BR102016004734A2 - dispositivo para o pós-tratamento do gás de exaustão de um automóvel - Google Patents

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Abstract

a invenção refere-se a um dispositivo (v), para o pós-tratamento do gás de exaustão de um motor de combustão interna, preferencialmente através da mistura de gás de exaustão com uma adição dosada de um aditivo pelo menos parcialmente líquido, evaporação da fração líquida do aditivo e preparação da mistura gás de exaustão-aditivo para um conversor catalítico a jusante. o dispositivo (v) compreende uma pré-câmara (1) tendo uma entrada de gás de exaustão, uma câmara principal (2), um dispositivo de mistura (4), no qual o gás de exaustão pode ser misturado com um aditivo, e um dispositivo intermediário (7) através do qual um fluxo parcial de gás de exaustão (x2) pode ser entregue da pré-câmara (1) para o dispositivo de mistura (4), preferencialmente, na extremidade final. o dispositivo intermediário (7) é provido com elementos giratórios (8), a fim de inverter o sentido do fluxo de giro do gás de exaustão, gerado na pré-câmara (1) conforme o gás de exaustão extravasa para o interior do dispositivo intermediário (7). de modo alternativo, ou adicional, a pré-câmara (1) é projetada para impelir um fluxo parcial de gás de exaustão (x2) no sentido do giro, e câmara principal (2) é projetada para impelir um fluxo parcial de gás de exaustão (x1) da pré-câmara (1) no sentido do giro, em que o sentido do giro do gás de exaustão na pré-câmara (1) é oposto ao sentido do giro do gás de exaustão na câmara principal (2).

Description

Dispositivo para o pós-tratamento do gás de exaustão de um automóvel [0001] A invenção refere-se a um dispositivo para o pós-tratamento de gás de exaustão de um motor de combustão interna, preferencialmente de um automóvel, em particular, um veículo comercial, por exemplo, um veículo de mercadorias pesadas ou um ônibus.
[0002] DE 10 2012 014 334 A1 já divulga um dispositivo para o pós-tratamento do gás de exaustão de um motor de combustão interna de um automóvel. O dispositivo compreende um cano de entrada de gás de exaustão, um tubo de mistura e alojamento espiral. Um dispositivo de dosagem serve para a entrega de um aditivo no tubo de mistura, em que o aditivo deve misturar tão homogeneamente quanto possível com o gás de exaustão no tubo de mistura. Uma desvantagem disto é que o fluxo de gás de exaustão no tubo de mistura desvia de um fluxo de gás de exaustão rotacionalmente simétrico, particularmente, na proximidade do dispositivo de alimentação de aditivo.
[0003] Um objeto da invenção é criar um dispositivo melhorado e/ou alternativo para o pós-tratamento do gás de exaustão de um motor de combustão interna, preferencialmente de um automóvel.
[0004] Este objetivo pode ser alcançado mediante as características da reivindicação independente. Desenvolvimentos vantajosos da invenção podem ser inferidos das reivindicações dependentes e da descrição a seguir de modalidades preferenciais da invenção.
[0005] A invenção cria um dispositivo, para o pós-tratamento do gás de exaustão de um motor de combustão interna, preferencialmente pela mistura de gás de exaustão com pelo menos um aditivo parcialmente líquido (introduzido, por exemplo, por uma adição dosada), evaporação da fração líquida do aditivo e preparação adequada do gás de exaustão para um conversor catalítico a jusante.
[0006] O dispositivo compreende uma pré-câmara, tendo uma entrada de gás de exaustão, uma câmara principal, um dispositivo de mistura (por exemplo, um tubo de mistura) para a mistura do gás de exaustão com um aditivo (por exemplo, uma solução de ureia-água) e um dispositivo intermediário (por exemplo, um dispositivo bocal, em particular uma gaiola de bocal). O dispositivo intermediário é projetado para que um fluxo parcial de gás de exaustão possa ser entregue da pré-câmara para o dispositivo de mistura através de dito dispositivo intermediário. O fluxo parcial de gás de exaustão pode, preferencialmente, ser entregue para o dispositivo de mistura através da extremidade final do dispositivo de mistura e/ou do dispositivo intermediário.
[0007] O dispositivo intermediário compreende elementos giratórios (por exemplo, abas giratórias), a fim de inverter o sentido do fluxo de giro/rotação do gás de exaustão girado, gerado na pré-câmara conforme o gás de exaustão extravasa para o interior do dispositivo intermediário. De modo alternativo, ou adicionalmente, a pré-câmara pode impelir um fluxo parcial de gás de exaustão em um sentido de giro/rotação. A câmara principal pode da mesma forma, impelir um fluxo parcial de gás de exaustão da pré-câmara em um sentido de giro/rotação. O sentido de giro/rotação do gás de exaustão na pré-câmara é adequadamente oposto ao sentido de giro/rotação do gás de exaustão na câmara principal.
