en redirigir una parte de los gases de escape, inertes, hacia la entrada de admisión de la mezcla de combustible-aire del motor. Una válvula EGR (para Exhaust gaz recirculation) de caudal variable está posicionada en el circuito de recirculación entre el escape y la entrada de admisión; el porcentaje de apertura de la válvula es controlado por el calculador del sistema (vehículo u otro) cuyo motor está equipado con una válvula EGR, en función de los parámetros del motor tales como una temperatura medida de los gases de escape, una potencia requerida al motor,...La producción de óxidos de nitrógeno que dependen particularmente de la temperatura y de la presencia de oxígeno durante la combustión, la introducción de gases quemados actúa sobre los dos parámetros (temperatura y proporción de oxígeno).
Si la utilización de una válvula EGR permite disminuir a menor gasto la producción de NOx, la misma presenta otros inconvenientes. En particular, la disminución de temperatura de combustión, investigada para limitar la producción de NOx, produce igualmente el aumento de la producción de hollines duranta la combustión, lo cual tiene particularmente por consecuencia ensuciar el circuito de admisión, el circuito de escape de los gases quemados y el circuito de recirculación de los gases de escape; esto disminuye el rendimiento motor y aumenta la contaminación generada por el motor.
Una técnica conocida para limpiar el motor y sus circuitos consiste en inyectar un fluido que comprende hidrógeno y oxígeno en el circuito de admisión mientras el motor gira. El poder altamente inflamable del hidrógeno permite mejorar la combustión en los cilindros del motor. La recombinación del hidrógeno y del oxígeno en agua en el estado supercrítico, actuando como un disolvente, permite diluir y evacuar la calamina situada en las partes sensibles del motor, particularmente las cabezas y válvulas de inyectores, el o los turbos, la válvula EGR, las válvulas de admisión y de escape, los émbolos, los segmentos, los cilindros, el circuito y el colector de admisión y, en algunas condiciones, el filtro de partículas y el catalizador.
Sin embargo, se observa en la práctica que las técnicas de inyección de fluido limpiador conocidas tienen una eficacia limitada particularmente para limpiar el circuito y el colector de admisión, las válvulas de admisión y la válvula EGR del motor en marcha.
Descripción de la invención
La invención trata de mejorar los sistemas conocidos de descalaminado de un motor de combustión interna, sistema del tipo que comprende un medio de inyección dispuesto para inyectar un fluido limpiador en una entrada de admisión de una mezcla de combustible-aire del motor giratorio.
A este respecto, el sistema de descalaminado según la invención se caracteriza por que comprende igualmente un medio de control dispuesto para controlar una apertura o un cierre de una válvula EGR del motor en función de parámetros del fluido limpiador inyectado.
El control de la apertura y del cierre de la válvula EGR por el sistema de descalaminado propiamente dicho permite que circule mejor el fluido limpiador en la parte alta del motor, por el circuito de admisión y por el circuito de recirculación de los gases, eludiendo la relación cíclica de apertura/cierre (corrientemente llamada RCO) de la válvula EGR, tal como la impuesta el fabricante. Por lo tanto, resulta así posible limpiar la válvula EGR misma, el circuito de admisión de aire, las válvulas de admisión y el turbo, de forma segura, más sencilla y más profunda.
En un sistema según la invención, el fluido limpiador puede ser una mezcla de hidrógeno/oxígeno en proporciones predefinidas, y por ejemplo agua en estado supercrítico.
Según un modo de realización, el sistema según la invención puede comprender igualmente, río arriba del medio de inyección, un dispositivo de producción de hidrógeno y de oxígeno gaseoso por electrolisis de agua. El sistema de descalaminado se vuelve así totalmente autónomo y puede así ser desplazado lo más cerca de un motor para limpiar.
El medio de control está de preferencia dispuesto para controlar una apertura o un cierre de la válvula EGR durante un tiempo predefinido en función de un tiempo o de un caudal de inyección de fluido limpiador. Ajustar la apertura/cierre de la válvula EGR en función del tiempo y/o del caudal de inyección permite optimizar la calidad y la rapidez de limpieza realizadas.
Según un modo de realización, el medio de control puede estar dispuesto para controlar la válvula EGR según un ciclo que comprende una primera fase de apertura de la válvula EGR durante un primer tiempo predefinido seguido de una segunda fase de cierre de la válvula EGR durante un segundo tiempo predefinido, ciclo repetido en función del tiempo de inyección de fluido limpiador. Cuando la válvula EGR está cerrada, la limpieza se realiza principalmente a nivel del circuito río abajo del motor, particularmente a nivel del circuito de escape. La apertura de la válvula EGR permite limpiar en profundidad el circuito río arriba del motor, es decir el circuito de admisión y el circuito de recirculación de los gases de escape, particularmente la parte del circuito de recirculación situada entre la válvula EGR y la entrada de admisión de los gases del motor.
