APARATO DE ACONDICIONAMIENTO DE COMBUSTIBLE
Campo de la Invención La presente invención se refiere a un aparato de acondicionamiento de combustible, y de manera particular aunque no exclusiva, a un motor de combustión interna.
Antecedentes de la Invención El presente Inventor es el Inventor del sistema de suministro de combustible que se describe en la Solicitud Internacional No. WO2003/056165. Este sistema comprende un alojamiento que define una cámara y se proporciona con un orificio de entrada corriente arriba de la cámara y un orificio de salida corriente abajo de la cámara. Un inyector de combustible realiza el rociado de una neblina de combustible dentro de la cámara, y el calentador sube la temperatura del aire que fluye dentro de la cámara a través de la entrada a una temperatura aproximadamente entre 110 a 260° C. La presión dentro de la cámara es negativa con relación a la temperatura ambiente. El combustible rociado dentro de la cámara por el inyector de combustible es térmicamente desintegrado o craqueado, de modo que una mezcla del combustible craqueado o de desintegración y aire caliente fluye de la salida hacia la cámara de combustión en un motor asociado de combustión interna. REF. 177939 Sumario de la Invención De acuerdo con la presente invención se proporciona un aparato de acondicionamiento de combustible que comprende: un alojamiento que define una cámara y que se proporciona con una entrada corriente arriba de la cámara y una salida corriente abajo de la cámara; un asiento hemisférico con un primer extremo en comunicación fluida con la entrada y un segundo extremo en comunicación fluida con la cámara, el segundo extremo se sitúa en un plano que contiene un diámetro del asiento hemisférico; un cuerpo de válvula que comprende una superficie curveada y una superficie plana que se extiende a través de la superficie curveada, el cuerpo de válvula puede moverse entre una posición cerrada en donde el cuerpo de válvula sella la entrada y una posición abierta en donde el cuerpo de válvula está separado de la entrada para producir una separación entre la válvula y el asiento permitiendo que el aire fluya en la entrada a través del primer extremo y el segundo extremo hacia la cámara; y un dispositivo de desviación que cambia la dirección del cuerpo de válvula hacia la posición cerrada. De preferencia, la superficie curveada es de forma hemisférica con un radio que es sustancialmente el mismo que el radio del asiento, por medio de lo cual cuando el cuerpo de válvula se encuentra en la posición cerrada la superficie plana se sitúa en el plano que contiene el diámetro del asiento. De preferencia, el aparato de acondicionamiento de combustible además comprende un sistema de suministro de combustible que proporciona combustible a la cámara. De preferencia, el sistema de suministro de combustible rocía el combustible dentro de la cámara en una dirección a través de la separación. De preferencia, el sistema de suministro de combustible comprende uno o más orificios o surtidores que pueden ser abiertos sobre la superficie interna junto al segundo orificio. De preferencia, la cámara comprende una superficie interna con una primera porción que se extiende hacia arriba y hacia afuera del segundo extremo hacia la salida. De preferencia, la primera porción de la superficie interna es curveada en forma cóncava cuando se observa en la dirección de la salida a la entrada. De preferencia, el aire es aire fresco. De preferencia, el aparato además comprende un eje asociado con el cuerpo de válvula que guía el cuerpo de válvula cuando se mueve entre la posición cerrada y la posición abierta. De preferencia, el eje se extiende a través de un pasaje formado en el cuerpo de válvula perpendicular a la superficie plana y a lo largo del radio del cuerpo de válvula. De preferencia, el dispositivo de desviaciones montado sobre el eje. De preferencia, el dispositivo de desviación aplica una presión en el orden de un bar sobre el cuerpo de válvula. De preferencia, el aparato además comprende una placa que se sitúa en paralelo a la superficie plana y es ubicada en posición central de un eje longitudinal de la cámara entre el segundo extremo y la salida, la placa es dimensionada a fin de proporcionar un espacio anular entre la placa y la porción adyacente de la superficie interna de la cámara. De preferencia, el aparato además comprende una primera criba de malla que se extiende a través de la cámara y que se sitúa entre la placa y la salida. De preferencia, el aparato comprende una segunda criba de malla que se extiende a través de la cámara y se sitúa entre la primera malla y la salida.