[0008] Isto permite um influxo substancialmente uniforme e rotacionalmente simétrico do gás de exaustão da pré-câmara ao dispositivo intermediário e/ou um influxo substancialmente uniforme axial e radial do gás de exaustão da câmara principal ao dispositivo de mistura. Isso garante, adequadamente, que o aditivo admitido seja exposto a um fluxo incidente uniforme de todos os lados, e, no tubo de mistura, seja assim distribuído simetricamente sobre o eixo central do tubo de mistura.
[0009] A pré-câmara pode, portanto, também ser adequadamente referida como uma câmara de distribuição de gás de exaustão, especialmente para a distribuição do gás de exaustão para o dispositivo intermediário de um lado e para a câmara principal do outro.
[00010] O dispositivo de mistura pode adequadamente ter uma conexão de fluxo de gás de exaustão para a pré-câmara através de sua superfície circunferencial e câmara principal. De modo alternativo, ou adicionalmente, o dispositivo de mistura pode ter uma conexão de fluxo de gás de exaustão para a pré-câmara através de sua extremidade final e, em particular, uma extremidade final do dispositivo intermediário e passagens na superfície circunferencial do dispositivo intermediário.
[00011] É, portanto, possível para um fluxo parcial de um gás de exaustão fluir da pré-câmara (preferencialmente através da parede de divisória perfurada discutida abaixo) para a câmara principal e da câmara principal através da superfície circunferencial do dispositivo de mistura para o dispositivo de mistura e/ou para um fluxo parcial de gás de exaustão fluir da pré-câmara através da superfície circunferencial do dispositivo intermediário via extremidade final do dispositivo de mistura para o dispositivo de mistura.
[00012] Em termos do fluxo de gás de exaustão o dispositivo intermediário é preferencialmente organizado entre a pré-câmara e o dispositivo de mistura.
[00013] O dispositivo intermediário pode ser projetado como um tubo cilíndrico ou um tubo cônico (adequadamente com um ângulo de conicidade de 40° a 60°, por exemplo).
[00014] Preferencialmente, o dispositivo compreende um dispositivo de separação perfurado (por exemplo, uma parede divisória).
[00015] É possível, para o dispositivo de mistura, possuir uma conexão de fluxo de gás de exaustão para a pré-câmara através de sua superfície circunferencial, a câmara principal e o dispositivo de separação perfurado. Em termos do fluxo de gás de exaustão, o dispositivo de separação está adequadamente organizado entre a pré-câmara e câmara principal.
[00016] O dispositivo de separação perfurado pode ser orientado obliquamente e/ou em ângulos retos ao eixo central do dispositivo intermediário, o dispositivo de mistura e/ou a pré-câmara, por exemplo.
[00017] O dispositivo de separação perfurado é preferencialmente um perfurado, por exemplo, uma parede de separação lamelar.
[00018] É possível para o dispositivo intermediário ser fechado por um elemento de revestimento (por exemplo, um tubo de revestimento) no sentido circunferencial do dispositivo intermediário. O elemento de revestimento pode ser de projeto tubular e/ou de projeto em forma de funil, no lado da entrada.
[00019] É possível para a pré-câmara ter um contorno interno e/ou forma interna a fim de impelir o gás de exaustão, em particular o fluxo parcial de gás de exaustão associado, na pré-câmara em um sentido de giro/rotação, preferencialmente a fim de que flua em torno do elemento de revestimento. Para este efeito, a pré-câmara pode possuir uma seção transversal substancialmente oval com uma depressão unilateral, em particular, uma seção transversal oval, com diferentes raios finais e uma depressão unilateral situada entre os raios finais.
[00020] A câmara principal compreende, preferencialmente, uma capa de entrada e/ou um corpo de espiral.
[00021] É possível que a seção transversal da capa de entrada afile, adequadamente no sentido de fluxo do gás de exaustão e/ou a partir do dispositivo de separação perfurado.
[00022] O corpo de espiral é projetado, em particular, para impelir gás de exaustão, adequadamente, o fluxo parcial de gás de exaustão associado, na câmara principal, em particular o corpo espiral da mesma, no sentido de rotação/giro, preferencialmente para que o sentido de giro do gás de exaustão na câmara principal, em particular o corpo espiral, da mesma, oponha-se à direção de giro/rotação do gás de exaustão na pré-câmara.
[00023] O dispositivo de mistura, ou pelo menos partes dele, preferencialmente, se estendem substancialmente centralmente no corpo espiral. Uma colocação excêntrica também é possível.
[00024] É possível para o dispositivo de mistura, em sua superfície circunferencial, compreender passagens de gás de exaustão tendo fendas de emissão internas, preferencialmente, para prevenir que o aditivo dosado introduzido, através do dispositivo de alimentação, seja capaz de deixar o dispositivo de mistura no sentido da câmara principal, e/ou para as fendas atuarem como superfícies de evaporação para o aditivo, quando eles são aquecidos por gás de exaustão quente extravasando da câmara principal.
[00025] Os flancos das fendas distantes do fluxo são de preferência, pelo menos em porções, de projeto aberto enquanto os flancos das fendas que ficam de frente ao fluxo são, pelo menos em porções, alternativa ou adicionalmente de projeto fechado.
[00026] As fendas no dispositivo de mistura podem ser escalonadas axial ou radialmente em relação entre si.
