Sistema de dosificación diésel para la regeneración del filtrado activo de partículas diésel.

Un sistema de escape diésel que incluye:

(a) un tubo (120) de escape que presenta un catalizador

(122) de oxidación diésel y un filtro (124) de partículas diésel corriente abajo,

(b) un módulo (10) de dosificación que comprende:

una carcasa (12) que presenta una entrada (14) de combustible diésel fijada a una fuente de combustible filtrado, una entrada (16) de aire fijada a una fuente de aire filtrado y una salida (18) de combustible / aire de dosificación,

un conducto (50) de dosificación fijado a la salida de combustible / aire de dosificación y que presenta una tobera (60) en un extremo distal del conducto de dosificación, estando situada la tobera para pulverizar el combustible diésel dentro del tubo (120) de escape corriente arriba del catalizador (122) de oxidación diésel, una válvula (20) de cierre de combustible y una válvula (30) de dosificación de combustible situadas al menos parcialmente dentro de la carcasa, y

una válvula (40) de purga de aire situada al menos parcialmente dentro de la carcasa, en el que la válvula de cierre de combustible y la válvula de dosificación de combustible proporcionan de modo selectivo combustible diésel a la tobera,

en el que la válvula de purga de aire purga de manera selectiva combustible diésel desde el conducto de dosificación y la tobera, y

(c) una unidad (126) de control electrónico situada al menos parcialmente dentro de la carcasa (12) la cual (i) gestiona la provisión del combustible diésel a la tobera dependiendo de la temperatura del catalizador de oxidación diésel y de la caída de la presión entre la entrada y la salida del filtro de partículas diésel, y (ii) gestiona el estado de la válvula de purga de aire, que suministra el aire de purga para purgar el conducto de dosificación de combustible diésel al final del ciclo de dosificación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/073657.

Solicitante: PARKER-HANNIFIN CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 6035 PARKLAND BOULEVARD CLEVELAND, OHIO 44124-4141 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: WHITE, PETER, VALENCHES,MICHAEL, ZEINER,ROBERT, BRZOSKA,ANDREW.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS... > F01N3/00 (Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios para purificar, volver inofensivos o cualquier otro tratamiento de los gases de escape (control eléctrico F01N 9/00; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00))

PDF original: ES-2541499_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de dosificación diésel para la regeneración del filtrado activo de partículas diésel

La presente Invención se refiere a un sistema de dosificación diésel para la regeneración del filtrado activo de partículas diésel, en el que el sistema utiliza un único módulo de dosificación diésel que presenta una zona de 5 recepción pequeña.

A medida que las exigencias de las emisiones diésel resultan más estrictas, los fabricantes de vehículos y motores se ven forzados a desarrollar e implantar estrategias de mejora de las emisiones diésel. El esfuerzo actual está centrado en torno a la reducción de materia particulada, hidrocarburos y monóxido de carbono, al tiempo que se trata de no incrementar las emisiones de óxido de nitrógeno. La técnica de los motores y de los combustibles puede 1 únicamente reducir estas emisiones hasta cierto punto; más allá de ello se requieren sistemas adicionales para cumplir las reglamentaciones sobre emisiones establecidas en todo el mundo por los organismos públicos.

Una técnica contra las emisiones que se emplea es el acoplamiento de un catalizador de oxidación diésel y de un filtro de partículas diésel. El catalizador de oxidación diésel elimina hasta un 9% de hidrocarburos y de monóxido de carbono y un 1% de materia particulada. El filtro de partículas diésel se utiliza para eliminar hasta un 95% de 15 materia particulada. Un filtro de partículas diésel debe ser operado a altas temperaturas para convertir la materia particulada en unos componentes menos dañinos. Si la temperatura del filtro de partículas diésel es demasiado baja, su capacidad queda limitada y el rendimiento del vehículo quedará entorpecido como resultado del aumento de la parte trasera de escape. El filtro diésel de partículas diésel funciona a una temperatura relativamente elevada de aproximadamente de 45 a 7° C para iniciar la autorregeneración. La operación en estas condiciones proporciona 2 al filtro de partículas diésel una capacidad infinita. Para mantener la temperatura del filtro de partículas diésel elevada, es importante que el catalizador de oxidación diésel opere a alta temperatura así como el embalaje ajustado de los dos dispositivos pasivos para reducir las pérdidas térmicas. La temperatura del catalizador de oxidación diésel depende de la carga del motor, por tanto el catalizador de oxidación diésel / la temperatura del filtro de partículas diésel no siempre puede estar a un nivel óptimo para una regeneración del filtro de partículas diésel 25 continuada.