Breve Descripción de las Figuras Una modalidad de la presente invención será descrita a continuación sólo con referencia a las figuras que la acompañan, en las cuales:
La Figura 1 es una representación esquemática de una primera modalidad de un aparato de acondicionamiento de combustible de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una vista en planta del aparato de acondicionamiento de combustible a lo largo de la línea AA que se muestra en la Figura 1; y La Figura 3 es una vista parcial ampliada del aparato de acondicionamiento de combustible.
Descripción Detallada de la Invención Con referencia a la Figura 1, un sistema de acondicionamiento de combustible 10 comprende un alojamiento 12 que define una cámara 14 y se proporciona con una entrada 16 corriente arriba de la cámara 14 y una salida 18 corriente abajo de la cámara 14. Un asiento hemisférico 20 es formado en el alojamiento 12 con un primer extremo 22 en comunicación con la entrada 16, y un segundo extremo 24 en comunicación con la cámara 14. El segundo extremo 24 se sitúa en el plano conteniendo el diámetro del asiento 20. Un cuerpo de válvula 26 es recibido dentro del asiento 20 y comprende una superficie curveada 28 y una superficie plana 30 que se extiende a través de la superficie curveada 28. El cuerpo de válvula 26 puede moverse entre una posición cerrada en donde el cuerpo de válvula 26 sella la entrada 16 (y el primer extremo 22) y una posición abierta en donde el cuerpo de válvula se encuentra separado de la entrada 16 para permitir que fluya el aire presentado en la entrada 16 a través del primer extremo 22 entre el asiento 20 y la superficie curveada 28, y a través de la separación 38 entre el segundo extremo 24 y una porción adyacente del cuerpo de válvula 26 dentro de la cámara 14. Un dispositivo de desviación en la forma de un resorte 32 cambia la dirección del cuerpo de válvula 26 hacia la posición cerrada. El combustible es inyectado dentro de la cámara 14 a través de un sistema de suministro de combustible que en esta modalidad comprende un inyector de combustible 34. El acondicionador de combustible 10 es idealmente adecuado para el acoplamiento con un motor de combustión interna (no se muestra) por medio de un múltiple de admisión 36 conectado con la salida 18. Debido al acoplamiento con el múltiple de admisión 36 del motor de combustión interna, es inducida una presión negativa relativa en la cámara 14. Esta presión actúa sobre el cuerpo de válvula 26 para levantarla del asiento 20 contra la desviación del resorte 32. El aire fresco es suministrado a través de un conducto 42 acoplado con la entrada 16. El aire fresco es extraído a través de un múltiple de escape (no se muestra) asociado con un motor con el cual es unido el acondicionador de combustible 10. Esto calienta el aire aproximadamente entre 30 a 260° C una vez que el motor ha alcanzado la temperatura normal de operación. El combustible inyectado dentro de la cámara 14 es térmicamente craqueado mediante la colisión con moléculas del aire caliente para formar una mezcla de combustible térmicamente craqueado y aire caliente. A través de esta especificación, el término "craqueo térmico" con relación al combustible se utiliza de manera que significa la vaporización, volatilización o descomposición de los hidrocarburos de alto peso molecular en hidrocarburos de peso molecular más bajo o cualquier combinación de los mismos. La cámara 14 tiene una superficie interna 46, una primera porción 48 de la cual se extiende generalmente hacia arriba y hacia afuera a partir del segundo extremo 24 hacia la salida 18. Mientras que la superficie podría ser inclinada en dirección lineal lo cual se cree que es más preferible para que la primera porción 48 sea curveada en forma cóncava cuando se observe en una dirección de la salida 18 a la entrada 16. De manera más particular, la primera porción 48 comprende una porción de una esfera interceptada por dos planos paralelos, uno de un diámetro más grande que el diámetro del asiento hemisférico 20, y el otro de un diámetro idéntico al diámetro del orificio 24. Formada de manera contigua con la primera porción 48, se encuentra una segunda porción 50 de la superficie interna 46 que es de un diámetro constante. Una tercera porción 52 de la superficie interna 46 se extiende en forma contigua de la segunda porción 50 en una dirección corriente abajo hacia la salida 18 y tiene un diámetro interno que disminuye en forma progresiva. La tercera porción 52 en esta modalidad es configurada como una imagen a espejo de la primera porción 48. No obstante, en modalidades alternas, la tercera porción 