Dispositivo para el transporte de un agente reductor y procedimiento para la fabricación de un automóvil.

Dispositivo (1) para el transporte de un agente reductor (2), que presenta al menos dos elementos del grupo demedios de acumulación (3), medios de transporte (4), medios de desviación (6), medios de detección (7), medios deseparación (8), medios de salida (9), que están conectados entre sí con un medio de conducción (10), en el que almenos un elemento es sensible a la presión, es decir, que reacciona con un deterioro y/o una reducción de lafunción cuando el agente reductor ejerce sobre éste una presión elevada, en el que el al menos un elemento es unodel grupo siguiente:

siguientes etapas:

- medios de transporte (4), en particular una bomba,

- medios de detección (7), en particular un sensor de temperatura y/o presión y/o concentración del agentereductor, o

- medios de salida (9), en particular un inyector, una tobera o una válvula de salida,

caracterizado porque los medios de conducción (10) adyacentes forman cerca de este elemento sensible a lapresión, a una distancia (26) de máximo 100 mm, al menos un sumidero de calor (11), en el que en la zona del almenos un sumidero de calor (11) se lleva a cabo una cesión de calor hacia el medio ambiente, de tal manera quecuando se alcanza la temperatura de congelación del agente reductor (2) se inicia allí la solidificación y la expansióndel volumen, y el sumidero de calor (11) es acondicionado a través de al menos una de las siguientes propiedadesdel medio de conducción (10): conductividad térmica, superficie de cesión de calor, capacidad térmica, penetracióndel calor, transmisión de calor, y dispositivos de refrigeración activos.

Dispositivo para el transporte de un agente reductor y procedimiento para la fabricación de un automóvil

La presente invención se refiere a un dispositivo para el transporte de un agente reductor que presenta al menos dos elementos del grupo medios de almacenamiento, medios de transporte, medios de desviación, medios de detección, medios de separación, medios de salida, que están conectados entre sí con un medio de conducción. Además, se indica un procedimiento para la fabricación de un automóvil con un dispositivo de este tipo. La invención encuentra aplicación en el sistema para la preparación de amoníaco y/o de un precursor de amoníaco para un sistema de escape de gases de una instalación de combustión interna móvil, como por ejemplo el sistema de escape de gases de un automóvil.

Se conoce que empleando un agente reductor se pueden reducir claramente los óxidos nítricos contenidos en los gases de escape. En este caso, se recurre de una manera especial al llamado procedimiento SCR (“reducción catalítica selectiva”) , en el que se introduce directamente amoníaco y/o un precursor de amoníaco en el conducto de escape de gases, de manera que allí se puede llevar a cabo una reacción de los óxidos nítricos (NOx) . En este caso, se educen óxidos nítricos bajo la adición del agente reductor en N2 (nitrógeno) y H2O (agua) . Como agente reductor sirve CH4N2O (urea) o NH3 (amoníaco) , que está presente en solución acuosa (designado en ocasiones también con el nombre comercial AdBlue) y se inyecta en los gases de escape antes de un catalizador-SCR. En el catalizador tiene lugar ahora una reducción acelerada a través de la superficie de catalizador. A tal fin existen esencialmente dos tipos de catalizadores. Un tipo consta esencialmente de dióxido de titanio, pentóxido de vanadio, y óxido de volframio. El otro tipo utiliza zeolita.

A este respecto, la preparación del gente reductor plantea problemas especiales, Ya se ha intentado varias veces introducir el agente reductor, como por ejemplo urea, como gotas líquidas finamente dispersas con un gas comprimido en el conducto de escape de gases. También se conocen sistemas, en los que el agente reductor es almacenado en forma líquida y/o sólida y luego es acondicionado antes de la cesión al sistema de escape de gases (evaporación y/o termólisis y/o hidrólisis) . Además, se conocen también procedimientos y dispositivos, en los que el agente reductor es inyectado en forma líquida en el conducto de escape de gases, por ejemplo empleando un válvula dosificadora y/o una bomba dosificadora.

Precisamente la preparación del agente reductor que comprende agua en forma líquida, por ejemplo como solución de urea y agua, oculta, sin embargo, el peligro de la congelación a bajas temperaturas. La solución de urea y agua tiene un punto de congelación de aproximadamente -11ºC y se comporta en este caso esencialmente como agua, a saber, bajo la formación de hielo y, por lo tanto, con una dilatación del volumen en los componentes del sistema SCR, que comprende la solución de urea y agua.

