ES2355078T3

ES2355078T3 - Dispositivo de filtrado para filtrar el combustible gaseoso en sistemas de suministro de gas a motores de combustión interna.

Info

Publication number: ES2355078T3
Application number: ES07702884T
Authority: ES
Inventors: Maurizio Grando; Guido Gritti; Carlo Segato; Enrico Toniolo; Sandro Martini
Original assignee: Lovato GAS SpA
Current assignee: Lovato GAS SpA
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2011-03-22
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: US8343266B2; ITPD20060179A1; CN101443545B; ATE488686T1; RU2435064C2; CN101443545A; BRPI0710433A2; SI2024629T1; PT2024629E; PL2024629T3; DE602007010614D1; WO2007128356A1; US20090282986A1; EP2024629B1; RU2008148305A; EP2024629A1; WO2007128356A8

Abstract

Un dispositivo de filtrado para sistemas de suministro de gas a motores de combustión interna, que comprende, integrados en el dispositivo, medios sensores (10, 11, 12) para la detección de la presión y la temperatura del gas que se está inyectando en el motor y que se caracteriza porque comprende, integrado en el dispositivo, un medio sensor para detectar la presión en el colector de admisión del motor.

Description

Campo Técnico La presente invención se refiere a un dispositivo de filtrado para sistemas de suministro de gas a motores de combustión interna, de acuerdo con las características establecidas en el preámbulo de la reivindicación principal. Antecedente Tecnológico 5 Los dispositivos de filtrado del tipo que se ha mencionado más arriba se insertan típicamente en el sistema de suministro de gas del motor, entre una válvula reductora de presión y un conjunto de inyectores controlados eléctricamente, a los cuales se suministra el gas con unos valores de presión (producida por la válvula reductora) que están normalmente cerca de la presión atmosférica (en los motores de aspiración natural) o de unos pocos bares (en los motores de tipo de inyección). Estos dispositivos de filtrado, que están provistos típicamente de 10 elementos de filtrado de tipo cartucho, se disponen aguas arriba del conjunto de inyectores controlados eléctricamente para la protección de los mismos, con el fin de eliminar las impurezas del gas combustible. En los sistemas conocidos para el suministro de gas a los motores, con el fin de obtener una gestión electrónica correcta de la alimentación de combustible, es necesario adquirir una serie de señales, las más relevantes de las cuales son la temperatura y la presión de inyección del gas en el conjunto de inyectores, la presión 15 absoluta presente en el colector de entrada del motor, la señal que se relaciona con las revoluciones de giro del motor y los momentos de entrega de los inyectores. En relación con las señales de presión y temperatura que se han mencionado con anterioridad, una primera solución conocida proporciona la utilización de sensores distintos y separados, que son mutuamente independientes. Un ejemplo de una construcción de este tipo dispone que los sensores de temperatura y de presión de inyección individuales se dispongan en el conjunto de los inyectores y el 20 sensor de presión absoluta en el colector se debe coloca en el módulo de gestión electrónica, en cual se introduce la señal de la presión presente en el colector. Una de las mayores limitaciones que existen en esta solución conocida se relaciona con el hecho de que los sensores que se han mencionado con anterioridad implican componentes distintos y separados que hacen que la instalación de los mismos sea más compleja, además de producir unos costos generales de fabricación mayores y una mayor complejidad de la disposición de los tubos y conexiones 25 eléctricas (con el fin de suministrar energía a los sensores y adquirir las señales de los transductores respectivos), que se proporcionan para conectar el sistema completo. El mayor nivel de complejidad y dificultad se refleja, obviamente, en los pasos para instalar y mantener el sistema, con el riesgo adicional de instalar de forma incorrecta los componentes. Con el fin de superar parcialmente las desventajas que se han indicado, la técnica anterior ha 30 proporcionado soluciones técnicas en las que se combinan el sensor de presión de inyección de gas y el sensor de presión absoluta en el colector en un único componente; sin embargo, estas soluciones sólo solucionan en parte el citado problema. También hay soluciones conocidas en las cuales se combinan los sensores de temperatura y presión de inyección en un único componente que puede estar asociado, por medio de medios de fijación mutua convenientes, 35 con el cuerpo del dispositivo de filtrado de gas dispuesto en el sistema. Esta solución también tiene algunas limitaciones, incluyendo el hecho de que todavía es necesario establecer un sensor separado y distinto para la detección de la presión en el colector, que en algunas de las soluciones conocidas se acomoda en el módulo de gestión electrónica del sistema, teniendo también las limitaciones que se han establecido más arriba. El documento FR 2 855 852 A describe un dispositivo de filtrado para los sistemas de suministro de gas a 40 los motores de combustión interna, que comprende, integrados en el dispositivo, medios sensores para detectar la presión y la temperatura del gas que se inyecta en el motor. El documento norteamericano 6 041 765 A describe un sistema de combustible gaseoso que tiene un sensor de presión para detectar la presión en el colector de admisión del motor. El sensor de presión no está integrado en el elemento de filtrado. 45 Divulgación de la invención El principal objeto de la presente invención es la construcción de un dispositivo de filtrado para los sistemas de suministro de gas a los motores de combustión interna, que está configurado estructural y funcionalmente para superar las limitaciones expuestas más arriba en relación con el estado de la técnica conocida. Este objeto y otros, que se apreciarán con mayor claridad por medio de la descripción que sigue, se 50 consiguen por la presente invención por medio de un dispositivo de filtrado de tipo de presión, de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos Las características y ventajas de la invención se apreciarán con mayor claridad en la descripción detallada de una realización preferida, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