52 podría ser formada como una extensión de la segunda porción 50 que tiene un diámetro interior constante. En una modalidad alterna adicional, la tercera porción 52 puede ser formada con un diámetro interior que disminuye en forma lineal en la dirección corriente abajo. Un eje 54 es asociado con el cuerpo de válvula 26 para guiar el cuerpo de válvula 26 cuando se mueva entre la posición cerrada y la posición abierta. Además, el eje 54 se extiende dentro del pasaje 56 formado en el cuerpo de válvula 26 perpendicular a la superficie plana 30 y a lo largo del radio del cuerpo de válvula 26. Los extremos opuestos del eje 54 son asentados en el conducto 42 y el múltiple de admisión 36. El resorte 32 es retenido sobre el eje 54 y actúa entre la superficie plana 30 y un buje 58 colocados en posición central dentro de una placa 60 que se sitúa en paralelo a la superficie plana 30. En forma ideal, el eje 54 y el resorte 32 son elaborados de acero inoxidable con el buje 58 que es elaborado de latón. La placa 60 se encuentra separada del segundo orificio 26 y es soportada por una pluralidad de pernos 62 que se extienden en paralelo al eje 54. La placa 60 es dimensionada con el objeto de proporcionar un anillo de espacio 64 entre la placa 60 y una porción adyacente de la superficie interna 46 de la cámara 14. La placa 60 es de un diámetro que fluctúan aproximadamente del diámetro del segundo orificio 24 aproximadamente hasta el 85% del diámetro interno máximo de la cámara 14. En esta modalidad, la placa 60 se encuentra, de manera sustancial, en el mismo nivel que la transición de la porción superficial 48 a la porción superficial 50. Una primera criba de malla 66 se extiende a través de la cámara entre la placa 60 y la salida 18. La malla 66 es paralela al segundo orificio 24 y podría ser elaborada de alambre de acero inoxidable con la relación del área de alambre con el área total de criba que es aproximadamente de 1:5 a 1:9 aunque se prefiere que sea aproximadamente de 1:7. Una segunda criba de malla 68 de construcción similar y en paralelo con la primera criba 66 se extiende a través de la cámara 14 entre la primera criba de malla 66 y la salida 18. El sistema de inyección de combustible también comprende un pasaje de fluido 70 que es internamente formado en el alojamiento 12 el cual se encuentra en comunicación fluida con el inyector de combustible 34, y una pluralidad de orificios o surtidores 72 (véase la Figura 2) que rocían el combustible en dirección lateral dentro de la cámara 14. De manera más particular, los surtidores 72 rocían el combustible a través de la separación 38 en dirección lateral sobre el cuerpo de válvula 26 de una posición adyacente a la transición del asiento 20 a la primera porción superficial 48. Con referencia a las Figuras 1 y 3, el cuerpo de válvula 26 tiene una forma hemisférica y es de una configuración complementaria del asiento 20, de modo que el cuerpo 26 puede ser asentado por completo en el asiento 20 con la superficie 28 que hace contacto con el asiento 20 y la superficie plana 30 que se sitúa en un plano que contiene el orificio 24. Cuando el cuerpo de válvula 26 es elevado del asiento 20 mediante la aplicación de vacío en la cámara 14, es formado el vacío 74 entre la superficie 28 y el asiento 20. El vacío 74 tiene la forma de una placa curveada de tres dimensiones que tiene una sección transversal de forma creciente. Este vacío conduce hacia la separación 38 creada entre el segundo orificio 24 y una porción adyacente del cuerpo 26. Debe apreciarse que debido a las formas hemisféricas complementarias del asiento 20 y el cuerpo de válvula 26, la separación 38 se ensancha de una forma relativamente lenta a medida que es elevado el cuerpo de válvula 26. Además, el tamaño de la separación 38 se incrementa a una velocidad más lenta que la distancia entre el cuerpo 26 y el asiento 20 en la proximidad del primer extremo 22. Cuando el motor en el cual es acoplado el acondicionador de combustible 10 se encuentra en la velocidad de marcha lenta, la separación 38 podría estar en el orden de 3 a 7mm, la variación está en función de la velocidad específica de marcha lenta y el tamaño del motor. Cuando el motor se encuentra a plena potencia, la separación 38 se encuentra normalmente entre 14 a 18mm. Debido a la forma del cuerpo de válvula 26 y del asiento 20, la separación 38 tiene la forma de un anillo. El aire que emana de la separación anular 38 se extiende hacia afuera aproximadamente en 15°. Esto es de acuerdo, de manera sustancial, con la inclinación de la porción superficial 48. Esto a su vez minimiza la probabilidad que el