Dispositivo de inyección.

Un dispositivo para la inyección de un agente líquido, tal como combustible o un agente reductor,

en el conducto de escape de un motor de combustión, comprendiendo dicho dispositivo (1) una disposición de tobera (20) que tiene un cabezal (21) de la tobera, desde el cual el agente líquido se puede inyectar en el conducto de escape, en el que

- la disposición de tobera (20) comprende un primer conducto (22) que conduce al cabezal (21) de la tobera, para suministrar gas comprimido, preferiblemente en forma de aire comprimido, al cabezal de la tobera, y un segundo conducto (23) que conduce al cabezal (21) de la tobera para suministrar el citado agente líquido al cabezal de la tobera, y - el cabezal (21) de la tobera está provisto de al menos una abertura de salida (24) conectada al primer conducto (22) y al segundo conducto (23), siendo inyectable el citado agente líquido a través de dicha abertura de salida en el conducto de escape con atomización del mismo después de mezclarse con el gas comprimido en una zona de mezcla (25) dentro del cabezal de la tobera, que se caracteriza porque el dispositivo (1) comprende una primera entrada de gas (37) destinada a recibir el citado gas comprimido, y una segunda entrada de gas (38), que está conectada al menos a uno de los citados conductos primero y segundo (22, 23) de la disposición de tobera (20) y que está destinada a recibir el aire comprimido desde el canal de entrada de aire del motor de combustión así como para hacer posible la descarga de este aire a través de la abertura de salida (24) del cabezal de la tobera y con ello contrarrestar la obstrucción de la abertura de salida durante los períodos en los que no hay inyección del citado gas comprimido y / o el citado agente líquido efectuada por medio del cabezal (21) de la tobera.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2007/050073.

Solicitante: STT EMTEC AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: KONTORSVÄGEN 9 852 29 SUNDSVALL SUECIA.

Inventor/es: ANDERSSON, SOREN, BLOMQUIST,Micael, THORSELL,Magnus, ÅKERLUND,Claes.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/94 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › por procedimientos catalíticos.
  • B05B7/04 B […] › B05 PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION DE MATERIALES FLUIDOS A SUPERFICIES, EN GENERAL.B05B APARATOS DE PULVERIZACION; APARATOS DE ATOMIZACION; TOBERAS O BOQUILLAS (mezcladores de pulverización con toberas B01F 5/20; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a superficies por pulverización B05D). › B05B 7/00 Aparatos de pulverización para descargar líquidos u otros materiales fluidos procedentes de varias fuentes, p. ej. líquido y aire, polvo y gas (B05B 3/00, B05B 5/00 tienen prioridad). › con dispositivos que permitan la mezcla de líquidos u otros materiales fluidos con anterioridad a la descarga.
  • F01N3/025 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01N SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (disposiciones de conjuntos de propulsión relativas al escape de gases B60K 13/00; silenciadores de admisión de aire especialmente adaptados para motores de combustión interna, o con dispositivos para estos motores F02M 35/00; protección contra ruidos en general o amortiguamiento de los mismos G10K 11/16). › F01N 3/00 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). › utilizando un quemador de combustible o añadiendo combustible a los gases de escape.
  • F01N3/20 F01N 3/00 […] › especialmente adaptados para conversión catalítica (F01N 3/22 tiene prioridad).

PDF original: ES-2379396_T3.pdf

 

Dispositivo de inyección.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de inyección.

Campo de la invención y técnica anterior La presente invención se refiere a un dispositivo para la inyección de un agente líquido, tal como un combustible o un agente reductor, en el conducto de escape de un motor de combustión, comprendiendo dicho dispositivo una disposición de tobera que tiene un cabezal de la tobera, desde el que el agente líquido se puede inyectar en el conducto de escape.