: − las figuras 1 y 2 son vistas en perspectiva de un dispositivo de filtrado construido de acuerdo con la 5 presente invención,

: − la figura 3 es una sección axial del dispositivo de la figura 1,

: − la figura 4 es una vista esquemática de un sistema de suministro de gas a motores de combustión interna provistos del dispositivo de acuerdo con la invención,

: − la figura 5 es una vista de una variante de la invención correspondiente a la de la figura 3. 10

Realización preferida de la invención Con referencia a las figuras mencionadas, un dispositivo de filtrado para filtrar el combustible gaseoso en sistemas de suministro de gas a motores de combustión interna, construido de acuerdo con la presente invención, se designa en general por 1. En el contexto actual, se pretende que el término gas se refiera a cualquier combustible que se utiliza para 15 la tracción del automóvil y que, bajo las condiciones de funcionamiento relacionadas con la temperatura y la presión de inyección del motor, se encuentra en fase gaseosa, con independencia del hecho de que se encuentre, en el tanque de almacenamiento, en fase gaseosa o líquida. Un ejemplo de un gas en el primer caso es el metano y un ejemplo de un gas en el segundo caso es el GLP. Naturalmente, se debe entender que el concepto inventivo de la presente invención es aplicable también a 20 los sistemas que suministran uno u otro de los combustibles gaseosos expuestos o cualquier otro combustible diferente. El dispositivo de filtrado 1 se inserta en el sistema para el suministro de gas combustible a un motor de combustión interna, y se indica meramente de forma esquemática en la figura 4. El sistema generalmente comprende un tanque de almacenamiento 2 para el gas combustible, desde el cual se dispensa el gas por medio de 25 una tubo 3 a alta presión (en la que se proporcionan válvulas de seccionamiento que son conocidas por sí mismas), a un dispositivo de reducción de presión 4. Por medio del dispositivo de reducción de presión 4, que también puede actuar como un vaporizador de gas (por el calentamiento producido por el paso del agua de refrigeración del motor a través de los tubos 4a, 4b), el gas se lleva a un valor de presión preseleccionado (en la fase de gas) con el fin de proporcionar un conjunto de inyectores 5 controlados eléctricamente, que pueden proporcionar el gas requerido por 30 el motor para su funcionamiento. El dispositivo de filtrado 1, que puede filtrar el gas antes de la inyección en los cilindros del motor, se dispone en la línea de suministro de gas entre el conjunto de inyectores 5 y el dispositivo de reducción de presión 4. Con este fin, el dispositivo de filtrado 1 está provisto de un elemento de filtrado 6, por ejemplo, del tipo de cartucho reemplazable. 35 El colector de admisión del motor es designado a continuación por 7 y se ilustra de forma esquemática. La presión de entrada absoluta se mide en el mismo, y su valor se utiliza para controlar la diferencia de presión impuesta en el dispositivo de reducción de presión 4, como se verá más claramente más adelante. Con el fin de monitorizar el control del sistema de suministro, se proporciona adicionalmente en el sistema, un módulo de gestión electrónica designado por 8, que típicamente incluye un sistema de microprocesador electrónico, que procesa en 40 tiempo real las señales de una serie de sensores, calculando los momentos de inyección de gas óptimos sobre la base de las condiciones de funcionamiento del motor. Entre los sensores relevantes a los propósitos de la presente invención, el sistema cuenta con un medio sensor 10 para detectar la presión del gas que se está inyectando en el motor, un medio sensor 11 para detectar la temperatura de inyección de gas, así como un medio sensor 12 para detectar la presión absoluta en el colector de 45 admisión 7 del motor. De acuerdo con una característica principal de la invención, los tres medios sensores 10, 11 y 12 están integrados en el dispositivo de filtrado 1.