aire, que ahora lleva vapor de combustible, rebote o se desvíe de la superficie 48 hacia un eje longitudinal de la cámara 14. El resorte 34 proporciona una presión aproximadamente de un bar (es decir, de una atmósfera) sobre el cuerpo de válvula 26. De esta manera, existe una caída de presión de una atmósfera entre la entrada 16 y la salida 18 cuando el cuerpo de válvula 26 sea elevado del asiento de válvula 20 por la acción del vacío aplicado por el motor con el cual es acoplado el acondicionador de combustible 10. Esta reducción de presión ayuda en la vaporización y el craqueo térmico del combustible. El combustible es inyectado dentro de la cámara 14 a través del inyector 34 a una velocidad de manera que produzca una relación sustancialmente estequiométrica de combustible con aire en la salida, a saber, una relación de combustible con aire de 14.78:1. En una modalidad del acondicionador de combustible 10, la entrada 16 y la salida 18 tienen un diámetro interno de 52mm, la distancia (diámetro) a través del extremo 24 es de lOOmm y la porción superficial hemisférica 48 tiene un diámetro aproximadamente de 150mm. La distancia di del primer extremo 22 al segundo extremo 24 es aproximadamente de 43mm y la distancia d2 entre el segundo extremo 24 y la transición de la superficie 48 a la superficie 50 es del orden de 47mm. La longitud total del alojamiento 12 es del orden de 240mm, con el diámetro exterior en el orden de 140mm. El cuerpo de válvula 26 es elaborado de nylon negro y tiene un peso aproximadamente de 120 g. Sin embargo, las dimensiones anteriores variarán debido a los distintos tamaños de motores
(capacidad) . Normalmente, una válvula de aceleración 76 es proporcionada en el múltiple de admisión 36 y puede ser accionada a través de una válvula solenoide u otro actuador en respuesta a la presión del pedal del acelerador y/u otras señales y entradas de control. La operación del acondicionador de combustible 10 será descrita a continuación. Antes del arranque del motor en el cual es conectado el acondicionador 10, el resorte 32 desvía el cuerpo de válvula 26 contra el orificio 16 sellando de esta manera la entrada 14. En base al arranque del motor, se crea un vacío que es comunicado a través del múltiple de admisión 36 a la cámara 14. El vacío eleva el cuerpo 26 contra la desviación del resorte 32 permitiendo que pase el aire a través del orificio 16 y la separación 38 hacia la cámara 14. El combustible es inyectado en dirección lateral dentro de la cámara 14 contra el cuerpo de válvula 26. El aire que pasa a través de la separación 38 hace impacto y lleva el combustible en una dirección corriente abajo hacia la salida 18. Después de un período corto de tiempo, la temperatura del aire que fluye a través de la separación 38 se calienta entre 30 y 260° C. El impacto de las moléculas de combustible rociadas dentro de la cámara 14 con el aire caliente provoca el craqueo térmico del combustible. El craqueo térmico es adicionalmente mejorado haciendo impactar las gotas y las moléculas de combustible contra la placa 60, y las cribas 66 y 68. La inclinación y/o curvatura de la superficie 48 ayuda a minimizar la desviación del aire hacia un eje longitudinal central de la cámara 14 que de otro modo podría provocar la acumulación de combustible dentro de esta región de la cámara 14. Debido a las configuraciones relativas del asiento 20 y el cuerpo de válvula 26, se presenta una variación en el tamaño de la separación 38 en un modo relativamente controlado, a medida que se incrementa el vacío. Esto proporciona un mayor control con respecto a la velocidad del aire y minimiza el "rebote" del cuerpo de válvula 26. El combustible térmicamente craqueado pasa a través de la entrada 18 en dirección del múltiple de admisión 26 hacia los cilindros (no se muestran) del motor de combustión interna. El combustible, que es térmicamente craqueado y de manera sustancial se encuentra en una relación estequiométrica de 14.78:1, es acondicionado para el quemado eficiente en el motor. Un controlador o unidad de manejo de motor (no se muestra) regula el volumen de combustible que está siendo rociado mediante el inyector 34 de acuerdo con la posición del estrangulador 36 y el vacío del motor. Todas las modificaciones y variaciones de la modalidad descrita con anterioridad que serían obvias para una persona de experiencia ordinaria en la técnica se considera que se encuentran dentro del alcance de la presente invención, la naturaleza de la cual será determinada a partir de la descripción anterior y las reivindicaciones adjuntas. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.