Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna.

Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna conun primer canal de gas de escape (4) que puede conectarse de manera fluida a través de una primera entrada degas de escape (2) con una primera fuente de gas de escape (6),

un primer canal de aire (10) en el que puede aspirarse aire ambiente a través de un primer filtro de aire (16),

una primera zona de mezclado (22) en la que el primer canal de gas de escape (4) desemboca en el primer canal deaire (10),

un túnel de dilución (24) por el que puede circular una mezcla de gas de escape y aire,

al menos una sonda de extracción de muestras (26),

una bomba (32) para el transporte del aire y del gas de escape así como medios para la regulación y la medición delos flujos másicos

caracterizada porque

la instalación presenta un segundo canal de gas de escape (38) que puede conectarse de manera fluida a través deuna segunda entrada de gas de escape (34) con una segunda fuente de gas de escape (36) y una segunda zona demezclado (46), pudiéndose conducir los flujos másicos de gas de escape y aire diluidos opcionalmente desde laprimera fuente de gas de escape (6) o la segunda fuente de gas de escape (36) en el túnel de dilución (24) y hacia laal menos una sonda de extracción de muestras (26).

Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna

La invención se refiere a una instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna con un primer canal de gas de escape que puede conectarse de manera fluida a través de una primera entrada de gas de escape con una primera fuente de gas de escape, un primer canal de aire en el que puede aspirarse aire ambiente a través de un primer filtro de aire, una primera zona de mezclado en la que el primer canal de gas de escape desemboca en el primer canal de aire, un túnel de dilución por el que puede atravesar una mezcla de gas de escape y aire, al menos una sonda de extracción de muestras, una bomba para el transporte del aire y del gas de escape así como medios para la regulación y medición de los flujos másicos.

Existen diversas determinaciones gubernamentales según las cuales los motores de automóviles no deben sobrepasar determinados valores límite de emisión, así por ejemplo la directriz ECE R 83 para el ámbito europeo o el Código de regulaciones federales ley n.º 40 para el ámbito americano de EE.UU. En estas normas se regula en su mayor parte además de los valores límite de emisión también el modo de extracción de muestras mediante instalaciones con dilución variable para la medición de las emisiones.

Las instalaciones de este tipo se conocen por ejemplo con el término instalación CVS (constant volume sampling, muestreo de volumen constante) . En estas instalaciones se añade mezclando al gas de escape tanto aire como para que se genere un caudal total constante de la mezcla de aire y gas de escape. Las muestras extraídas a través de estas instalaciones en bolsas se analizan a continuación con respecto a sus proporciones de sustancias contaminantes. En particular se miden la proporción de dióxido de carbono, la proporción de monóxido de carbono, la proporción de hidrocarburos así como la proporción de óxido de nitrógeno. Mientras que hasta el momento debía realizarse una medición de partículas únicamente para motores diesel, así es ésta obligatoria en el futuro también para motores de gasolina de inyección directa.

Un perfeccionamiento de una instalación CVS para la extracción de muestras de gas de escape se describe en el documento DE 693 15 463 T2. Esta instalación presenta una entrada de gas de escape así como una entrada de aire, delante de la cual está dispuesto un filtro de aire. A través de una bomba controlada se aspiran los dos flujos de gas en una zona de mezclado siguiente, desde donde éstos acceden de manera mezclada lo más homogéneamente posible a un túnel de dilución. En el túnel de dilución a distancia suficiente desde de la zona de mezclado está dispuesta una boquilla Venturi subsónica que está conectada con un canal para la extracción de una muestra, generándose el flujo de gas mediante este canal a través de una segunda bomba. En el recorrido posterior, el túnel de dilución antes de la bomba de extracción se estrecha de nuevo en forma de una boquilla Venturi subsónica. A través de estas boquillas Venturi se determinan las velocidades de flujo másico que se ajustan de modo que sean proporcionales una con respecto a otra. Mediante diversos detectores adicionales se determinan la presión o la temperatura del gas de mezcla y se alimentan a una unidad de control, mediante la cual debe garantizarse la proporcionalidad de las velocidades de flujo másico en las dos boquillas Venturi y una igual presión diferencial.

