ES2747552T3 - Post-treatment system of an internal combustion engine comprising an exhaust diffuser - Google Patents
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Abstract
Sistema de tratamiento posterior (ATS) que tiene un difusor que comprende una primera porción (FP) que tiene una forma frustopiramidal tubular que se desarrolla de acuerdo con un primer eje (Y), que tiene una entrada (IN, IN'), para recibir el gas de escape de dicho ATS, proximal a una base (MNB) menor de la pirámide truncada, y una segunda porción (SP), contigua con y posterior a la primera, de acuerdo con una circulación de gases de escape, en donde dicha segunda porción comprende dos o más trayectorias (PTH) separadas que se comunican con el exterior, dispuestas una al lado de la otra de acuerdo con dicho eje (Y) de desarrollo , y en donde cada trayectoria incluye al menos un eyector (EJ) dispuesto de tal manera que aspira aire fresco desde el exterior del difusor, caracterizándose el ATS por tener sustancialmente una forma de paralelepípedo que tiene un desarrollo predominante de acuerdo con dicho primer eje (Y) y en donde dicho difusor está dispuesto debajo del ATS, de acuerdo con una dirección vertical paralela a dicho segundo eje (Z), cuando el último está en funcionamiento.Aftertreatment system (ATS) that has a diffuser that comprises a first portion (FP) that has a tubular frustopyramidal shape that develops according to a first axis (Y), that has an inlet (IN, IN '), to receive the exhaust gas from said ATS, proximal to a lower base (MNB) of the truncated pyramid, and a second portion (SP), contiguous with and after the first, according to an exhaust gas circulation, where said second portion comprises two or more separate paths (PTH) that communicate with the outside, arranged side by side according to said development axis (Y), and wherein each path includes at least one ejector (EJ) arranged in such a way that it sucks fresh air from outside the diffuser, the ATS being characterized by having a substantially parallelepiped shape that has a predominant development according to said first axis (Y) and wherein said diffuser is arranged below the ATS, of agree with a vertical direction parallel to said second axis (Z), when the latter is in operation.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de tratamiento posterior de un motor de combustión interna que comprende un difusor de escape Campo de la invenciónPost-treatment system of an internal combustion engine comprising an exhaust diffuser Field of the invention
La presente invención se refiere al campo de los tubos de exhaustación de los sistemas de tratamiento posterior que comprenden en particular difusores para reducir la temperatura de los gases de escape.The present invention relates to the field of exhaust pipes of post-treatment systems, comprising in particular diffusers for reducing the temperature of the exhaust gases.
Estado de la técnica conocidaState of the known art
Se conoce el uso de los difusores de gas como último componente o tubo de exhaustación de los sistemas de tratamiento posterior (ATS) de los motores de combustión interna.The use of gas diffusers as the last component or exhaust pipe of post-treatment systems (ATS) of internal combustion engines is known.
Ejemplos de tales dispositivos se encuentran en el documento US2008110164.Examples of such devices are found in US2008110164.
El propósito de tales dispositivos es reducir la temperatura de los gases de escape y mezclarlos con aire fresco antes de liberarlos al medio ambiente.The purpose of such devices is to reduce the temperature of the exhaust gases and mix them with fresh air before releasing them into the environment.
Algunos diseños de vehículos no permiten la instalación de dispositivos como el que se muestra en US2008110164. Por lo tanto, puede suceder que el espacio disponible sea particularmente compacto. Con "compacto" se entiende que los tamaños de los ATS son similares entre sí, es decir, dentro de una relación entre 1 y 4, en valor absoluto. Esto implica que la instalación del dispositivo que se muestra en US2008110164 es difícil o imposible cuando el espacio dedicado al ATS es particularmente compacto.Some vehicle designs do not allow the installation of devices like the one shown in US2008110164. Therefore, it may happen that the available space is particularly compact. By "compact" is meant that the sizes of the ATS are similar to each other, that is, within a ratio of 1 to 4, in absolute value. This implies that the installation of the device shown in US2008110164 is difficult or impossible when the space dedicated to the ATS is particularly compact.
