ES2243470T3 - Instalacion de calefaccion. - Google Patents

Instalacion de calefaccion.

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ES2243470T3 ES01919116T ES01919116T ES2243470T3 ES 2243470 T3 ES2243470 T3 ES 2243470T3 ES 01919116 T ES01919116 T ES 01919116T ES 01919116 T ES01919116 T ES 01919116T ES 2243470 T3 ES2243470 T3 ES 2243470T3
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Abstract

La instalación de calefacción de un vehículo, que se acciona por un motor de combustión interna (10), con el que para calentar el vehículo se ha previsto dicho motor (10), con el que un aparato de calefacción (30), un ventilador (40) y una cámara de combustión (32) están encajados con un dispositivo de inyección de carburante (34) y con un dispositivo de encendido (35), la cámara de combustión (32) está conectada sobre una tubería de escape entre las válvulas de escape (24) y el motor (10) y un catalizador de gases residuales (56) en el conductor eléctrico de gases residuales (62) del motor (10) y dependiendo de los parámetros de funcionamiento y/o de los parámetros del entorno del vehículo y/o del motor (10) o de las señales de accionamiento se ponen en funcionamiento, muestra que la cámara de combustión (32) está conectada a un codo de gases residuales (62) del motor en conductor eléctrico de gas residual (62)

