BR112021005256A2

BR112021005256A2 - arranjo para medir uma pressão diferencial

Info

Publication number: BR112021005256A2
Application number: BR112021005256-9A
Authority: BR
Inventors: Christopher Johansson
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-06-15
Also published as: SE544698C2; WO2020067974A1; DE112019004151T5; SE1851163A1

Abstract

ARRANJO PARA MEDIR UMA PRESSÃO DIFERENCIAL. A presente invenção se refere a um arranjo para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas (1) com um tubo (12) arranjado em um trajeto de fluxo de gases de escape a partir de um motor de combustão compreendendo um primeiro tubo (5) conectado a uma entrada do conjunto de filtro de partículas e um segundo tubo (7) conectado a uma saída do conjunto de filtro de partículas. O sensor de pressão (9) mede uma diferença das pressões no trajeto de fluxo na referida entrada e saída. Ambos os tubos (5, 7) se projetam a partir do conjunto de filtro de partículas no mesmo local em direção do sensor de pressão, e pelo menos um canal (11) que se abre dentro do trajeto de fluxo em uma extremidade do conjunto de filtro de partículas se estende para o lado de fora do tubo do conjunto de filtro de partículas para um dos tubos (7).

Description

“ARRANJO PARA MEDIR UMA PRESSÃO DIFERENCIAL” Campo da Técnica da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um arranjo para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas tendo um filtro de particulado dentro de um tubo arranjado em um trajeto de fluxo de gases de escape a partir de um motor de combustão, o arranjo compreendendo um primeiro tubo conectado ao referido trajeto de fluxo em uma entrada do mesmo para o conjunto de filtro de partículas em uma extremidade do conjunto, um segundo tubo conectado ao referido trajeto de fluxo em uma saída do mesmo a partir do conjunto de filtro de partículas em uma extremidade do conjunto, e um sensor de pressão ao qual os tubos são conectados e que é configurado para medir uma diferença das pressões no trajeto de fluxo na referida entrada e na referida saída.

[002] A presente invenção se refere a tais arranjos para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas arranjado em um trajeto de fluxo de gases de escape a partir de um motor de combustão para qualquer tipo de uso, tais como aplicações industriais, em máquinas de trituração e todos os tipos de veículos a motor, embora a presente invenção seja particularmente aplicável a veículos a motor e especialmente veículos utilitários com rodas, tais como caminhões ou caminhonetes e ônibus. Esta é a razão para discutir principalmente a invenção para este uso particular, sem por isso restringi-la. A razão para ter um arranjo para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de particulado é que o conjunto de filtro de particulado será, após um determinado tempo de operação do motor de combustão, aquele preenchido com partículas que deve ser regenerado pelo aumento da temperatura do gases de escape e queima das partículas coletadas no conjunto do filtro de partículas. O valor da referida pressão diferencial dirá quando essa regeneração deve ocorrer.

[003] Dependendo do comprimento do conjunto de filtro de partículas as conexões dos primeiro e segundo tubos ao referido trajeto de fluxo podem estar localizadas muito longe um do outro para facilitar uma boa drenagem da água condensada, o que pode eventualmente fazer com que a água congele e obstrua a função do sensor de pressão. Este problema existe quando o referido motor de combustão pode ser usado onde pode prevalecer uma temperatura baixa, especialmente quando o motor de combustão está disposto em um veículo motorizado usado em regiões onde um clima frio pode ocorrer. Antecedentes da Técnica

[004] O documento EP 1 598 533 A2 divulga um arranjo de acordo com a introdução que tem tubos longos que conduzem a um sensor de pressão com um risco inerente de obstrução devido ao congelamento de água no caso de usar o motor de combustão com conjunto de filtro de particulados em um ambiente frio. Assim, deve-se ter como objetivo obter uma instalação compacta do sensor de pressão diferencial e do conjunto do filtro de particulados a ser monitorado por meio do mesmo. No entanto, se o conjunto do filtro de particulados for longo, isso tende a fazer com que os tubos tenham uma pequena inclinação para manter a instalação compacta, tendo um impacto negativo no comportamento de drenagem da água condensada dos tubos. Sumário da Invenção

[005] O objetivo da presente invenção é proporcionar um arranjo do tipo definido na introdução que vai de encontro aos problemas descritos acima.

[006] Esse objetivo é de acordo com a presente invenção obtida ao proporcionar um tal arranjo com as características listadas na parte caracterizante da reivindicação de patente 1 em anexo.