En mayor detalle, el dispositivo de filtrado comprende una cámara principal de filtrado de gas 13, en la que los medios sensores de presión y temperatura 10, 11 están activos, y una cámara auxiliar separada y distinta 14, 50 que es independiente de la cámara 13 y en la que el sensor de presión 12 está activo. La cámara principal 13 se define en un cuerpo 15 del dispositivo de filtrado, al cual se conecta de manera desmontable una envoltura 16 para

alojar el cartucho 6 del filtro (por medio de una conexión de tornillo / tuerca). Una abertura de entrada y una abertura de salida para el flujo de gas están delimitadas en el cuerpo 15; se designan por 17 y 18 y están definidas en las uniones de entrada de gas y tubo de salida 17 y 18a, respectivamente. Un primer pasaje de gas 17b se extiende desde la unión de tubo de entrada 17a en comunicación con un asiento 19 para recibir el cartucho, aguas abajo del cual se extiende un segundo pasaje de gas 18b en comunicación con el asiento 19, hasta la abertura de salida 18a. 5 Los sensores de presión y temperatura 10, 11 están dispuestos en la porción de la cámara aguas abajo del cartucho 6 del filtro, y son activos ventajosamente con sus respectivos elementos de detección sensible en el interior del pasaje 18b. En este sentido, un par de orificios pasantes 20a, 20b abiertos en el paso de gas 18b y se comunican con una cavidad interna 21 del dispositivo que está interpuesto entre las cámaras 13 y 14. Los elementos sensibles de 10 los sensores 10, 11 están ajustados en los orificios, con medios de fijación estancos al gas, construidos por medio de una o más juntas de obturación, por lo general designadas por 20c. Una placa electrónica que comprende un conjunto de circuito 22 para suministrar energía y controlar los medios sensores que se han mencionado más arriba, se recibe en la cavidad 21, como se describirá en detalle más adelante. El conjunto de circuito 22 está construido en un circuito impreso, en el cual se montan los sensores 10, 11 y el sensor 12. El elemento de medición sensible del 15 sensor 12 se monta de manera similar, con una sujeción estanca a los gases por medio de juntas de obturación 23a, en un orificio pasante 23 que dispone la cavidad 21 en comunicación con la cámara auxiliar 14. El sensor 12 está asociado preferentemente con el circuito impreso del conjunto de circuito en el lado opuesto a los sensores 10 y 11, aunque una posición diferente también puede ser proporcionada. Se definen, en la cámara auxiliar 14, aberturas de entrada y salida de gas que se designan por 24 y 25, y 20 que están definidas en la región de una unión de tubo de entrada de gas 24a y una unión de tubo de salida de gas 25a, respectivamente. Un primer tubo de gas 24b se extiende desde la unión de tubo de entrada 24a en comunicación con la cámara 14, desde la cual un segundo tubo de gas 25b se extiende hasta la abertura de salida 25a. Las uniones de tubo 17a, 18a y las uniones de tubo 24a, 25a se extienden preferiblemente axialmente con 25 alineación mutua, como se muestra en la figura 3. Las direcciones de desarrollo axial de cada par de uniones de tubo de entrada / salida de las cámaras 13, 14 son paralelas adicionalmente y están separadas unas de las otras. Existe una provisión adicional para que la cámara auxiliar 14 pueda ser construida en un elemento 26, que es estructuralmente independiente del cuerpo 15, pero que se pueden unir al mismo en una forma desmontable, de manera que el elemento 26 y el cuerpo 15, conjuntamente delimiten la cavidad 21 para recibir el conjunto de circuito. 