[00027] O dispositivo compreende, em particular, um dispositivo de alimentação (por exemplo, um dispositivo bocal e/ou dosagem) para a entrega, em particular pulverizante, de um aditivo (por exemplo, uma solução de ureia-água) para o gás de exaustão.
[00028] O dispositivo de alimentação está adequadamente organizado a fim de entregar o aditivo ao dispositivo intermediário, preferencialmente, na extremidade final, em particular, substancialmente coaxialmente. Ou seja, em particular, o bocal de injeção de aditivo é orientado substancialmente coaxialmente com o dispositivo intermediário.
[00029] O dispositivo intermediário pode ser de forma cônica ou cilíndrica.
[00030] Na extremidade final o dispositivo intermediário se conecta direta ou indiretamente a uma cápsula de bocal, adequadamente a uma cápsula de bocal do dispositivo de alimentação para a entrega do aditivo ao gás de exaustão. O dispositivo intermediário é, preferencialmente, fechado na extremidade final pela cápsula de bocal.
[00031] A cápsula de bocal pode ter uma forma cônica. A forma cônica da cápsula de bocal fica adequadamente de frente ao dispositivo intermediário.
[00032] O dispositivo intermediário, portanto, preferencialmente em uma extremidade final, possui uma conexão de fluxo de gás de exaustão para o dispositivo de mistura, enquanto na outra extremidade final, a conexão de fluxo de gás de exaustão é fechada, mas é provida com um bocal de injeção de aditivo.
[00033] O bocal de injeção de aditivo do dispositivo de alimentação é equipado, preferencialmente, a cápsula de bocal.
[00034] A cápsula de bocal é, preferencialmente, de uma forma afunilada no sentido do dispositivo intermediário, por exemplo, com um ângulo de afunilamento de 120° a 178°, preferencialmente de 150° a 175°.
[00035] É possível para o dispositivo intermediário ter passagens de gás de exaustão em sua superfície circunferencial e/ou não ter saída de gás de exaustão de extremidade final, em particular, para que possa ser fechado pela cápsula de bocal na extremidade final.
[00036] É possível deixar um espaço anular entre o dispositivo de mistura e o dispositivo intermediário, pelo qual gás de exaustão possa da mesma forma, extravasar para o dispositivo de mistura, [00037] É possível que a cápsula do bocal e o elemento de revestimento definam um espaço anular através do qual os gases de escape podem ser entregues da pré-câmara para o dispositivo intermediário, em particular através de passagens de gás de escape em sua superfície circunferencial.
[00038] Em sua superfície circunferencial o dispositivo de mistura pode possuir passagens de gás de exaustão alongadas, que podem ser adequadamente orientadas paralela ou obliquamente ao eixo central do dispositivo de mistura.
[00039] O dispositivo intermediário pode ter passagens de gás de exaustão alongadas em sua superfície circunferencial, que podem ser devidamente orientadas em planos contendo o eixo central ou em planos correndo obliquamente ao eixo central.
[00040] As fendas do dispositivo de mistura podem ser de projeto alongado, adequadamente paralelo ou oblíquo ao eixo central do dispositivo de mistura.
[00041] Os elementos giratórios do dispositivo intermediário podem ser de projeto alongado, que podem ser orientados adequadamente em planos contendo o eixo central ou em planos correndo obliquamente ao eixo central.
[00042] A forma dos elementos giratórios pode ser substancialmente triangular, retangular ou trapezoidal.
[00043] É possível que o sentido de giro/rotação do gás de exaustão, que é entregue para o dispositivo de mistura através da câmara principal e das passagens na superfície circunferencial do dispositivo de mistura e o sentido de giro/rotação do gás de exaustão, que é entregue para o dispositivo de mistura através do dispositivo intermediário, será substancialmente o mesmo.
[00044] Deve ser mencionado que o corpo espiral da câmara principal tem um raio de partida e um raio final, e o raio de partida se encontra, preferencialmente, em um intervalo de 120% a 190%, em particular, 150 a 170%, do raio final.
[00045] Deve adicionalmente ser mencionado que em uma simples modalidade a cápsula do bocal pode ser de projeto lamelar, por exemplo, ou seja, não precisa necessariamente ser um projeto em forma de concha.
[00046] Deve ser mencionado, também, que uma vez que o aditivo seja adicionado ao gás de exaustão há uma mistura de gás de exaustão e aditivo presente. No contexto da invenção, portanto, a característica do gás de exaustão pode adequadamente abranger o gás de exaustão sem aditivo antes da sua adição, e gás de exaustão com aditivo, ou seja, uma mistura de gás de exaustão e aditivo, seguida da adição de aditivo.
[00047] Deve ser mencionado, adicionalmente, que a cápsula de bocal, preferencialmente, fecha o dispositivo intermediário a um fluxo de gás de exaustão na extremidade final e ao mesmo tempo provém uma abertura para o bocal de injeção do aditivo.
[00048] A invenção não se limita a um dispositivo, mas também engloba um automóvel, de preferência um veículo comercial, em particular, um veículo de mercadorias pesadas u um ônibus, tendo um dispositivo, tal como descrito neste documento.