Para la prevención de daños ya se ha propuesto vaciar y/o decapar el aparato de transporte de la solución de urea y agua. No obstante, estos sistemas conocidos solamente se pueden realizar bajo la colaboración de una gestión del motor, de manera que es necesaria una supervisión simultánea de la temperatura exterior. Además, deben acondicionarse accionamientos, sistemas de transporte y similares, que cumplen varias funciones o bien son activados de forma separada. De esta manera, el sistema es relativamente complejo y caro.

En el documento DE 103 24 482 A1 se describe un dispositivo para la dosificación de un agente reductor en el gas de escape de un motor de combustión. En un conducto de agente reductor puede estar previsto en este caso un cuerpo de refrigeración para la disipación de calor, que presenta un agente reductor recuperado. De esta manera, debe impedirse un recalentamiento excesivo del agente reductor en el funcionamiento.

En el documento US 2007/0266699 A1 se describe un sistema de alimentación para un agente re4ductor al sistema de escape de gases de un motor de combustión interna, en el que un conducto de agente reductor presenta dos derivaciones paralelas con diferente aislamiento térmico. Además, una de las derivaciones puede estar provista, además, con nervaduras de refrigeración. También esto sirve para la prevención de recalentamientos.

El cometido de la presente invención es resolver, al menos parcialmente, los problemas descritos con relación al estado de la técnica. En particular, debe indicarse el dispositivo para el transporte de un agente reductor, aquí especialmente una solución de urea y agua, que presenta una protección contra la congelación para los componentes individuales del dispositivo. Además, el dispositivo debe ser de estructura relativamente sencilla y, por lo tanto, también económico en la fabricación. Además, debe indicarse también un procedimiento para la fabricación de un automóvil, de manera que se constituya el dispositivo para el transporte del agente reductor de tal forma que se garantice un funcionamiento sin averías de larga duración del dispositivo también en condiciones extremadamente frías.

Estos cometidos se solucionan con un dispositivo de acuerdo con las características de la reivindicación 1 de la patente así como con un procedimiento para la fabricación de un automóvil con las características de la reivindicación 8 de la patente. Los desarrollos ventajosos de la invención se indican en las reivindicaciones de la patente formuladas en cada caso de forma independiente. La descripción, especialmente en conexión con las

figuras, explica en detalle la invención e indica variantes de realización adicionales de la invención

El dispositivo de acuerdo con la invención para el transporte de un agente reductor presenta al menos dos elementos del grupo siguiente: medios de almacenamiento, medios de transporte, medios de desviación, medios de detección, medios de separación, medios de salida. Estos al menos dos elementos están conectados entre sí con un medio de conducción, de manera que al menos un elemento es sensible a la presión y el medio de conducción adyacente forma cerca de este elemento sensible a la presión al menos un sumidero de calor.

En el dispositivo de acuerdo con la invención se trata especialmente de un dispositivo, en el que una solución de urea y agua se añade en el estado líquido a la corriente de gases de escape o bien a una instalación de escape de gases.

En este caso, el agente reductor es almacenado regularmente en un medio de almacenamiento. Un medio de almacenamiento de este tipo es, por ejemplo, un tanque, pudiendo comprender éste, dado el caso, también varios volúmenes de tanque. El tanque está fabricado especialmente de plástico. Adicionalmente, en este medio de almacenamiento pueden estar previstos medios de compensación de la presión, sensores del nivel de llenado, calefacciones y similares.

El agente reductor almacenado en el medio de almacenamiento regularmente en forma líquida es transportado a través de medios de transporte desde los medios de almacenamiento. Normalmente estos medios de transporte comprenden una bomba, como por ejemplo una bomba de carrera de pistón, una bomba de membrana o similar.

Entre este medio de transporte y el medio de almacenamiento está previsto con preferencia un medio de separación, por ejemplo en forma de un filtro. En este caso se prefiere que el medio de separación sea atravesado por la corriente solamente en una dirección y, por lo tanto, las deposiciones se depositen desde el agente reductor sobre un lado del medio de separación.

Con los medios de transporte se transporta el agente reductor ahora, por ejemplo, hacia los medios de salida, como por ejemplo un inyector, una tobera, una válvula de salida o similar.

A este respecto, se prefiere que en la zona entre el medio de transporte y el medio de salida esté previsto al menos un medio de desviación, por ejemplo una válvula controlable o bien regulable, para desviar una parte del agente reductor transportado con el medio de transporte, por ejemplo hacia un retorno a los medios de almacenamiento.