Según otro modo de realización, el medio de control puede estar dispuesto para controlar la válvula EGR según un ciclo repetido a una frecuencia de ciclo en función del tiempo de inyección del fluido limpiador, ciclo que comprende una primera fase de apertura de la válvula EGR durante un primer tiempo predefinido, una segunda fase de cierre de la válvula EGR durante un segundo tiempo predefinido y una tercera fase en el transcurso de la cual la válvula EGR está alternativamente abierta y cerrada a una frecuencia al menos diez veces superior a la frecuencia de repetición del ciclo, durante un tercer tiempo predefinido. La tercera fase, con un control alterno de apertura/cierre de la válvula EGR, permite “golpear” la válvula de la válvula EGR, generando así golpecitos y vibraciones que facilitan la dilución de las capas de calamina presentes en la válvula de la válvula EGR propiamente dicha.
Ensayos han permitido obtener una buena limpieza del motor con el primero, el segundo y el tercer tiempos predefinidos del orden de 1 a 10 mn, y de preferencia del orden de 5 mn con, durante el tercer tiempo del ciclo, un cambio de estado de la válvula EGR cada 0,5 segundos; o sea un ciclo de limpieza de 3 a 30 mn, de preferencia del orden de 15 mn, ciclo repetido durante 1 a 2 H para una limpieza completa.
Breve descripción de las figuras
La invención se comprenderá mejor, y otras características y ventajas de la invención aparecerán a la luz de la descripción que sigue de ejemplos de realización de un sistema de descalaminado de un motor según la invención. Estos ejemplos se facilitan a título no limitativo. La descripción debería leerse en relación con el dibujo adjunto en el cual la figura única es una vista de conjunto de un sistema según la invención.
Descripción de un modo de realización de la invención
Como se ha indicado anteriormente, el sistema según la invención es un sistema de descalaminado de un motor de combustión interna, sistema del tipo que comprende un medio de inyección dispuesto para inyectar un fluido limpiador en una entrada de admisión de una mezcla de combustible-aire del motor girando. El sistema según la invención se caracteriza por que comprende igualmente un medio de control dispuesto para controlar una apertura o un cierre de una válvula EGR del motor en función de parámetros del fluido limpiador inyectado.
Según un modo de realización, no representado, el sistema puede estar conectado con un depósito de fluido de limpieza externo.
Según el modo de realización representado en el dibujo el sistema 10 según la invención es completamente autónomo y dispuesto para inyectar en el motor en marcha un fluido limpiador que es una mezcla de hidrógeno y de oxígeno producido por el sistema mismo.
A este respecto, el sistema 10 comprende, en una estructura 11, un depósito de agua y medios conocidos por otro lado para producir hidrógeno y oxígeno por electrolisis del agua. Por el lado de la estructura está prevista una ventana 12 que permite visualizar el nivel de agua en el depósito. En la parte superior de la estructura está prevista una abertura 13 con un tapón para llenado del depósito de agua. En la parte superior de la estructura está previsto igualmente un panel de control 15 que permite al usuario ajustar los diferentes parámetros del sistema descritos a continuación. En el panel de control está integrado un conector 14 para conectar un cable que conecta la instalación directamente con el vehículo, más precisamente con la válvula EGR del motor para controlar la apertura y/o el cierre.
El sistema representado está dispuesto para realizar una limpieza controlando la válvula EGR según un ciclo repetido a una frecuencia de ciclo en función del tiempo de inyección del fluido limpiador, ciclo que comprende una primera fase de apertura de la válvula EGR durante un primer tiempo predefinido, una segunda fase de cierre de la válvula EGR durante un segundo tiempo predefinido y una tercera fase en el transcurso de la cual la válvula EGR es alternativamente abierta y cerrada a una frecuencia al menos diez veces superior a la frecuencia de repetición del ciclo y esto durante un tercer tiempo predefinido.
En un modo de funcionamiento automático, el sistema está programado para controlar la válvula EGR del vehículo en curso de limpieza según un ciclo repetido durante 30 minutos a 4 horas, ciclo que comprende:
• una primera fase de apertura de la válvula EGR durante un primer tiempo predefinido de 5 mn aproximadamente, • una segunda fase de cierre de la válvula EGR durante un segundo tiempo predefinido de 5 mn aproximadamente y • una tercera fase en el transcurso de la cual la válvula EGR es alternativamente abierta y cerrada durante tiempos del orden de 0,5 segundos, este funcionamiento alterno durante un tercer tiempo predeterminado del orden de 5 mn igualmente.
Según un modo de realización, el primer tiempo, el segundo tiempo y el tercer tiempo son sustancialmente de la misma duración.