30 Para el suministro de energía eléctrica y la transmisión de las señales de presión y temperatura captadas por los sensores, el dispositivo de filtrado está provisto de un único conector 27, incluyendo los terminales eléctricos respectivos, generalmente designados por 28, que están conectados eléctricamente al conjunto del circuito de control por medio de conductores eléctricos que se forman en el circuito impreso. El conector 27 está construida ventajosamente enterizo con el cuerpo 15 del filtro y se presenta en forma de un conector de tipo enchufe adecuado 35 para la conexión a un conector de tipo clavija correspondiente (no ilustrado) con el fin de realizar la conexión eléctrica con respecto al módulo de gestión 8 por medio de un cable 29 que tiene una pluralidad de hilos, ilustrado esquemáticamente en las figuras. En el ejemplo descrito, hay una provisión para que el conector 27 tenga cinco terminales 28, dos dirigidos para suministrar electricidad a la placa del conjunto de circuito y tres provistos para las señales correspondientes 40 captadas por los sensores 10,11 y 12 integrados en el dispositivo 1, con un número diferente de terminales, que pueden proporcionarse naturalmente de acuerdo con varios requisitos específicos, pero se pretende que los terminales provistos se integren en un solo conector que está construido enterizamente con el cuerpo principal del dispositivo de filtrado, por ejemplo, por medio de una técnica de moldeado de materiales plásticos. De nuevo con referencia al dibujo del sistema de suministro que se ilustra en la figura 4, un tubo adecuado 45 para la conexión de la unión del tubo de entrada 17a a la entrada del dispositivo de reducción de presión 4 es designado por 30, y un tubo adecuado para conectar la unión de tubo de salida 18a desde la cámara 13 del conjunto de inyectores operados eléctricamente 5, a los cuales se transporta el gas para ser inyectado en los cilindros del motor, se designa por 31. Se proporciona adicionalmente un tubo 32 con el fin de conectar el tubo de unión 24b de la cámara 14 al colector de admisión del motor y se proporciona otro tubo 33 para la conexión de la unión de tubo 25 50 con el dispositivo de reducción de presión 4, de tal manera que la señal que se relaciona con la presión presente en el colector, se transporta al dispositivo de reducción y es medida en la cámara auxiliar 14 por medio del sensor 12. Durante la operación, se dispone que, por medio de la señal de la presión absoluta en el colector de admisión, medida por el sensor 12 integrado en el dispositivo de filtrado y por medio de las señales de presión y temperatura de inyección, también medidas por medio de los sensores 10, 11 integrados en el filtro, el módulo de 55 gestión establece la medida correcta de gas que se debe suministrar al conjunto de inyectores mediante el cálculo de los momentos de inyección de gas óptimos sobre la base de las condiciones de funcionamiento del motor.