[00049] As modalidades e características preferenciais da invenção descritas previamente podem ser combinadas entre si. Outros desenvolvimentos vantajosos da invenção são divulgados nas reivindicações dependentes ou seguem como resultado da descrição a seguir das modalidades preferenciais da invenção em conjunto com as figuras anexadas.
[00050] Fig. 1 mostra uma vista lateral de um dispositivo, de acordo com uma modalidade da invenção, [00051] Fig. 2a mostra uma vista em seção, de acordo com a seção A-A na Fig. 1, [00052] Fig. 2b mostra uma vista em seção, de acordo com a seção B-B na Fig. 1, [00053] Fig. 3 mostra uma vista em seção transversal da pré-câmara, de acordo com uma modalidade da invenção, [00054] Fig. 4 mostra uma vista em seção transversal do corpo espiral da câmara principal, de acordo com uma modalidade da invenção, [00055] Fig. 5 mostra um dispositivo de mistura de acordo com uma modalidade da invenção, [00056] Fig. 6 mostra uma cápsula de bocal, de acordo com uma modalidade da invenção, [00057] Fig. 7 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo intermediário, de acordo com uma modalidade da invenção, [00058] Fig. 8 mostra uma vista de cima do dispositivo intermediário na fig. 7.
[00059] Fig. 9 mostra uma vista frontal do dispositivo intermediário nas figuras. 7 e 8, [00060] Fig. 10 mostra uma vista lateral do dispositivo intermediário nas figuras. 7 a 9.
[00061] As modalidades descritas com referência às figuras correspondem parcialmente, de tal forma que partes semelhantes ou idênticas, são providas com os mesmos numerais de referência e são, também, explicadas com referência à descrição de outras modalidades ou figuras, a fim de evitar repetição.
[00062] Fig. 1 mostra um dispositivo V para o pós-tratamento do gás de exaustão de um motor de combustão interna, preferencialmente pela mistura de gás de exaustão com pelo menos um aditivo parcialmente líquido (por exemplo, uma solução aquosa de ureia), introduzido por uma adição dosada, evaporação da fração líquida do aditivo e preparação de uma mistura de gás - aditivo para um conversor catalítico a jusante.
[00063] O dispositivo V compreende, em particular, uma pré-câmara 1, uma câmara principal 2, um dispositivo de separação perfurado 3 (parede de separação), um dispositivo de mistura 4 (tubo de mistura) e um dispositivo intermediário 7 (gaiola de bocal).
[00064] A pré-câmara 1 e câmara principal 2 são conectadas uma a outra primeiramente através da parede de separação perfurada 3, e em seguida através do tubo de mistura 4. Gás de exaustão entra na pré-câmara 1 através de uma seção transversal de entrada .
[00065] Um fluxo parcial de gás de exaustão X1 na pré-câmara 1 passa através da parede de separação perfurada 3 para a câmara principal 2 e, então, através de passagens na superfície circunferencial do tubo de mistura 4 para dentro do tubo de mistura 4.
[00066] Um fluxo parcial de gás de exaustão X2, ou seja, o fluxo parcial de gás de exaustão X2 restante na pré-câmara 1, passa por passagens na superfície circunferencial da gaiola de bocal 7 para dentro da gaiola de bocal 7 e, então, para o tubo de mistura 4 na extremidade final. Uma extremidade final da gaiola de bocal 7 e uma extremidade final do tubo de mistura 4, portanto, possuem um fluxo de gás de exaustão interconectado.
[00067] O fluxo parcial de gás de exaustão X2 é definido em movimento de giro particularmente pela forma/contorno da pré-câmara 1, e, assim, flui em torno de um elemento de revestimento 5 (tubo de revestimento), que como uma extensão do tubo de mistura 4 projeta-se para a pré-câmara 1 e inclui a gaiola de bocal 7 em seu sentido circunferencial.
[00068] O dispositivo V é adicionalmente composto por um dispositivo de alimentação 9 para entregar um aditivo (por exemplo, uma solução aquosa de ureia) para o gás de exaustão. Para este fim, o dispositivo de alimentação 9 compreende um bocal de injeção do aditivo.
[00069] Um espaço anular é formado entre o tubo de revestimento 5 e uma cápsula de bocal 6 adequadamente afunilada. A cápsula de bocal 6 fecha o dispositivo intermediário 7 para um fluxo de gás de exaustão na extremidade final e ao mesmo tempo provém uma abertura para o bocal de injeção do aditivo.
[00070] O fluxo parcial de gás de exaustão X2 flui para a gaiola de bocal 7, particularmente através do espaço anular entre o tubo de revestimento 5 e a cápsula de bocal 6.
[00071] Na modalidade mostrada, a gaiola de bocal 7 é um tubo cônico, perfurado, tendo passagens de gás de exaustão em sua superfície circunferencial, mas também pode ser projetado como um tubo cilíndrico perfurado. Na área de extremidade frontal, a gaiola de bocal 7 está conectada a cápsula de bocal 6 na extremidade final e na área da extremidade traseira abre-se para o tubo de mistura 4 na extremidade final.