[007] Assim, o sensor de pressão é configurado para ser arranjado em um local ao longo do conjunto de filtro de partículas, ambos os tubos são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas nesse local, e o arranjo compreende pelo menos uma abertura de canal dentro do trajeto de fluxo em uma extremidade do conjunto de filtro de partículas e que se estende do lado de fora do tubo do conjunto de filtro de partículas para um dos tubos que se projeta a partir do conjunto de filtro de partículas a uma distância a partir dessa uma extremidade enquanto o canal é encerrado entre o tubo e um membro de isolamento de calor fora do mesmo. Ao ter ambos os tubos que se projetam a partir do conjunto de filtro de partículas no mesmo local e fazer com que pelo menos um dos mesmos alcance o referido trajeto de fluxo à montante ou à jusante do conjunto de filtro de partículas pelo referido canal uma instalação compacta do conjunto de filtro de partículas e do sensor de pressão é obtida ao mesmo tempo em que permite a possibilidade de usar tubos curtos para alcançar o sensor de pressão. Esses tubos curtos significam que é mais improvável que a água condensada congele em comparação com tubos mais longos, e outra importância é que esses tubos curtos podem ser instalados com uma inclinação mais íngreme do que os mais longos, como quase verticalmente quando desejado, o que dá uma boa drenagem da água condensada pelo uso da gravitação. Além disso, ao dispor o canal do lado de fora do tubo do conjunto de filtro de particulados levando os gases de escape quentes encerrados entre este tubo e um elemento isolante de calor fora do mesmo, este canal é mantido quente e protegido do congelamento de água condensada no mesmo.

[008] De acordo com uma modalidade da presente invenção o sensor de pressão é configurado para ser arranjado no referido local em uma primeira das referidas extremidades do conjunto de filtro de partículas, e o referido canal se abre para dentro do referido trajeto de fluxo em uma segunda extremidade do conjunto de filtro de partículas oposta à primeira extremidade e o referido canal se estende no lado de fora do tubo do conjunto de filtro de partículas em direção da primeira extremidade para um dos tubos enquanto sendo encerrado entre o referido tubo e o membro de isolamento de calor fora do mesmo. Ao ter o sensor de pressão disposto em uma extremidade do conjunto de filtro de partículas e os dois tubos que se projetam do conjunto de filtro de partículas nesta extremidade, apenas um referido canal é necessário para obter os objetos visados pela presente invenção, o que simplifica a construção do arranjo.

[009] De acordo com outra modalidade da presente invenção o sensor de pressão é configurado para ser arranjado na entrada para o conjunto de filtro de partículas, e o referido canal se estende a partir da saída a partir do conjunto de filtro de partículas para o referido segundo tubo. Isso resulta em uma localização vantajosa do sensor de pressão diferencial.

[010] De acordo com outra modalidade da presente invenção os referidos tubos são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas em uma direção que faz um ângulo > 30° com um plano horizontal em um estado de uma posição normal assumida pelo conjunto de filtro de partículas. A referida direção da extensão dos tubos proporciona boas possibilidades para drenar de modo eficiente a água condensada contida nos tubos. Uma “posição normal” é aqui for um conjunto de filtro de partículas arranjado em um veículo a motor a posição assumida desse modo quando o veículo está parado em um terreno horizontal.

[011] De acordo com outra modalidade da presente invenção os referidos tubos são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas em uma direção que faz um ângulo de 85°-95°, substancialmente 90° ou 90° com um plano horizontal em um estado de uma posição normal assumida pelo conjunto de filtro de partículas. A referida uma direção da extensão dos tubos é vantajosa pelas razões mencionadas, e esse é especialmente o caso quando combinado com outra modalidade da presente invenção na qual os tubos são configurados para serem arranjados para se projetar a partir do tubo do conjunto de filtro de partículas para cima ao mesmo tempo em que faz o referido ângulo com um plano horizontal em um estado de uma posição normal assumida por o referido conjunto de filtro de partículas. Em caso de um arranjo usado em um veículo a motor a tal posição normal será definido como a posição assumida quando o veículo está parado em um terreno horizontal.

[012] De acordo com outra modalidade da presente invenção os referidos tubos são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas substancialmente em paralelo um com o outro ou em paralelo um com o outro.

[013] De acordo com outra modalidade da presente invenção o referido canal tem uma seção transversal alongada com uma largura tendo uma extensão similar a um arco circunferencialmente com relação ao tubo do conjunto de filtro de partículas e excedendo a altura do mesmo que se estende radialmente com relação a um eixo central do tubo do conjunto de filtro de partículas. Um canal tão largo significa que uma maior quantidade de água pode ser contida no mesmo quando necessário antes de ser drenada ou evaporada.