Description

Instalación de calefacción.
Estado de la técnica
La presente invención trata de una instalación de calefacción conforme al término genérico de la reivindicación 1.
En el funcionamiento de un motor de combustión interna, como por ejemplo en el caso de un vehículo con dificultades de ponerse en marcha en condiciones de frío, o con el que se realice un trayecto corto o un largo recorrido en descenso, la entrada de calor en el agua del radiador del motor en sí deja de ser suficiente, especialmente si su rendimiento es bueno, sea por una inyección directa de gasolina, una inyección de gasoil de alta presión con un depósito completo de alta presión o un motor de combustión interna dotado de un turbocompresor, debido a las pequeñas pérdidas de calor que se producen. Por consiguiente, el motor y su catalizador no alcanzan una temperatura óptima en periodos cortos de tiempo, o solamente cuando ya es demasiado tarde, cuando se llega a un elevado gasto de carburante y a una significativa emisión de gas residual.
Así, en caso de baja temperatura exterior, es necesario utilizar sustanciales cantidades de calor para deshelar los discos del vehículo o para calentar la cabina, lo que reduce la seguridad y la comodidad en la conducción. Además, en futuros sistemas de propulsión, como por ejemplo vehículos híbridos, el trabajo eléctrico para calentar el interior del vehículo o el catalizador son una fuente de calor adicional. Actualmente, este problema desaparece principalmente debido a los calentadores eléctricos o químicos. Los calentadores químicos, como los quemadores, ofrecen la posibilidad de calentar también cuando el motor no está en marcha, lo que supone una mayor comodidad, que sin embargo, es relativamente costosa. Los calentadores tradicionales eléctricos se basan en el principio de que la calefacción por resistencia eléctrica conserva bien la energía, ya que no hay mucha corriente a discreción disponible a través del generador.
Se ha conocido por la DE 190 520 122 A1 un calentador de agua que mantiene caliente el agua fría en un motor de combustión interna dispuesta a tal efecto. El conocido calentador alimenta un quemador de combustible y un intercambiador de calor, que es a su vez un componente integrado del motor. El gas residual emitido por el quemador se inicia a través de un compresor de gas residual, hacia abajo, justo delante de un catalizador en el sistema de gases residuales del motor. Así, existe la posibilidad de precalentar el catalizador, en una puesta en marcha en frío del motor, y de convertir los hidrocarburos incombustos del gas residual del quemador durante un funcionamiento normal.
También es conocido por la GB 2 292 587 A, un motor de combustión interna con un turbocompresor, que está unido a un motor/generador. El turbocompresor de gas residual puede, así pues, accionarse mediante el motor/generador, si no hay gas residual, o haya muy poco, para un ciclo del agente enfriador del motor de combustión interna al que está adjunto. Además, se ha previsto una cámara de combustión auxiliar, cuyos gases residuales se generan justo delante de la turbina de gas residual del turbocompresor de gases residuales en el sistema de gases residuales. La cámara de combustión auxiliar puede, por un lado, aumentar la potencia de la turbina de gases residuales, siempre que el motor libere poco gas residual y lo propulse hacia otro lado con la turbina de gas residual del motor/generador, para producir energía, incluso si el motor no está en funcionamiento.
Es conocido por la JP 8 135 457 A un motor de combustión interna con un turbocompresor de gases residuales, en el que existe una segunda cámara de combustión en el conductor eléctrico de gas residual delante de la turbina de gases residuales. Toda la corriente de gas residual del motor atraviesa la cámara de combustión y alimenta un aporte de carburante y de aire, de modo que se pueda activar en caso de que sea necesario, para acelerar la turbina de gases residuales y/o activar el catalizador colocado en la dirección de la corriente, detrás de la turbina. Así, la cámara de combustión es un componente del conductor eléctrico de gas residual principal, y su combustión, se va a ver influida por la corriente de gas residual del motor. Además, los gases residuales se enfrían en la cámara de combustión de camino a la turbina de gases residuales, siempre que la cámara de combustión no esté en funcionamiento.
Es conocido por la FR 2 708 041 un catalizador que alimenta una cámara de combustión con un ventilador. Antes de que el motor entre en funcionamiento, se comprueba si la temperatura del catalizador es suficiente como para ejercer su función. En caso de que la temperatura sea demasiado baja, se enciende la cámara de combustión. Si la temperatura es la adecuada, se puede poner en marcha el motor.
Ventajas de la invención
De acuerdo con la invención, se conecta una cámara de combustión en la zona de un codo de gases residuales del motor, entre la válvula de escape y un catalizador sobre una tubería de escape en el codo de gases residuales del motor. Cuando es necesario se pone la cámara de combustión en marcha, de modo que el sistema de gases residuales del motor se recalienta con sus gases residuales. Al respecto se debe nombrar, en primer lugar, el catalizador de gases residuales, que alcanza su temperatura óptima de funcionamiento muy rápidamente, pero también los canales de gas residual hasta la válvula de escape, por donde el motor consigue alcanzar su temperatura de funcionamiento más rápidamente por su propia cuenta, especialmente su culata.
Para conseguir un intercambio de calor intensivo entre la cámara de combustión y el motor, sería apropiado rodear los canales centrales de enfriamiento de un intercambiador de calor de la cámara de combustión y conectarlos en un circuito cerrado de enfriamiento del motor. Así, la cámara de combustión puede, por un lado, precalentar el motor antes de ponerse en funcionamiento y, por otro lado, abastecer de calefacción el circuito cerrado de enfriamiento del motor para el espacio que ocupa el pasajero. Con válvulas accionadas electrónicamente, las cantidades de calor empleadas se pueden compartir según las prioridades de cada momento.
Al respecto, la cámara de gases residuales puede también ofrecer el mejorar la respuesta del turbocompresor de gases residuales, aumentando, en la gama de velocidades, la cantidad y energía de los gases residuales. La consecuente alta gama de velocidades de la turbina de gases residuales y del compresor centrífugo permite una mayor presión de admisión que lleva a una mejor aceleración del motor, mediante el rendimiento adecuado. La turbina de gas está apropiadamente dispuesta delante del catalizador de gases residuales, y rodeada por un puente con un elemento de regulación. Así, la turbina de gases residuales se puede regular. Además, los gases residuales fríos pueden llegar directamente al catalizador, a través del puente, con el motor en posición de reposo, y llevarlo a una temperatura adecuada antes de poner en marcha el motor.
Mediante la instalación de calefacción de acuerdo con la invención, se pueden alcanzar todos los requisitos de un motor moderno mediante una única cámara de combustión y con un desgaste adecuado de la pieza.
Gráficos
Se presentan otras ventajas en la siguiente descripción de los gráficos. En el gráfico se muestra un ejemplo de ejecución de la invención. El gráfico, la descripción y las reivindicaciones tienen numerosas características en común. El especialista también contemplará apropiadamente cada característica de forma aislada, y recapitulará para otras combinaciones significativas.
La figura sola muestras una representación esquemática de un corte parcial mediante un motor con una instalación de calefacción acorde a la inyec-
ción.
Descripción del ejemplo de ejecución
El motor de combustión interna 10 alimenta el cilindro 12, que funciona entre el espacio de los pistones 16 y de una culata 14, por cuyos canales de admisión 18 fluye el aire. Por los canales de escape 22 hacen pasar los pistones 16 el gas residual en un codo de gases residuales 62. Los canales de admisión18 y los canales de escape 22 se controlan mediante válvulas de admisión 20 o válvulas de escape 24. Un dispositivo de ayuda para el encendido introduce, como una bujía, haciendo uso de gasolina, la combustión de la mezcla de carburante y aire en el cilindro 12, mientras un dispositivo de ayuda para el encendido 26 facilita el precalentamiento mediante una bujía de incandescencia con gasoil.
Una cámara de combustión 32 de un aparato de calefacción 30 está conectada por una tubería de escape 42 en el codo de gases residuales 62 del motor de combustión 10. La tubería de escape está apropiadamente construida con metal, para poder comparar diferentes cambios de temperatura entre la cámara de combustión 32 y el codo de gases residuales 62. La cámara de combustión se ve provista de carburante con una válvula de inyección 34, mientras un ventilador 40 expulsa aire mediante un aparato de control 38 y un aporte de aire 36 en la cámara de combustión 32. Un dispositivo de ayuda para el encendido 35 proporciona la mezcla de combustible en el encendido. Como en el dispositivo de ayuda para el encendido 26, aquí se puede colocar alrededor de una bujía o termocauterio. La mezcla de carburante y aire en combustión desconecta la cámara de combustión 32 y lleva corriente al codo de gases residuales 62, donde aumenta la cantidad y energía de gases residuales del motor 10.
Antes de la puesta en marcha del motor 10, llega el gas residual (por ejemplo, por un puente 46 a un catalizador de gases residuales 56, que ya se puede haber alcanzado una temperatura de funcionamiento antes de que se ponga en marcha el motor) Así, se mejora la emisión de gases residuales. En el puente 46 hay un elemento de regulación 48, que se acciona por un módulo dirigible 44. El elemento de regulación 48 regula, mediante una turbina de gases residuales 52 de un turbocompresor 50, que a través de las cantidades apropiadas y energía de gases residuales de la cámara de combustión 32, puede accionar la gama de velocidades baja del motor 10, de modo que mediante la gama de velocidades alta se puede incrementar una que tenga un compresor centrífugo 54 de presión de admisión en el canal de admisión 18 conectado con la turbina de gases residuales 52, de modo que el motor 10 se acelere más rápidamente.
Un intercambiador de calor 60 va alrededor de la cámara de combustión 32. Sus canales de enfriamiento están conectados con canales de enfriamiento 28 y zonas de enfriamiento del motor mediante el enlace de interconexión 58, de modo que la cámara de combustión 32 pueda recalentar el enfriamiento del circuito cerrado de enfriamiento y del de calentamiento del motor 10. Para ello se usa, preferentemente, una bomba 64 accionada eléctricamente. Como alternativa a esta bomba, también se puede considerar un relé neumático, que se abre para proceder al calentamiento del circuito cerrado de enfriamiento. El intercambiador de calor 60 se encarga de que el motor 10 se precaliente en posición de reposo, y del intercambiador de calor del circuito cerrado de enfriamiento, por ejemplo, para calentar la cabina o los discos del vehículo, durante la posición de reposo o en la puesta en marcha del motor.
Referencias
10 Motor de combustión interna
12 Cilindro
14 Culata
16 Pistón
18 Canal de admisión
20 Válvula de admisión
22 Canal de escape
24 Válvula de escape
26 Dispositivo de ayuda para el encendido
28 Canal de enfriamiento
30 Aparato de calefacción
32 Cámara de combustión
34 Válvula de inyección
35 Dispositivo de encendido
36 Suministrador de aire
38 Aparato de control
40 Ventilador
42 Tubería de escape
44 Módulo
46 Puente
48 Elemento de regulación
50 Turbocompresor de gases residuales
52 Turbina de gases residuales
54 Compresor centrífugo
56 Catalizador de gases residuales
58 Enlace de interconexión
60 Intercambiador de calor
62 Codo de gases residuales
64 Bomba