[00072] A câmara principal 2 compreende,= uma capa de entrada 2a e/ou um corpo espiral 2b. A capa de entrada 2a é projetada para que sua seção transversal afile-se no sentido do fluxo. Isso garante um fluxo incidente uniforme sobre o corpo espiral 2b em um sentido axial.
[00073] Elementos giratórios 8 (abas giratórias; por questão de clareza, apenas um é provido com um numeral de referência) são ajustados fora da gaiola de bocal 7.
[00074] As abas giratórias 8 garantem que o gás de exaustão (X2) é impelido em um sentido de girogiro.
[00075] O corpo espiral 2b garante que o gás de exaustão (1) é impelido no sentido de giro.
[00076] As abas giratórias 8 fazem com que o sentido de giro/rotação do fluxo giratório de gás de exaustão gerado na pré-câmara 1 seja revertido conforme o gás de exaustão, em particular, o fluxo parcial X2 de gás de exaustão, extravasa para o interior da gaiola de bocal 7. Esta inversão do fluxo espiral produz uma afluência muito simétrica e rotacionalmente uniforme do gás de exaustão para a gaiola de bocal 7.
[00077] Como o gás de exaustão flui através do corpo espiral 2b é impulsionado no sentido de giro/rotação, que é contrário/oposto ao sentido de giro/rotação do fluxo espiral na pré-câmara 1. Este fluxo giratório agora flui ao redor do tubo de mistura 4, situado no centro da espiral do corpo espiral 2b e garante uma penetração uniforme axial e radial do fluxo no tubo de mistura. 4.
[00078] Na gaiola de bocal 7 o fluxo parcial de gás de exaustão X2 é submetido ao aditivo do dispositivo de alimentação 9.
[00079] No tubo de mistura 4 o fluxo parcial X2 submetido ao aditivo entra em contato com o fluxo parcial de gás de exaustão X1.
[00080] O bocal de injeção do dispositivo de alimentação 9 é montado diretamente sobre a cápsula de bocal 6. O fluxo substancialmente e rotacionalmente simétrico do gás de exaustão para a gaiola de bocal 7 significa que o eixo da gaiola de bocal de injeção reside, preferencialmente, precisamente no centro do fluxo de gás de exaustão. Isto alcança um fluxo incidente uniforme do pulverizador de aditivo pulverizador de aditivo de todos os lados e o pulverizador de aditivo pulverizador de aditivo permanece substancialmente e rotacionalmente simétrico sobre o eixo do bocal.
[00081] O fluxo de gás de exaustão na gaiola de bocal 7 e o tubo de mistura 4 são compostos de um componente axial e rotacional. Este fluxo significa que uma força axial e uma força radial (força centrífuga devido ao fluxo rotacional) são exercidas sobre as gotículas de aditivos. A razão entre essas duas forças é crucial para uma mistura bem-sucedida e preparação da mistura de gás de exaustão e aditivo.
[00082] Com uma razão ideal entre as forças, o diâmetro do padrão de pulverizador de aditivo pulverizador de aditivo na extremidade da gaiola de bocal 7 é suficiente para assegurar que o pulverizador de aditivo não vai ter experimentado qualquer contato com a parede, mas as gotículas menores já atingiram a parte de dentro da parede do tubo de mistura 4 pouco depois de deixar a gaiola de bocal 7.
[00083] O tubo de mistura 4 é equipado com fendas de emissão interna 10 (por questão de clareza, apenas uma é fornecida com um numeral de referência), que impedem o escape da mistura gás-aditivo de fluir a partir da pré-câmara 1 sendo capaz de deixar o tubo de mistura 4 no sentido da câmara principal 2. Em vez disso, as fendas 10 atuam como superfícies de evaporação, que são aquecidas por gás de exaustão afluente a partir de câmara principal 2. Gotículas de aditivo, que agora são depositadas sobre as fendas 10 podem, portanto, ser evaporadas.
[00084] Devido à penetração do gás de exaustão através das fendas 10, a força giratória no tubo de mistura 4 aumenta constantemente no sentido do fluxo. Como resultado, as gotículas de aditivo cada vez maiores podem ser arrastadas pelo fluxo a jusante e transportadas para o exterior para a superfície de evaporação das fendas 10.
[00085] A mistura de gás de exaustão-aditivo deixa o tubo de mistura 4 na extremidade final traseira do tubo de mistura 4, idealmente, sem quaisquer constituintes de aditivos líquidos residuais.
[00086] A perfuração da parede de separação 3 é de importância decisiva para as frações de fluxo da pré-câmara 1 e da câmara principal 2. Além disso, tem uma influência decisiva em um fluxo incidente uniforme sobre o corpo espiral 2b na câmara principal 2. Uma fração de fluxo da pré-câmara de 10% a 30% se provou ser o ideal. Adicionalmente, a parede de separação 3 afeta a distribuição igualitária na pré-câmara e na câmara principal e a perda de pressão do dispositivo. Através da harmonia adequada de projeto e seção transversal da perfuração é possível aperfeiçoar esses parâmetros.