Un dispositivo de inyección del tipo que se ha mencionado más arriba para la inyección de combustible en un conducto de escape aguas arriba de un catalizador de oxidación con el fin de conseguir la regeneración de un filtro de partículas que se encuentra dispuesto en el conducto de escape aguas abajo del catalizador de oxidación, es conocido previamente, por ejemplo, por los documentos FR 2 829 180 A1 y GB 2 064 983 A. En el dispositivo de inyección de acuerdo con el documento FR 2 829 180 A1, el combustible se mezcla con el aire comprimido en una cámara de mezcla, después de lo cual la mezcla de combustible / aire es dirigida a una tobera, que inyecta la mezcla en el conducto de escape estando atomizado el combustible. En el dispositivo de inyección de acuerdo con el documento GB 2 064 983 A, el combustible se inyecta en el conducto de escape por medio de una tobera dispuesta en el conducto de escape, sin previa mezcla con el aire comprimido. Se ha encontrado que es difícil lograr una atomización satisfactoria del combustible en los gases de escape cuando se utilizan los dispositivos de inyección de estos tipos conocidos anteriormente.

Un dispositivo de inyección del tipo que se ha mencionado a modo de introducción para la inyección de un agente reductor en un conducto de escape aguas arriba de un catalizador de SCR (SCR = Reducción Catalítica Selectiva) se conoce previamente por ejemplo por los documentos US 6 273 120 B1 y US 5 601 792 A. En el dispositivo de inyección de acuerdo con el documento US 6 273 120 B1, el agente reductor se mezcla con el aire comprimido en una cámara de mezcla, después de lo cual la mezcla de agente reductor / aire es dirigida a una tobera, que inyecta la mezcla en el conducto de escape con la atomización del agente reductor. Se ha encontrado que es difícil lograr una atomización satisfactoria del agente reductor en los gases de escape cuando se utiliza un dispositivo de inyección de este tipo conocido anteriormente.

Un dispositivo de inyección de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido previamente por el documento WO 2004/030827 A1.

Objeto de la invención El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo para la inyección de un agente líquido dentro del conducto de escape de un motor de combustión, haciendo posible dicho dispositivo una buena atomización del agente líquido en los gases de escape que circulan a través del conducto de escape y que al mismo tiempo hace posible un cambio rápido de la cantidad de agente líquido que es inyectado en el sistema de escape

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, el citado objeto se consigue por medio de un dispositivo de inyección que tiene las características definidas en la reivindicación 1.

El dispositivo de inyección de la invención comprende una disposición de tobera que tiene un cabezal de la tobera, desde el cual el agente líquido se puede inyectar dentro del conducto de escape, en el que:

la disposición de tobera comprende un primer conducto que conduce al cabezal de la tobera para suministrar gas comprimido, preferiblemente en forma de aire comprimido, al cabezal de la tobera, y un segundo conducto que conduce al cabezal de la tobera para suministrar el citado agente líquido al cabezal de la tobera , y el cabezal de la tobera está provisto de al menos una abertura de salida conectada al primer conducto y al segundo conducto, pudiendo inyectarse el citado agente líquido a través de dicha abertura de salida en el conducto de escape con la atomización del mismo después de mezclarse con el gas comprimido en una zona de mezcla dentro del cabezal de la tobera.

Al permitir que el agente líquido se mezcle con el gas comprimido dentro del cabezal de la tobera, es decir, en un espacio limitado inmediatamente antes de que la mezcla así obtenida se eyecte desde el cabezal de la tobera a través de la abertura de salida, un cambio en la dosificación del agente líquido afectará muy rápidamente la cantidad de agente líquido que se inyecta en el conducto de escape por medio del cabezal de la tobera. Al mismo tiempo, se obtiene una primera atomización del agente líquido cuando el agente líquido se mezcla en el flujo del gas comprimido en el interior del cabezal de la tobera, y se obtiene una atomización adicional del agente líquido cuando el agente líquido junto con el citado gas es inyectado en el conducto de escape por medio de la abertura de salida del cabezal de la tobera. De esta manera, será posible conseguir una atomización satisfactoria del agente líquido.

De acuerdo con la invención, el dispositivo comprende una primera entrada de gas destinada a recibir el citado gas comprimido y una segunda entrada de gas, que está conectada al menos a uno de los citados conductos primero y segundo de la disposición de tobera y que está destinada a recibir el aire comprimido desde el canal de entrada de aire del motor de combustión, de manera que se haga posible la descarga de este aire a través de la abertura de salida del cabezal de la tobera y de esta manera contrarrestar la obstrucción de la abertura de salida durante los períodos en los que no hay inyección del citado gas comprimido y / o del citado agente líquido que se efectúa por medio del cabezal de la tobera. De esta forma, es posible de una manera sencilla contrarrestar una obstrucción de la citada abertura de salida producida por los gases de escape que circulan a través del conducto de escape.