Además, pueden estar previstos medios de detección, como por ejemplo sensores para temperatura y/o presión y/o concentración del agente reductor en el transcurso del dispositivo para... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para el transporte de un agente reductor (2) , que presenta al menos dos elementos del grupo de medios de acumulación (3) , medios de transporte (4) , medios de desviación (6) , medios de detección (7) , medios de

separación (8) , medios de salida (9) , que están conectados entre sí con un medio de conducción (10) , en el que al menos un elemento es sensible a la presión, es decir, que reacciona con un deterioro y/o una reducción de la función cuando el agente reductor ejerce sobre éste una presión elevada, en el que el al menos un elemento es uno del grupo siguiente: siguientes etapas:

- medios de transporte (4) , en particular una bomba, -medios de detección (7) , en particular un sensor de temperatura y/o presión y/o concentración del agente reductor, o -medios de salida (9) , en particular un inyector, una tobera o una válvula de salida,

caracterizado porque los medios de conducción (10) adyacentes forman cerca de este elemento sensible a la presión, a una distancia (26) de máximo 100 mm, al menos un sumidero de calor (11) , en el que en la zona del al menos un sumidero de calor (11) se lleva a cabo una cesión de calor hacia el medio ambiente, de tal manera que cuando se alcanza la temperatura de congelación del agente reductor (2) se inicia allí la solidificación y la expansión del volumen, y el sumidero de calor (11) es acondicionado a través de al menos una de las siguientes propiedades

del medio de conducción (10) : conductividad térmica, superficie de cesión de calor, capacidad térmica, penetración del calor, transmisión de calor, y dispositivos de refrigeración activos.

2. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sumidero de calor (11) está formado con una zona (12) del medio de conducción (10) , que presenta una superficie (13) incrementada con respecto a

otras zonas de este medio de conducción (10) .

3. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el sumidero de calor (11) está formado con una zona (12) del medio de conducción (10) , que presenta un puente de calor (14) hacia el medio ambiente.

3.

4. Dispositivo (1) de cuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de conducción (10) están realizados con una pared flexible (15) .

5. Dispositivo (1) de cuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sumidero de calor 35 (11) está formado con un material diferente con respecto a otras zonas de este medio de conducción (10) .

6. Dispositivo (1) de cuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona (12) del sumidero de calor (11) está prevista una calefacción (16) activable.

7. Dispositivo (1) de cuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de conducción (10) está provisto cerca del sumidero de calor (11) con un aislamiento térmico (17) mayor frente a otras zonas de este medio de conducción (10) .

8. Procedimiento para la fabricación de un automóvil (18) con un dispositivo (1) para el transporte de un agente

45 reductor (2) , que presenta al menos dos elementos del grupo de medios de acumulación (3) , medios de transporte (4) , medios de desviación (6) , medios de detección (7) , medios de separación (8) , medios de salida (9) , en el que al menos un elemento del dispositivo (1) es sensible a la presión, es decir, que reacciona con un deterioro y/o una reducción de la función, cuando el agente reductor (2) ejerce sobre éste una presión elevada y, además, los elementos del dispositivo (1) están conectados entre sí a través de un medio de conducción (10) , que comprende al

50 menos las siguientes etapas:

(a) disposición de los elementos del dispositivo (1) en el automóvil (18) ;

(b) refrigeración del automóvil (18) ;

(c) identificación de al menos un punto de congelación en el medio de conducción (10) adyacente al elemento 55 sensible a la presión;

(d) configuración de al menos un sumidero de calor (11) para la cesión de calor hacia el medio ambiente entre el punto de congelación y el elemento sensible a la presión.

9. Procedimiento para el diseño de un dispositivo (1) para el transporte de un agente reductor (2) de acuerdo con 60 una de las reivindicaciones 1 a 7 de la patente en un automóvil (18) , que comprende al menos las siguientes etapas:

(a) disposición de los elementos del dispositivo (1) en el automóvil (18) ;

(b) refrigeración del automóvil (18) ;

(c) identificación de al menos un punto de congelación en el medio de conducción (10) adyacente al elemento

8 sensible a la presión;

(d) configuración de al menos un sumidero de calor (11) para la cesión de calor hacia el medio ambiente entre el punto de congelación y el elemento sensible a la presión.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, en el que en la zona (12) con el sumidero de calor (11) , en el exterior del medio de conducción (10) se posiciona un puente de calor (14) separado.