[00087] Para a facilidade de fabricação e baixa perda de pressão, o tubo de revestimento 5 pode ser projetado como um tubo reto. Para simetria do fluxo giratório melhor, entretanto, se provou vantajoso alargar a extremidade do tubo de revestimento 5 em forma de funil ao lado do espaço anular. O comprimento do tubo de revestimento 5 é responsável pela área do espaço anular entre o tubo de revestimento 5 e a cápsula de bocal 6.
[00088] O projeto do coletor de admissão 2a da câmara principal 2 possui uma influência decisiva no fluxo incidente uniforme sobre o corpo espiral 2b da câmara principal 2. Ele pode ser projetado conforme descrito em DE 10 2012 014 334 A1. Adicionalmente, se provou vantajoso para a perda de pressão, entretanto, usar uma seção transversal de afilamento de fluxo. O afilamento do fluxo de seção transversal no sentido de fluxo do gás de exaustão deve ser correspondente ao fluxo incidente sobre o tubo de mistura 4 e a perfuração da parede de separação 3. Um afilamento progressivo da cápsula de entrada 2a se provou particularmente vantajoso para um fluxo incidente uniforme axial sobre o corpo espiral 2b.
[00089] Fig. 2a mostra uma seção A-A através da pré-câmara 1, de acordo com a Fig. 1, enquanto a Fig. 2b mostra uma seção B-B, através da câmara principal 2, de acordo com a Fig. 1.
[00090] Pode ser visto, em particular, a partir da Fig. 2a que os elementos de giro 8 são projetados para inverter o sentido do giro/rotação do fluxo giratório de gás de exaustão girado gerado na pré-câmara 1 conforme o gás de exaustão extravasa para o interior do dispositivo bocal 7.
[00091] Em particular, pode ser visto na Fig. 2b que o corpo espiral 2b impele o gás de exaustão no sentido de giro/rotação.
[00092] Uma comparação de figuras 2a e 2b mostra, em particular, que o sentido de giro do gás de exaustão na câmara principal 2, em particular, o corpo espiral 2b, gerado pelo corpo espiral 2b da câmara principal 2, e o sentido de giro do gás de exaustão na pré-câmara 1 gerado pelo contorno interno/forma interna da pré-câmara 1 são opostos (contrários) um ao outro.
[00093] Isto pode ser visto adicionalmente a partir das figuras 2a e 2b que o bocal de injeção do dispositivo de alimentação 9, a gaiola de bocal 7, o tubo de mistura 4 e, preferencialmente, o corpo espiral 2b e o tubo de revestimento 5 são orientados substancialmente coaxialmente.
[00094] Também pode ser visto que o sentido de giro do gás de exaustão que é entregue ao dispositivo de mistura 7 através da câmara principal 2 e a superfície circunferencial do dispositivo de mistura 7, e o sentido de giro do gás de exaustão que é entregue para o dispositivo de mistura 4 através do dispositivo intermediário 7, são substancialmente os mesmos.
[00095] Fig. 3 mostra uma seção transversal da pré-câmara 1. as seção transversal da pré-câmara 1 tem uma influência decisiva sobre a força de giro, a perda de pressão e a simetria do fluxo giratório de gás de exaustão. Vários projetos são possíveis aqui, uma seção transversal substancialmente oval com uma depressão unilateral, em particular uma seção transversal oval tendo diferentes raios finais r1, r2 e uma depressão unilateral situada entre os raios finais r1, r2, tendo se provado benéfica para a simetria do fluxo.
[00096] Fig. 4 mostra uma seção transversal do corpo espiral 2b. O projeto do corpo espiral 2b na câmara principal 2 tem uma influência substancial sobre a força do fluxo giratório que flui para o tubo de mistura 4. Aqui, um giro forte se prova vantajoso para tamanhos grandes de gotículas do aditivo. Para tamanhos menores de gotículas do aditivo, por outro lado, um giro mais leve é vantajoso. A força giratória é ajustada através de razão de raio de partida r3 para raio final r4 da forma espiral do corpo espiral 2b.
[00097] Fig. 5 mostra o tubo de mistura 4. O tubo de mistura 4 é o componente decisivo para a mistura e preparação da mistura gás de exaustão-aditivo. Seu projeto influencia a perda de pressão do dispositivo V inteiro, a fração de líquido residual na extremidade do tubo de mistura 4 e o risco de frações de aditivos cristalizados serem depositadas. Um meio possível de variação aqui é o diâmetro do tubo de mistura 4. Uma seção transversal, cuja área seja igual a 100% a 130% da seção transversal de entrada para o dispositivo (V) se prova vantajosa aqui. Na área da câmara principal 2 o tubo de mistura 4 é provido com passagens de gás de exaustão radialmente dispostas, que podem ser projetadas como disposto em DE 10 2012 014 334 A1.
[00098] Além disso, revelou-se vantajoso projetar as fendas 10 para fazer os flancos das fendas 10 distantes de fluxo aberto, a fim de minimizar o risco de depósitos neste ponto.