[014] De acordo com outra modalidade da presente invenção o arranjo é configurado para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas arranjado em um trajeto de fluxo de gases de escape a partir de um motor de combustão de um veículo a motor, que constitui um uso particularmente preferido de um arranjo de acordo com a presente invenção, em particular quando o veículo a motor tem que ser usado em ambientes frios.

[015] A presente invenção também se refere ao uso de um arranjo para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas em um veículo motorizado, um conjunto de filtro de partículas de veículo, bem como um veículo motorizado comprovado com tal arranjo de acordo com as reivindicações de patentes anexas direcionadas aos mesmos.

[016] Outras características vantajosas, bem como vantagens da presente invenção aparecem da descrição abaixo a seguir. Breve Descrição Dos Desenhos

[017] Com referência aos desenhos em anexo, abaixo segue uma descrição específica de modalidades da presente invenção citadas como exemplos. Nos desenhos:

[018] A Figura 1 ilustra de modo bem esquemático um motor de combustão tendo um sistema de gás de escape proporcionado com um conjunto de filtro de partículas ao qual um arranjo para medir a pressão diferencial sobre esse conjunto de filtro de partículas tem que ser arranjado,

[019] A Figura 2 é uma vista parcialmente seccionada de uma parte de um conjunto de filtro de partículas proporcionado com um arranjo de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, e

[020] A Figura 3 é uma vista em seção transversal da modalidade mostrada na Figura 2 em Ill-Ill com o sensor de pressão simbolizado na Figura 2 omitido, e

[021] A Figura 4 é uma vista similar àquela da Figura 2 mostrando um arranjo de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. Descrição Detalhada Das Modalidades Da Invenção

[022] A Figura 1 é uma vista muito simplificada que mostra como um arranjo para medir pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas 1 tendo um filtro de partículas 20 dentro de um tubo arranjado em um trajeto de fluxo 2 de gases de escape a partir de um motor de combustão 3 em um veículo a motor 4 pode ser arranjado. Esse arranjo tem um primeiro tubo 5 conectado ao referido trajeto de fluxo em uma entrada 6 do mesmo para o conjunto de filtro de partículas, um segundo tubo 7 conectado ao trajeto de fluxo em uma saída 8 do mesmo a partir do conjunto de filtro de partículas e um sensor de pressão 9 ao qual os tubos 5, 7 são conectados e que é configurado para medir uma diferença das pressões no trajeto de fluxo na referida entrada 6 e saída 8.

[023] As Figuras 2 e 3 ilustram a configuração de um arranjo do tipo mostrado na Figura 1 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, em que o sensor de pressão 9 é arranjado em um local em uma primeira extremidade 10 do conjunto de filtro de partículas na entrada 6 do mesmo.

O primeiro 5 e o segundo 7 tubos são tubos curtos, mas podem também ser consideravelmente mais longos do que o mostrado, tal como duas vezes, se estendendo verticalmente a partir do conjunto de filtro de partículas para o sensor de pressão e de acordo ambos os quais arranjados na referida primeira extremidade 10 do conjunto de filtro de partículas.

Um canal 11 se abre para dentro do trajeto de fluxo na saída 8 a partir do conjunto de filtro de partículas em uma segunda extremidade 14 do mesmo e se estende no lado de fora do tubo do conjunto de filtro de partículas para o segundo tubo 7 ao mesmo tempo em que é encerrado entre o tubo do conjunto de filtro de partículas 12 e um membro de isolamento de calor 13 fora do mesmo.

O referido canal 11 tem uma seção transversal alongada com uma largura tendo uma extensão similar a um arco circunferencialmente com relação ao tubo do conjunto de filtro de partículas e excedendo a altura do mesmo que se estende radialmente com relação ao eixo central do tubo do conjunto de filtro de partículas.

A diferença das pressões na entrada 6 e na saída 8 do conjunto de filtro de partículas pode por isso ser determinada pela conexão dos dois tubos 5, 7 ao sensor de pressão 9, e o comprimento limitado desses tubos e a extensão vertical dos mesmos irão resultar em uma boa drenagem da água condensada e em um risco muito baixo de congelamento dessa água.

Qualquer água condensada dentro do canal será eficientemente evaporada pelas altas temperaturas que prevalecem no mesmo, graças ao seu invólucro entre o conjunto de filtro de partículas que conduz gases de escape quentes e o referido elemento de isolamento térmico.

A água condensada produzida nos tubos será drenada ou evaporada antes do congelamento após desligar o motor de combustão, graças à temperatura diminuindo lentamente do meio poroso 20 dentro do conjunto do filtro de partículas após desligar o motor.