Una realización de la invención se caracteriza:

porque el dispositivo comprende una caja de válvulas, que está conectada a la disposición de tobera y que aloja las válvulas para controlar el suministro de gas comprimido y del agente líquido a los citados conductos primero y segundo de la disposición de tobera;

porque los citados conductos primero y segundo forman un tubo de conducto común, estando dispuesto el primer conducto en el exterior del segundo conducto, y porque el citado tubo de conducto está unido en un extremo a la caja de válvulas y está unido en su otro extremo al cabezal de la tobera y de esta manera conecta la caja de válvulas al cabezal de la tobera.

Combinando los dos conductos para gas comprimido y para el agente líquido, respectivamente, en un tubo de conducto común, sólo un tubo de conducto se tiene que disponer entre la caja de válvulas y el cabezal de la tobera, lo cual facilita el montaje del dispositivo de inyección de la invención en un conducto de escape. Debido al hecho de que el primer conducto rodea al segundo conducto, el primer conducto, además, formará una cubierta de protección que protege mecánicamente el segundo conducto y proteger el segundo conducto contra los impactos y golpes durante y después del montaje del dispositivo de inyección en un conducto de escape. Este efecto de protección es particularmente importante cuando el segundo conducto destinado al agente líquido es relativamente delgado y de paredes delgadas, lo cual a menudo es deseable en un dispositivo de inyección del tipo que se trata aquí.

De acuerdo con otra realización de la invención, el cabezal de la tobera comprende un primer canal conectado al primer conducto para dirigir el gas comprimido hasta la abertura de salida, y un segundo canal conectado al segundo conducto, en el que uno o varios orificios de entrada conectados al segundo canal conducen al primer canal con el orificio de entrada respectivo dispuesto de manera que el gas comprimido pueda circular a través del primer canal más allá del orificio de entrada y llevar a lo largo de la abertura de salida el agente líquido que circulan saliendo del orificio de entrada. El agente líquido se introduce en consecuencia en el gas comprimido que circula a través del primer canal, de manera que a este gas se le permite someter eficazmente al agente que circula en el primer canal a un efecto de atomización.

De acuerdo con otra realización de la invención, el cabezal de la tobera está dispuesto dentro del conducto de escape, y por lo menos las partes del primer conducto y del segundo conducto que se extienden dentro del conducto de escape... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo para la inyección de un agente líquido, tal como combustible o un agente reductor, en el conducto de escape de un motor de combustión, comprendiendo dicho dispositivo (1) una disposición de tobera (20) que tiene un cabezal (21) de la tobera, desde el cual el agente líquido se puede inyectar en el conducto de escape, en el que

- la disposición de tobera (20) comprende un primer conducto (22) que conduce al cabezal (21) de la tobera, para suministrar gas comprimido, preferiblemente en forma de aire comprimido, al cabezal de la tobera, y un segundo conducto (23) que conduce al cabezal (21) de la tobera para suministrar el citado agente líquido al cabezal de la tobera, y

- el cabezal (21) de la tobera está provisto de al menos una abertura de salida (24) conectada al primer conducto (22) y al segundo conducto (23) , siendo inyectable el citado agente líquido a través de dicha abertura de salida en el conducto de escape con atomización del mismo después de mezclarse con el gas comprimido en una zona de mezcla (25) dentro del cabezal de la tobera,

que se caracteriza porque el dispositivo (1) comprende una primera entrada de gas (37) destinada a recibir el citado gas comprimido, y una segunda entrada de gas (38) , que está conectada al menos a uno de los citados conductos primero y segundo (22, 23) de la disposición de tobera (20) y que está destinada a recibir el aire comprimido desde el canal de entrada de aire del motor de combustión así como para hacer posible la descarga de este aire a través de la abertura de salida (24) del cabezal de la tobera y con ello contrarrestar la obstrucción de la abertura de salida durante los períodos en los que no hay inyección del citado gas comprimido y / o el citado agente líquido efectuada por medio del cabezal (21) de la tobera.