Sin embargo, un sistema de este tipo no es adecuado, como tampoco las conocidas instalaciones CVS, para su uso como instalación para la extracción de muestras de gas de escape para motores de gasolina y diesel, dado que debe contarse con sedimentaciones de partículas así como de hidrocarburos en la zona del sistema de conductos que falsificarían una medición posterior.

Así, el estado actual de los desarrollos es que se usan dos túneles de dilución paralelos con dos sondas de extracción de muestras, con las que se genera únicamente a través de una bomba de extracción común la velocidad de transporte necesaria Si bien se conoce por el documento DE 195 05 415 A1 un banco de pruebas de gas de escape en el que dos bancos de prueba de rodillo están conectados con una instalación CVS individual, sin embargo se conmuta en este caso únicamente la entrada de gas de escape, de modo que no es posible un aprovechamiento de una derivación para motores diesel y de una derivación para motores de gasolina, dado que ha de contarse con residuos de partículas y de hidrocarburos en el área de la zona de mezclado.

Además se conoce por el documento DE 196 31 922 A1 una instalación con varias unidades de extracción de muestras que están dispuestas una junto a otra y presentan respectivamente una instalación CVS. Estas instalaciones comparten una conexión común de alimentación de aire.

Por tanto se propone el objetivo de desarrollar una instalación que sea adecuada correspondientemente a las normas legales, de permitir tanto para motores diesel como para motores de gasolina una extracción de muestras eficaz y correcta, en particular para la medición de partículas, debiéndose reducir el espacio constructivo y debiéndose reducir los costes de fabricación al mismo tiempo.

Este objetivo se consigue debido a que la instalación presenta un segundo canal de gas de escape que puede conectarse de manera fluida a través de una segunda entrada de gas de escape con una segunda fuente de gas de escape y una segunda zona de mezclado, pudiéndose conducir los flujos másicos de gas de escape y aire diluidos opcionalmente desde la primera fuente de gas de escape o la segunda fuente de gas de escape en el un túnel de

dilución y hacia la al menos una sonda de extracción de muestras. Mediante una construcción de este tipo pueden usarse en común tanto el túnel de dilución como la sonda de extracción de muestras así como la bomba de extracción para las dos mediciones, de modo que se reducen los costes de fabricación y montaje así como el espacio constructivo necesario.

Preferentemente, en la segunda zona de mezclado desemboca el segundo canal de gas de escape en un segundo canal de aire en el que puede aspirarse aire ambiente a través del segundo filtro de aire. Mediante esto se evita que se arrastren sedimentaciones de la primera zona de mezclado a través del primer canal de aire o la primera zona de mezclado hacia el flujo de mezcla de la segunda vía y así se adulteren las muestras que van a extraerse.

Se obtiene un mezclado especialmente bueno cuando la primera zona de mezclado está formada por un extremo de tubo del primer canal de gas de escape que está dispuesto esencialmente de manera concéntrica en el primer canal de aire. Mediante esto se posibilita una extracción de muestras representativa.

En una realización secundaria, directamente detrás del extremo de tubo del primer canal de gas de escape está dispuesto un orificio en la primera zona de mezclado. Mediante el orificio se eleva en la zona del punto de mezclado la velocidad del aire en la zona colindante al primer tubo de gas de escape, de manera que se homogeneiza la mezcla adicionalmente.

En una realización especialmente preferente, en dirección de flujo detrás de la primera zona de mezclado desemboca un tubo de mezclado en el túnel de dilución que está dispuesto en dirección de flujo detrás de la segunda zona de mezclado, presentando el túnel de dilución en su pared delimitadora una abertura que está cerrada mediante el tubo de mezclado y en la que termina el tubo de mezclado. Mediante un conducto de alimentación de este tipo del segundo flujo de gas en el túnel de dilución se evita una influencia del primer flujo de gas mediante piezas montadas posteriormente existentes o similares de manera eficaz.

Para evitar una aspiración de aire desde el canal de aire o el canal de gas de escape respectivamente no usado, en el tubo de mezclado y entre el primer filtro de aire y la desembocadura del tubo de mezclado respectivamente está dispuesta una válvula de mariposa.