En una variante de la invención, que se ilustra en la figura 5, hay una provisión para otros medios sensores 35 que se integrarán en el dispositivo de filtrado 1 para medir la temperatura del aire presente en el colector de admisión del motor. Este sensor puede estar integrado ventajosamente en el sensor de presión 12 para ser activo con su elemento de medición sensible en la cámara auxiliar 14. En ese caso, se proporciona el conjunto de circuito 22 para capturar el valor de la temperatura y para transmitirlo al módulo de gestión 8. Opcionalmente, se puede 5 proporcionar un terminal adicional 28 para la señal de temperatura en el conector 27. De esta manera la invención alcanza los objetos establecidos para superar las limitaciones de la técnica anterior mencionada y para conseguir una serie de ventajas con respecto a las soluciones conocidas. Una ventaja principal consiste en el hecho de que el dispositivo de la invención no necesita estar provisto de ningún componente adicional para los sensores del sistema de suministro, puesto que están integrados en el 10 dispositivo de filtrado, con una reducción consiguiente de los costes y la simplificación de la instalación y el mantenimiento del sistema. Hay ventajas adicionales que se obtienen por la simplificación de las conexiones eléctricas y neumáticas en relación con los sensores y la transmisión de las señales medidas al módulo de gestión. Esa simplificación implica una carga menor en términos de los costes de instalación del sistema, además de reducir el riesgo de errores cuando se montan los componentes proporcionados en el sistema, en relación con las 15 soluciones conocidas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de filtrado para sistemas de suministro de gas a motores de combustión interna, que comprende, integrados en el dispositivo, medios sensores (10, 11, 12) para la detección de la presión y la temperatura del gas que se está inyectando en el motor y que se caracteriza porque comprende, integrado en el dispositivo, un medio sensor para detectar la presión en el colector de admisión del motor. 5
2. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una cámara principal (13) de filtrado de gas, en la que los medios sensores (10, 11) para la detección de la presión y la temperatura del gas que se está inyectando en el motor son activos, y una segunda cámara auxiliar ( 14) para el paso del gas, dicha cámara (14) está separada y es independiente de la cámara principal (13) en la que está activo el medio sensor (12) para detectar la presión en el colector de admisión del motor. 10
3. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la cámara principal (13) comprende un asiento (19) para recibir un elemento de filtrado de tipo cartucho (6), los medios sensores (10, 11) para la detección de la presión y la temperatura de inyección se proporcionan en la porción de la cámara principal (13) que se extiende aguas abajo del elemento de filtrado (6), con respecto a la dirección del flujo del gas en el interior del dispositivo. 15
4. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la cámara principal de filtrado (13) comprende aberturas de entrada y salida (17, 18) para el flujo de gas, con el fin de conectar la cámara principal (13) con una comunicación de fluido a la entrada de un dispositivo reductor de presión (4) y un conjunto de inyectores operados eléctricamente (5) para inyectar el gas en el motor.
5. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que la segunda cámara auxiliar (14) 20 comprende aberturas respectivas de entrada y de salida (24, 25) para el flujo de gas con el fin de conectar la cámara auxiliar (14) con una comunicación de fluido a la entrada de un dispositivo reductor de presión (4) y al colector de admisión del motor.
6. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con una cualquiera, o más, de las reivindicaciones 2 a 5, en el que se proporciona, para cada una de las cámaras (13, 14), en la región de las aberturas de entrada y de salida 25 (17, 18, 24, 25), uniones de tubos respectivas (17a, 18a, 24a, 25a) que se extienden axialmente alineadas mútuamente.
7. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las direcciones de desarrollo axial de las parejas de uniones de tubos de entrada y salida (17a, 18a, 24a, 25a) de las cámaras respectivas (13, 14) son paralelas y están separadas unas de las otras. 30
8. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con una cualquiera, o más, de las reivindicaciones precedentes, que comprende un conjunto de circuito (22) para suministrar energía y controlar los medios sensores (10, 11, 12) integrados en el dispositivo.
9. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el conjunto de circuito (22) se recibe en una cavidad (21), que se encuentra interpuesta entre las cámaras (13, 14) y que se abre en las mismas por 35 medio de orificios que pueden recibir los elementos sensibles de los medios sensores (10, 11, 12), respectivamente, asegurando los elementos con estanqueidad a los gases en los orificios correspondientes.
10. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con una cualquiera, o más, de las reivindicaciones precedentes, que comprende, integrado en el dispositivo, un elemento conector único (27), que incluye los terminales respectivos (28) para el suministro de electricidad y la adquisición de señales de el medio sensor (10, 11, 40 12), estando conectados eléctricamente los terminales (28) al conjunto del circuito (22) para el suministro y el control de el medio sensor por medio de los conductores eléctricos.
11. Un dispositivo de filtrado de acuerdo con una cualquiera, o más, de las reivindicaciones precedentes, en el que la cámara auxiliar (14) está formada en un elemento (26), que se puede fijar de manera desmontable en un cuerpo principal (15) del dispositivo de filtrado, en el cual se recibe la cámara de filtrado principal (13). 45
12. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la cavidad de recepción (21) estanca a los gases del conjunto de circuito (22) está definida por el cuerpo principal (15) del dispositivo así como por el elemento (26), que está fijado de manera desmontable al cuerpo (15).
13. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera, o más, de las reivindicaciones precedentes, que comprende, integrados en el dispositivo, un medio sensor adicional (35) para detectar la temperatura presente en el 50 colector de admisión del motor.
14. Un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 13, en el que el medio sensor (35) para la detección de la temperatura en el colector de admisión está activo en la segunda cámara auxiliar (14).
15. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el medio sensor (35) para la detección de la temperatura en el colector de admisión del motor está integrado en el medio sensor (12) para detectar la 55 presión en el colector.