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza:

- porque el dispositivo (1) comprende una caja de válvulas (34) , que está conectada a la disposición de tobera (20) y que acomoda válvulas (31, 32, 33) para controlar el suministro de gas comprimido y de agente líquido a los citados conductos primero y segundo (22, 23) de la disposición de tobera (20) ;

- porque los citados conductos primero y segundo (22, 23) forman un tubo de conducto común (29) , estando dispuesto el primer conducto (22) en el exterior del segundo conducto (23) , y

- porque el citado tubo de conducto (29) está unido en un extremo a la caja de válvulas (34) y está unido en su otro extremo al cabezal (21) de la tobera y de este modo conecta la caja de válvulas (34) al cabezal (21) de la tobera.

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque el cabezal (21) de la tobera comprende un primer canal (26) conectado al primer conducto (22) para dirigir el gas comprimido hasta la abertura de salida (24) , y un segundo canal (27) conectado al segundo conducto (23) , y porque uno o varios orificios de entrada (28) conectados al segundo canal (23) conducen al primer canal (22) , estando dispuesto el orificio de entrada respectivo (28) de tal manera que se deja circular el gas comprimido a través del primer canal (22) más allá del orificio de entrada (28) y transporta el agente líquido que circula fuera del orificio de entrada a lo largo de la abertura de salida (24) .

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, que se caracteriza porque el primer canal (26) y el segundo canal (27) están dispuestos coaxialmente uno en relación con el otro.

5. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, que se caracteriza porque el primer canal (26) está dispuesto en el exterior del segundo canal (27) .

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, que se caracteriza porque los citados orificios de entrada

(28) se extienden radialmente entre el segundo canal (27) y el primer canal (26) .

7. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, que se caracteriza porque los orificios de entrada (28) son dos o más en número y están distribuidos en la dirección circunferencial del segundo canal.

8. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7, que se caracteriza porque el cabezal

(21) de la tobera está dispuesto dentro del conducto de escape, y al menos las partes del primer conducto (22) y el segundo conducto (23) que se extienden al interior del conducto de escape hasta el cabezal de la tobera están dispuestos coaxialmente uno en relación con el otro estando dispuesto el primer conducto (22) en el exterior del segundo conducto (23) .

9. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 8, que se caracteriza porque la citada abertura de salida (24) del cabezal (21) de la tobera está dirigida contra la dirección de flujo deseada de los gases de escape que circulan a través del conducto de escape.

10. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza porque el cabezal (21) de la tobera está dispuesto dentro del conducto de escape, preferiblemente en el centro del mismo, y está dirigido contra la dirección de flujo deseada de los gases de escape que circulan a través del conducto de escape.

11. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10, que se caracteriza porque el dispositi5 vo (1) comprende:

- un sensor de presión (45) , que está dispuesto para generar un valor de presión que representa la presión neumática en el citado primer conducto (22) de la disposición de tobera (20) , y

- una unidad de control (50) conectada al sensor de presión (45) , estando dispuesta dicha unidad de control

para generar información respecto a la funcionalidad de la disposición de tobera (20) sobre la base del cita10 do valor de presión.

12. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 11, que se caracteriza porque el dispositivo (1) comprende una válvula de control (32) que se puede conmutar entre una primera posición, en la cual el primer conducto (22) de la disposición de tobera (20) está conectado a la primera entrada de gas (37) , y una segunda posición, en la cual el primer conducto (22) de la disposición de tobera (20) está conectado a la segun

da entrada de gas (38) .

13. El uso de un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12 en un vehículo de motor, para inyectar combustible en el conducto de escape del motor de combustión del vehículo de motor aguas arriba de un catalizador de oxidación en relación con la regeneración de un filtro dispuesto en el conducto de escape aguas abajo del catalizador de oxidación o en relación con la regeneración de una trampa de NOx pobre dis

puesta en el conducto de escape aguas abajo del catalizador de oxidación.

14. El uso de un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12 en un vehículo de motor para inyectar un agente reductor en el conducto de escape del motor de combustión del vehículo de motor aguas arriba de un catalizador de SCR o de un catalizador de NOx pobre.


 

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