Alternativamente, el usuario puede, a partir del panel de control, seleccionar el tiempo de cada fase, por ejemplo, entre 0 y 120 mn. En función de la cilindrada del motor (motor, vehículo, camión,...) y de su frado de ensuciamiento, el usuario puede igualmente, siempre a partir del panel de control, seleccionar el tiempo total del programa de limpieza y/o aumentar o disminuir el caudal del fluido limpiador y/o modificar las proporciones de la mezcla gaseosa hidrogeno/oxígeno del fluido limpiador.
Para la seguridad y la ergonomía del sistema, numerosos elementos adicionales están previstos, en particular los elementos dados a continuación.
Los medios de producción de hidrógeno están asegurados por la presencia de un detector de nivel de agua en el depósito, un medio de corte de la producción de hidrógeno en caso de sobrepresión y de un medio de alerta (alarma sonora). Igualmente, cuando la salida de fluido está desconectada del motor, el sistema es estanco.
Para facilitar el desplazamiento de la instalación lo más cerca del motor a limpiar, la instalación está montada sobre ruedas y asas 16 de agarre están previstas a la altura humana.
Una alerta sonora es programada 5 mn antes del final del programa de limpieza, y luego una segunda alerta al final del programa.
Según el modo de realización representado en el dibujo, el conjunto de elementos del sistema según la invención está integrado en una estructura 10 de dimensiones y de peso compatibles con una manipulación manual. Un sistema de este tipo es adecuado para la limpieza de motores de cilindrada pequeña o mediana, por ejemplo, un motor de vehículo ligero particular, de vehículo utilitario ligero, de una moto, ...
Según una variante, no representada pero puesta en práctica, el conjunto de elementos de un sistema según la invención está integrado en el volumen útil de un utilitario ligero, o en un remolque de un camión. El sistema puede así ser desplazado sin esfuerzo humano. Además, el dispositivo de producción de hidrógeno puede ser dimensionado para producir un caudal de fluido limpiador más importante, y el medio de inyección puede dimensionarse para inyectar el fluido limpiador a una temperatura y/o una presión más importantes. El sistema está así mejor adaptado para tratar los motores de cilindradas más grandes.
Igualmente, el sistema según la invención puede ser utilizado para otras aplicaciones a las del ámbito de los vehículos automóviles; puede así ser utilizado para limpiar cualquier tipo de motores: motores de barco, vehículos militares, motores de instalaciones industriales, instalación de calefacción, ...
Claims (10)
1. Sistema de descalaminado de un motor de combustión interna, sistema que comprende un medio de inyección dispuesto para inyectar un fluido limpiador en una entrada de admisión de una mezcla combustible-aire del motor en marcha, sistema que se caracteriza por que comprende igualmente un medio de control dispuesto para controlar una apertura o un cierre de una válvula EGR del motor en función de parámetros del fluido limpiador inyectado.
2. Sistema según la reivindicación 1, en el cual el fluido limpiador es una mezcla de hidrógeno/oxígeno, estando el medio de inyección igualmente dispuesto para realizar la mezcla de hidrógeno/oxígeno según proporciones predefinidas.
3. Sistema según la reivindicación 2 que comprende igualmente, río arriba del medio de inyección, un dispositivo de producción de hidrógeno y de oxígeno gaseoso por electrolisis de agua.
4. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el fluido limpiador es agua en estado supercrítico.
5. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el medio de control está dispuesto para controlar una apertura de la válvula EGR durante un tiempo predefinido en función de un tiempo o de un caudal de inyección de fluido limpiador.
6. Instalación según la reivindicación 5 en la cual el medio de control está dispuesto para controlar la válvula EGR según un ciclo que comprende una primera fase de apertura de la válvula EGR durante un primer tiempo predefinido seguido de una segunda fase de cierre de la válvula EGR durante un segundo tiempo predefinido, ciclo repetido en función del tiempo de inyección de fluido limpiador.
7. Sistema según la reivindicación 5, en el cual el medio de control está dispuesto para controlar la válvula EGR según un ciclo repetido a una frecuencia de ciclo en función del tiempo de inyección del fluido limpiador, ciclo que comprende una primera fase de apertura de la válvula EGR durante un primer tiempo predefinido, una segunda fase de cierre de la válvula EGR durante un segundo tiempo predefinido y una tercera fase en el transcurso de la cual la válvula EGR está alternativamente abierta y cerrada a una frecuencia al menos diez veces superior a la frecuencia de repetición del ciclo y esto durante un tercer tiempo predefinido.
8. Sistema según la reivindicación 7, en el cual el primer tiempo, el segundo tiempo y el tercer tiempo son sustancialmente de idéntica duración.
9. Sistema según la reivindicación 8, en el cual el primero, el segundo y el tercer tiempos predefinidos son del orden de 1 a 10 mn, y de preferencia del orden de 5 mn.
10. Sistema según una de las reivindicaciones 5 a 8, en el cual el primero, el segundo y/o el tercer tiempos son ajustables por un usuario de la instalación, entre 0 y 120 mn.
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