[00099] Fig. 6 mostra uma seção transversal da cápsula de bocal 6. Fixado à face exterior da cápsula de bocal 6 está o bocal de injeção para o aditivo, a ponta do bocal do qual se lança, em seguida, para o espaço de fluxo ou termina nivelada ao espaço de fluxo. O projeto de construção da cápsula, portanto, se prova vantajoso porque o componente axial do fluxo de gás de exaustão é, assim, orientado no sentido de pulverizador de aditivo e um fluxo de retorno pode ser prevenido. Isto impede a formação de depósitos devido a constituintes aditivos cristalizados. Esta orientação do fluxo de gás de exaustão também é assistida por um projeto cônico da cápsula de bocal 6 na parte de dentro.
[000100] Figuras 7 a 10 mostram várias vistas da gaiola de bocal 7. É feita referência à figuras de 7 a 10 abaixo.
[000101] A gaiola de bocal 7 protege o pulverizador de aditivo de ser arrastado pelo fluxo giratório prevalecente na pré-câmara 1, e regula/controla e a distribuição axial do gás de exaustão afluído na pré-câmara 1 no sentido do tubo de mistura 4. É, assim, possível controlar o grau a que o pulverizador de aditivo é disperso diretamente a jusante do bocal de saída do bocal de injeção do dispositivo de alimentação 9. O objeto aqui é alcançar uma razão ideal entre o fluxo axial e o radial. Isto é caracterizado em que o pulverizador de aditivo é disperso suficientemente para evitar o contato com a parede da gaiola de bocal 7 na área da gaiola de bocal 7.
[000102] A gaiola de bocal 7 pode ser projetada tanto como um tubo cilíndrico ou um cônico, o projeto cônico tendo se provado mais vantajoso para um fluxo simétrico no bocal de saída.
[000103] A gaiola de bocal 7 é perfurada no lado da superfície circunferencial e, portanto, compreende passagens de gás de exaustão na superfície circunferencial. Furos alongados, que preferencial mente sejam orientados paralelamente ao eixo do tubo da gaiola de bocal 7, se provaram ser um projeto particularmente vantajoso.
[000104] A forma, o número e o comprimento dos furos alongados são outros parâmetros de projeto que possuem uma influência sobre a simetria do fluxo, a perda de pressão e a distribuição axial da afluência.
[000105] As abas giratórias 8 estão dispostas radialmente fora da gaiola de bocal 7 dentro do tubo de revestimento radial 5. Seu número corresponde ao número de furos alongados na gaiola de bocal 7. O projeto das abas giratórias 8 tem uma influência sobre a força de giro dentro da gaiola de bocal 7 e decide o sentido de rotação de giro de gás de exaustão.
[000106] As abas giratórias 8 podem ser projetadas de uma forma substancialmente triangular, retangular ou trapezoidal. A forma trapezoidal provou-se particularmente vantajosa aqui.
[000107] A altura, comprimento, orientação e inclinação podem ser citados como parâmetros adicionalmente variáveis. Estes têm um efeito sobre a força de giro, a formação de giro ao longo do comprimento da gaiola bocal 7 (linear, progressivo, decrescente), perda de pressão e simetria do fluxo. Os parâmetros têm uma interação complexa entre eles e devem ser correspondidos ao pulverizador de aditivo específico.
[000108] Os elementos giratórios 8 podem ser orientados em planos contendo o eixo central ou orientados em planos correndo obliquamente ao eixo central.
[000109] A invenção não é limitada às modalidades preferenciais acima descritas. Em vez disso, um número de variantes e modificações é possível, que da mesma forma, fazem uso da ideia da invenção e, portanto, estão no escopo da patente. Em adição, a invenção também reivindica proteção para o assunto e as características das reivindicações dependentes, independentemente das características e reivindica reivindicações a que se referem.
Lista de números de referência V dispositivo 1 pré-câmara 2 câmara principal 3 dispositivo de separação perfurado (dividindo a parede) 4 dispositivo de mistura (tubo de mistura) 5 elemento de revestimento (tubo de revestimento) 6 cápsula de bocal 7 dispositivo intermediário (dispositivo de bocal, gaiola de bocal) 8 elementos giratórios (aba de giro) 9 dispositivo de alimentação aditivo 10 fendas r1, r2 diâmetros diferentes da seção transversal da pré-câmara r3, r4 raios de partida e fim do corpo espiral em seção transversal REIVINDICAÇÕES

Claims (24)

1. Dispositivo (V) para o pós-tratamento de gás de exaustão de um motor de combustão interna, preferencialmente a partir da mistura de gás de exaustão com uma adição dosada de pelo menos um aditivo parcialmente líquido, evaporação da fração líquida do aditivo e preparação da mistura gás de exaustão-aditivo para um conversor catalítico a jusante, caracterizado pelo fato de que compreende uma pré-câmara (1) tendo uma entrada de gás de exaustão, uma câmara principal (2), um dispositivo de mistura (4), no qual o gás de exaustão pode ser misturado com um aditivo, e um dispositivo intermediário (7), através do qual um fluxo parcial de gás de exaustão (X2) pode ser entregue da pré-câmara (1) para o dispositivo de mistura (4), preferencialmente na extremidade final, em que o dispositivo intermediário (7) é provido com elementos giratórios (8), a fim de inverter o sentido de giro do fluxo de giro do gás de exaustão, gerado na pré-câmara (1) conforme o gás de exaustão extravasa para o interior do dispositivo intermediário (7), e/ou a pré-câmara (1) é projetada para impelir um fluxo parcial de gás de exaustão (X2) em um sentido de giro, e a câmara principal (2) é projetada para impelir um fluxo parcial de gás de exaustão (X1) da pré-câmara (1) no sentido de giro, em que o sentido de giro do gás de exaustão na pré-câmara (1) é oposto ao sentido de giro do gás de exaustão na câmara principal (2).
2. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4) está conectado à pré-câmara (1) através de sua superfície circunferencial e câmara principal (2) e/ou está conectado à pré-câmara (1), através de sua extremidade final e o dispositivo intermediário (7).
3. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4) está conectado á pré-câmara (1) através de sua extremidade final e uma extremidade final do dispositivo intermediário (7) e passagens na superfície circunferencial do dispositivo intermediário (7).
4. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4) é conectado à pré-câmara (1) através de sua superfície circunferencial, a câmara principal (2) e um dispositivo separador perfurado (3), que é organizado entre a pré-câmara (1) e a câmara principal (2).
5. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação perfurado (3) é orientado obliquamente, preferencialmente em ângulos retos, ao eixo central do dispositivo intermediário (7), o dispositivo de mistura (4) e/ou a pré-câmara (1).
6. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (V) compreende um elemento de revestimento (5), que inclui o dispositivo intermediário (7) no sentido circunferencial do dispositivo intermediário (7) e é projetado, preferencialmente, como uma extensão do dispositivo de mistura (4).
7. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a pré-câmara (1) possui uma forma interna de modo a impelir gás de exaustão na pré-câmara (1) no sentido de giro, e/ou causar o fluxo do gás de exaustão ao redor do elemento de revestimento (5).
8. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a câmara principal (2) compreende um corpo espiral (2b), a fim de impelir o gás de exaustão na câmara principal (2) no sentido de giro.
9. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que câmara principal (2) compreende uma capa de entrada (2a), em que a seção transversal da capa de entrada (2a) afila-se, adequadamente, no sentido de fluxo do gás de exaustão e/ou a partir do dispositivo de separação perfurado (3).
10. Dispositivo (V), de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4) ou pelo menos partes respectivas do mesmo, preferencialmente, corre centralmente no corpo espiral (2b).
11. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4) compreende passagens de gás de exaustão tendo fendas de emissão internas (10), preferencialmente, para prevenir que o aditivo dosado introduzido, através do dispositivo de alimentação (9), seja capaz de deixar o dispositivo de mistura (4) no sentido da câmara principal (2), e/ou as fendas (10) atuam como superfícies de evaporação para o aditivo, quando elas são aquecidas por gás de exaustão quente extravasando da câmara principal (2).
12. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os lados das fendas (10) distantes do fluxo são, pelo menos em partes, de projeto aberto, e/ou nos lados das fendas (10) de frente ao fluxo são, pelo menos em partes, de projeto fechado.
13. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as fendas (10) do dispositivo de mistura (4) podem ser escalonadas axialmente ou radialmente em relação uma a outra.
14. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (V) compreende um dispositivo de alimentação (9) para a entrega de um aditivo para o gás de exaustão e o dispositivo de alimentação (9) é organizado por forma a entregar o aditivo no dispositivo intermediário (7), preferencialmente, coaxialmente.
15. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os elementos giratórios (8) se projetam para fora do dispositivo intermediário (7).
16. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo intermediário (7) em uma extremidade final se conecta, preferencialmente, a uma cápsula de bocal cônico (6).
17. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo intermediário (7) compreende passagens de gás de exaustão em sua superfície circunferencial e/ou não entrada de gás de exaustão de extremidade final.
18. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um espaço anular, pelo qual gás de exaustão pode extravasar para o dispositivo de mistura (4), é formado entre o dispositivo de mistura (4) e o dispositivo intermediário (7).
19. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações de 16 a 18, caracterizado pelo fato de que a cápsula de bocal (6) e o elemento de revestimento (5) definem um espaço anular, através do qual, gás de exaustão pode ser entregue a partir da pré-câmara (1) para o dispositivo intermediário (7) através de passagens de gás de exaustão na superfície circunferencial do dispositivo intermediário (7).
20. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4) tem passagens de gás de exaustão alongadas em sua superfície circunferencial e/ou o dispositivo intermediário (7) tem passagens de gás de exaustão alongadas em sua superfície circunferencial.
21. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os elementos giratórios (8) e/ou as fendas (10) são de projeto alongado.
22. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sentido de giro do gás de exaustão que é entregue ao dispositivo de mistura (7) através da câmara principal (2) e da superfície circunferencial do dispositivo de mistura (7) e o sentido de giro do gás de exaustão que é entregue ao dispositivo de mistura (4) através do dispositivo intermediário (7), são os mesmos.
23. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (4), o dispositivo intermediário (7) e o bocal de injeção de aditivo do dispositivo de alimentação de aditivo (9) são orientados coaxialmente.
24. Automóvel, preferencialmente um veículo comercial, caracterizado pelo fato de que possui um dispositivo (V), conforme uma das reivindicações anteriores.
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