Claims (7)

1. La instalación de calefacción de un vehículo, que se acciona por un motor de combustión interna (10), con el que para calentar el vehículo se ha previsto dicho motor (10), con el que un aparato de calefacción (30), un ventilador (40) y una cámara de combustión (32) están encajados con un dispositivo de inyección de carburante (34) y con un dispositivo de encendido (35), la cámara de combustión (32) está conectada sobre una tubería de escape entre las válvulas de escape (24) y el motor (10) y un catalizador de gases residuales (56) en el conductor eléctrico de gases residuales (62) del motor (10) y dependiendo de los parámetros de funcionamiento y/o de los parámetros del entorno del vehículo y/o del motor (10) o de las señales de accionamiento se ponen en funcionamiento, muestra que la cámara de combustión (32) está conectada a un codo de gases residuales (62) del motor en conductor eléctrico de gas residual (62).
2. La instalación de calefacción, según la reivindicación 1, muestra que el flujo de la desembocadura de la tubería de escape (42) en el conductor eléctrico de gas residual (62) tiene una turbina de gases residuales (52) de un turbo compresor de gases residuales (50) delante del catalizador de gases residuales (56) y tiene un puente alrededor, que muestra un elemento de regulación (48).
3. La instalación de calefacción, según la reivindicación 2, muestra que se acciona mediante una secuencia de aceleración o requisito de rendimiento en el motor (10), con el objetivo de aumentar la presión de admisión.
4. La instalación de calefacción, según las reivindicaciones anteriores, muestra que la calefacción debe conectarse delante del arranque del motor.
5. La instalación de calefacción, según las reivindicaciones anteriores, muestra que la tubería de escape (42) de la cámara de combustión (32) está construida, al menos en parte, como un cilindro doblado.
6. La instalación de calefacción, según las reivindicaciones anteriores, muestra que los canales cerrados de enfriamiento presentan un intercambio de calor (60) de la cámara de combustión (32) y están conectados en un circuito cerrado de enfriamiento (28) del motor (10).
7. La instalación de calefacción, según la reivindicación 5, muestra que hay al menos una bomba accionada eléctricamente (64) o un relé neumático eléctrico colocado en el circuito cerrado de enfriamiento (28) del motor (10) y/o en el intercambiador de calor (60).
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