[024] A Figura 4 mostra a aplicação de um arranjo de acordo com uma segunda modalidade da invenção em um conjunto de filtro de partículas, e este arranjo difere da modalidade mostrada na Figura 2 apenas por ter os dois tubos e o sensor de pressão localizados na segunda extremidade 14 do conjunto de filtro de partículas resultando em um canal 11 que conecta o primeiro tubo 5 à entrada 6 do caminho de fluxo para o conjunto de filtro de partículas.

[025] A presente invenção não está, obviamente, de forma alguma restrita às modalidades descritas acima, uma vez que muitas possibilidades para modificações das mesmas são provavelmente óbvias para um especialista na técnica sem ter que se desviar do escopo da presente invenção definido nas reivindicações em anexo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Arranjo para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas (1) tendo um filtro de partículas (20) dentro de um tubo (12) arranjado em um trajeto de fluxo (2) de gases de escape a partir de um motor de combustão (3), o arranjo que compreende • um primeiro tubo (5) conectado ao referido trajeto de fluxo em uma entrada (6) do mesmo para o conjunto de filtro de partículas em uma extremidade do conjunto, • um segundo tubo (7) conectado ao referido trajeto de fluxo em uma saída (8) do mesmo a partir do conjunto de filtro de partículas em uma extremidade do conjunto, e • um sensor de pressão (9) ao qual os tubos (5, 7) são conectados e que é configurado para medir uma diferença das pressões no trajeto de fluxo na referida entrada e a referida saída, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de pressão (9) é configurado para ser arranjado em um local ao longo do conjunto de filtro de partículas (1), que ambos os tubos são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas no referido local , e que o arranjo compreende pelo menos um canal (11) que se abre dentro do referido trajeto de fluxo em uma extremidade do conjunto de filtro de partículas e que se estende para o lado de fora do tubo do conjunto de filtro de partículas (12) para um dos tubos que se projeta a partir do conjunto de filtro de partículas a uma distância a partir dessa uma extremidade ao mesmo tempo em que o canal é encerrado entre o referido tubo e um membro de isolamento de calor (13) fora do mesmo.

2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de pressão (9) é configurado para ser arranjado no referido local em uma primeira (10) das referidas extremidades do conjunto de filtro de partículas, e que o referido canal (11) se abre para dentro do referido trajeto de fluxo em uma segunda extremidade (14) do conjunto de filtro de partículas oposta à primeira extremidade e o referido canal se estende para o lado de fora do tubo do conjunto de filtro de partículas (12) em direção de a primeira extremidade para um dos tubos enquanto sendo encerrado entre o referido tubo e o membro de isolamento de calor (13) fora do mesmo.

3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor de pressão (9) é configurado para ser arranjado na entrada (6) para o conjunto de filtro de partículas, e que o referido canal (11) se estende a partir da saída (8) a partir do conjunto de filtro de partículas para o referido segundo tubo (7).

4. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que os referidos tubos (5, 7) são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas em uma direção fazendo um ângulo > 30° com um plano horizontal em um estado de uma posição normal assumida pelo conjunto de filtro de partículas.

5. Arranjo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os referidos tubos (5, 7) são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas em uma direção fazendo um ângulo de 85°-95°, substancialmente 90° ou 90° com um plano horizontal em um estado de uma posição normal assumida pelo conjunto de filtro de partículas.

6. Arranjo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os tubos (5, 7) são configurados para serem arranjados para se projetar a partir do tubo do conjunto de filtro de partículas (12) para cima ao mesmo tempo em que faz o referido ângulo com um plano horizontal em um estado de uma posição normal assumida por o referido conjunto de filtro de partículas.

7. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que os referidos tubos (5, 7) são configurados para se projetar a partir do conjunto de filtro de partículas substancialmente em paralelo um com o outro ou em paralelo um com o outro.

8. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido canal (11) tem uma seção transversal alongada com uma largura tendo uma extensão similar a um arco circunferencialmente com relação ao tubo do conjunto de filtro de partículas (12) e excedendo a altura do mesmo que se estende radialmente com relação a um eixo central do tubo do conjunto de filtro de partículas.

9. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o mesmo é configurado para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas (1) arranjado em um trajeto de fluxo (2) de gases de escape a partir de um motor de combustão (3) dentro de um veículo a motor (4).

10. Uso do arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de ser para medir uma pressão diferencial sobre um conjunto de filtro de partículas (1) em um trajeto de fluxo (2) de gases de escape a partir de um motor de combustão (3) em um veículo a motor (4).

11. Conjunto de filtro de partículas para veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o mesmo é proporcionado com um arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 9.

12. Veículo a motor, especialmente um veículo pesado a motor com rodas, tal como um caminhão ou um ônibus, CARACTERIZADO pelo fato de que o mesmo é proporcionado com um conjunto de filtro de partículas compreendendo um arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 9.