Preferentemente, el extremo del tubo de mezclado está dispuesto de manera inclinada en dirección de flujo con respecto al túnel de dilución. Esto conduce a una introducción en su mayor parte sin pérdida de presión desde el tubo de mezclado hacia el túnel de dilución. Adicionalmente se evitan de manera eficaz bordes que conduzcan a turbulencias durante el uso de la primera vía de gas de escape en caso de escape en el sitio de introducción. Para las dos vías se minimizan por consiguiente las pérdidas de flujo.

En una realización secundaria a esto, la distancia entre el extremo de... [Seguir leyendo]

1. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna con un primer canal de gas de escape (4) que puede conectarse de manera fluida a través de una primera entrada de gas de escape (2) con una primera fuente de gas de escape (6) , un primer canal de aire (10) en el que puede aspirarse aire ambiente a través de un primer filtro de aire (16) , una primera zona de mezclado (22) en la que el primer canal de gas de escape (4) desemboca en el primer canal de aire (10) , un túnel de dilución (24) por el que puede circular una mezcla de gas de escape y aire, al menos una sonda de extracción de muestras (26) , una bomba (32) para el transporte del aire y del gas de escape así como medios para la regulación y la medición de los flujos másicos

caracterizada porque la instalación presenta un segundo canal de gas de escape (38) que puede conectarse de manera fluida a través de una segunda entrada de gas de escape (34) con una segunda fuente de gas de escape (36) y una segunda zona de mezclado (46) , pudiéndose conducir los flujos másicos de gas de escape y aire diluidos opcionalmente desde la primera fuente de gas de escape (6) o la segunda fuente de gas de escape (36) en el túnel de dilución (24) y hacia la al menos una sonda de extracción de muestras (26) .

2. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según la reivindicación 1,

caracterizada porque en la segunda zona de mezclado (46) desemboca el segundo canal de gas de escape (38) en un segundo canal de aire (40) en el que puede aspirarse aire ambiente a través de un segundo filtro de aire (42) .

3. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 ó 2,

caracterizada porque la primera zona de mezclado (22) está formada por un extremo de tubo (8) del primer canal de gas de escape (4) , que está dispuesto esencialmente de manera concéntrica en el primer canal de aire (10) .

4. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según la reivindicación 3,

caracterizada porque directamente detrás del extremo de tubo (8) del primer canal de gas de escape (4) está dispuesto un orificio anular

(20) en la primera zona de mezclado (22) .

5. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque en dirección de flujo detrás de la primera zona de mezclado (22) desemboca un tubo de mezclado (48) en el túnel de dilución (24) que está dispuesto en dirección de flujo detrás de la segunda zona de mezclado (46) , en la que el túnel de dilución (24) en su pared delimitadora (14) presenta una abertura (52) que está cerrada mediante el tubo de mezclado (48) y en la que termina el tubo de mezclado (48) .

6. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según la reivindicación 5,

caracterizada porque en el tubo de mezclado (48) y entre el primer filtro de aire (16) y la desembocadura del tubo de mezclado (48) está dispuesta respectivamente una válvula de mariposa (18, 50) .

7. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según la reivindicación 5 ó 6,

caracterizada porque el extremo (56) del tubo de mezclado (48) está dispuesto de manera transversal en dirección de flujo con respecto al túnel de dilución (24) .

8. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según la reivindicación 7,

caracterizada porque la distancia entre el extremo de tubo (8) del primer canal de gas de escape (4) y la abertura (52) del túnel de dilución (24) hacia el tubo de mezclado (48) es de 0, 5 veces a 5 veces, preferentemente de 1, 5 veces a 2 veces el diámetro del tubo de mezclado (48) .

9. Instalación para la extracción de muestras de gas de escape de motores de combustión interna según una de las reivindicaciones 7 u 8,

caracterizada porque

el ángulo entre los ejes centrales del túnel de dilución (24) y del tubo de mezclado (48) asciende a de 10º a 50º, preferentemente de 20º a 30º.