El documento US-4215549 divulga un sistema combustor para su uso con un motor de combustión turbocargado. El combustor incluye un dispositivo de control que controla el suministro de combustible hacia el combustor y también el suministro de una corriente de aire de purga. El suministro de combustible es controlado en proporción inversa a la velocidad del motor y / o a la carga. El aire de purga es suministrado para purgar el aire procedente de los 3 conductos de combustible y de la tobera a través de la cual es inyectado el combustible cuando el combustor se cierra. La corriente de aire de purga puede ayudar a Impedir la carbonización y el engomado de los conductos de combustible y de la tobera.

La invención proporciona un sistema de escape diésel según se define en la reivindicación 1.

La invención proporciona también un procedimiento para el tratamiento de escape de gas diésel para un vehículo 35 según se define en la reivindicación 7.

A continuación se describirán con mayor detalle formas de realización de la presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La FIG. 1 es una representación esquemática de un módulo de dosificación diésel en una aplicación de dosificación diésel.

La FIG. 2 es una vista en despiece ordenado de un módulo de dosificación diésel, y

la FIG. 3 es una vista esquemática de un módulo de dosificación diésel.

La FIG. 4 es una vista en alzado del lado de cubierta del convector electrónico del módulo de dosificación diésel.

La FIG. 5 es una vista en alzado del lado del conectar del módulo de dosificación diésel.

La FIG. 6 es una vista en alzado del lado de la salida del combustible dosificación del módulo de

dosificación diésel y

La FIG. 7 es una vista en alzado del lado del combustible de la entrada de aire del módulo de dosificación diésel.

Un sistema 11 de escape diésel que incorpora un módulo 1 de dosificación diésel se muestra en la FIG. 1. Un 5 motor 112 diésel presenta un colector 114 de admisión de aire que suministra el aire filtrado a través del filtro 116 de aire del módulo 1 de dosificación diésel. El escape desde el motor 112 diésel es conducido por el colector 118 de escape hasta el tubo 12 de escape el cual incluye un catalizador 122 de oxidación diésel y un filtro 124 de partículas diésel. El combustible filtrado es desviado del motor 112 diésel hacia el módulo 1 de dosificación diésel.

El aire filtrado es desviado hacia el módulo 1 de dosificación diésel. El módulo 1 de dosificación diésel puede ser conectado a la unidad 126 de control electrónico del vehículo, la cual puede recibir la información de la temperatura existente en la salida del catalizador 122 de oxidación diésel y la información de la caída de la contrapresión desde los extremos del filtro 124 de partículas diésel. La unidad 126 de control electrónico del vehículo puede utilizar los datos de la temperatura y de la contrapresión para controlar el módulo 1 de dosificación diésel. El módulo 1 de dosificación diésel proporciona una cantidad precisa de combustible diésel finamente atomizado hacia el tubo 12 de escape antes de la salida del catalizador 122 de oxidación diésel. Cuando el combustible vaporizado se sitúa en contacto con la estructura interna de platino y / o paladio del catalizador 122 de oxidación diésel, se produce una reacción química exotérmica y el calor es rechazado. Para mantener la temperatura adecuada para una regeneración continua, se emplea, un sistema de control en bucle cerrado que utiliza la temperatura del catalizador 122 de oxidación diésel como parámetro de accionamiento. También puede ser utilizado una retroalimentación de la contrapresión del sistema de escape para determinar la situación del filtro 124 de partículas diésel y la cantidad que puede tener en caso de que quede bloqueado con materia particulada.

El módulo 1 de dosificación diésel mostrado en las FIGS. 2 a 7, comprende una carcasa 12 que presenta una entrada 14 de combustible fijada a una fuente de combustible, una entrada 16 de aire fijada a una fuente de aire y una salida 18 de combustible / aire de dosificación. Un conducto 5 de dosificación está fijado a la salida 18 de combustible / aire de dosificación. Una tobera 6 está fijada al conducto de dosificación en un extremo distal del conducto 5 de dosificación alejado del módulo 1 de forma que el módulo 1 puede quedar situado en un emplazamiento alejado de las áreas de altas temperaturas. La tobera 6 está situada para pulverizar combustible dentro del tubo 12 de escape corriente arriba del catalizador 122 de oxidación diésel. En una forma de realización de la invención, la tobera 6 es una tobera Parker Macrospray®. El módulo 1 comprende además una válvula 2 de cierre de combustible y una válvula 3 de dosificación del combustible diésel situada al menos parcialmente dentro de la carcasa 12, y una válvula 4 de purga situada al menos parcialmente dentro de la carcasa 12. Como se muestra, la carcasa 12 comprende un colector 13 y una cubierta 15 los cuales, en términos generales, contienen y protegen el contenido del módulo 1. La cubierta 15 se muestra como susceptible... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Un sistema de escape diésel que incluye:

(a) un tubo (12) de escape que presenta un catalizador (122) de oxidación diésel y un filtro (124) de partículas diésel comente abajo,

(b) un módulo (1) de dosificación que comprende:

una carcasa (12) que presenta una entrada (14) de combustible diésel fijada a una fuente de combustible filtrado, una entrada (16) de aire fijada a una fuente de aire filtrado y una salida (18) de combustible / aire de dosificación,

un conducto (5) de dosificación fijado a la salida de combustible / aire de dosificación y que presenta una tobera (6) en un extremo distal del conducto de dosificación, estando situada la tobera para pulverizar el combustible diésel dentro del tubo (12) de escape corriente arriba del catalizador (122) de oxidación diésel,

una válvula (2) de cierre de combustible y una válvula (3) de dosificación de combustible situadas al menos parcialmente dentro de la carcasa, y

una válvula (4) de purga de aire situada al menos parcialmente dentro de la carcasa,

en el que la válvula de cierre de combustible y la válvula de dosificación de combustible proporcionan de modo selectivo combustible diésel a la tobera,

en el que la válvula de purga de aire purga de manera selectiva combustible diésel desde el conducto de dosificación y la tobera, y

(c) una unidad (126) de control electrónico situada al menos parcialmente dentro de la carcasa (12) la cual (i) gestiona la provisión del combustible diésel a la tobera dependiendo de la temperatura del catalizador de oxidación diésel y de la caída de la presión entre la entrada y la salida del filtro de partículas diésel, y (¡I) gestiona el estado de la válvula de purga de aire, que suministra el aire de purga para purgar el conducto de dosificación de combustible diésel al final del ciclo de dosificación.

2 - El sistema de escape diésel de la reivindicación 1, que comprende además un medio (22, 42) de vigilancia de un estado operativo de la tobera (6).

3.- El sistema de escape diésel de la reivindicación 2, en el que el medio de vigilancia de un estado operativo de la tobera (6) comprende un transductor (22, 42) de la presión situado dentro de la carcasa (12).

4.- El sistema de escape diésel de la reivindicación 1 que comprende además un acumulador (8) de aire situado al menos parcialmente dentro de la carcasa (12).

5.- El sistema de escape diésel de la reivindicación 4, que comprende además una válvula (82) de retención entre la entrada (16) de aire y el acumulador (8) y una válvula (44) de retención entre la válvula (4) de purga de aire y la salida (18) de combustible / aire de dosificación.

6.- El sistema de escape diésel de la reivindicación 4, en el que el acumulador (8) opera con un turboallmentador de un vehículo para almacenar el aire del turboalimentador de pico.

7.- Un procedimiento para el tratamiento del gas de escape diésel para un vehículo que comprende las etapas de:

la provisión de un sistema de escape diésel según la reivindicación 1,

la conexión de una fuente de combustible diésel filtrado con la entrada (14) de combustible,

la conexión de una fuente (114) de aire filtrado con la entrada (16) de aire,

la Inserción de la tobera (6) dentro del tubo (12) de escape en una posición corriente arriba del catalizador (122) de oxidación diésel,

la conexión de la carcasa (12) con el vehículo en un emplazamiento distante de la tobera,

la provisión de forma selectiva de combustible diésel a la tobera a través de la válvula (2) de cierre de combustible y de la válvula (3) de dosificación de combustible, determinándose la provisión del combustible diésel por la unidad (126) de control eléctrico de acuerdo con la temperatura de salida del catalizador de oxidación diésel y con la caída de la presión entre una entrada y una salida del filtro (124) de partículas diésel,

la provisión de forma selectiva de aire a la tobera a través de la válvula (4) de purga de aire para purgar el combustible diésel del conducto de dosificación y de la tobera al final del ciclo de dosificación.

8.- El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la etapa de suministrar de manera selectiva aire a la tobera (6) a través de la válvula (4) de purga de aire para purgar combustible del conducto (5) de dosificación y de la tobera

se determina por un módulo (126) de control electrónico del vehículo en respuesta a las entradas procedentes de un conmutador de la posición de freno del vehículo, a entradas procedentes de un conmutador de freno de estacionamiento, o a entradas procedentes de un sensor de la velocidad del eje de transmisión.

9.- El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además la etapa de vigilar periódicamente la tasa de descomposición de la presión de un volumen fijo de aire a través de la tobera (6) para determinar un estado de la

tobera.

1.- El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además la etapa de ajustar la respuesta de la válvula (3) de dosificación diésel dependiendo de la temperatura del combustible para hacer posible un flujo uniforme.