El documento US2010269493 divulga otro difusor conocido que comprende una primera porción que tiene una forma tubular que se desarrolla de acuerdo con un primer eje, que tiene una entrada para recibir gas de escape de un ATS, proximal a una base menor del difusor y una segunda porción, contigua con y posterior a dicha primera, de acuerdo con una circulación de gases de escape, en donde dicha segunda porción comprende dos o más trayectorias separadas que se comunican con el exterior, dispuestas lado a lado una al lado de la otra de acuerdo con dicho eje de desarrollo, y en donde cada trayectoria incluye al menos un eyector dispuesto de tal manera que aspira aire fresco del exterior del difusor.US2010269493 discloses another known diffuser comprising a first portion having a tubular shape that develops according to a first axis, having an inlet for receiving exhaust gas from an ATS, proximal to a minor base of the diffuser and a second portion, contiguous with and subsequent to said first, according to an exhaust gas circulation, wherein said second portion comprises two or more separate paths that communicate with the exterior, arranged side by side one next to the other according with said axis of development, and where each path includes at least one ejector arranged in such a way that it draws fresh air from the outside of the diffuser.
Resumen de la invenciónSummary of the Invention
El propósito de la presente invención es indicar un difusor particularmente adecuado en aquellos casos en los que el espacio disponible para la instalación de ATS es limitado y requiere un ATS compacto, en la que un enlatado, que aloja el ATS total, tiene una relación, en valor absoluto, entre dos tamaños entre 1 y 4.The purpose of the present invention is to indicate a particularly suitable diffuser in those cases in which the space available for the installation of ATS is limited and requires a compact ATS, in which a can, which houses the total ATS, has a ratio, in absolute value, between two sizes between 1 and 4.
La idea básica de la presente invención es proporcionar un difusor adecuado para conectarse bajo el ATS. Tal difusor, de acuerdo con la invención, tiene una primera porción que tiene una forma tubular frustopiramidal, donde la base menor de la pirámide truncada está destinada a conectarse al ATS, y una segunda porción, contigua con y posterior a la primera, de acuerdo con una circulación de flujo de gas de escape, con dos o más trayectorias, dispuestas una al lado de la otra, cada una de las cuales incluye un hueco y una paleta correspondiente que sobresale hacia el interior del dispositivo, y orientado de tal manera que una depresión obtenida debido al efecto Venturi succiona aire fresco desde el exterior del dispositivo, aunque dicha abertura está asociada a dicha paleta. En otras palabras, dichos huecos en paletas se definen como muchos eyectores. Cada eyector es capaz de crear una depresión local, agregada a la obtenida por la forma frustopiramidal, para extraer aire fresco del exterior.The basic idea of the present invention is to provide a suitable diffuser to connect under the ATS. Such a diffuser, according to the invention, has a first portion having a frustopyramidal tubular shape, where the minor base of the truncated pyramid is intended to connect to the ATS, and a second portion, contiguous with and subsequent to the first, according to with an exhaust gas flow circulation, with two or more paths, arranged next to each other, each of which includes a gap and a corresponding vane that protrudes into the device, and oriented in such a way that a depression obtained due to the Venturi effect draws fresh air from the outside of the device, although said opening is associated with said paddle. In other words, such recesses in pallets are defined as many ejectors. Each ejector is capable of creating a local depression, added to that obtained by the frustopiramidal shape, to extract fresh air from the outside.
De acuerdo con una primera realización, la pirámide truncada se desarrolla a lo largo de un primer eje de simetría y se comprime de acuerdo con un segundo eje perpendicular a dicho primer eje, de modo que cualquier sección transversal perpendicular a dicho eje de desarrollo es rectangular con mayores y menores segmentos correspondientes a paredes mayores y menores de la forma frustopiramidal, en donde los segmentos menores tienen un tamaño casi constante a lo largo de dicho desarrollo. Además, la segunda porción, dentro de dicho volumen de pirámide truncada, tiene un tabique dispuesto para definir trayectorias separadas con anchos más o menos iguales.According to a first embodiment, the truncated pyramid develops along a first axis of symmetry and is compressed according to a second axis perpendicular to said first axis, so that any cross section perpendicular to said axis of development is rectangular with major and minor segments corresponding to major and minor walls of the frustopiramidal form, where the minor segments have an almost constant size throughout said development. Furthermore, the second portion, within said volume of the truncated pyramid, has a partition arranged to define separate paths with more or less equal widths.
De acuerdo con una segunda realización de la invención, el difusor comprende también una segunda porción, externa a la primera, que consta de dos o más tubos dispuestos sustancialmente paralelos entre sí y conectados neumáticamente a una base mayor de la pirámide truncada.In accordance with a second embodiment of the invention, the diffuser also comprises a second portion, external to the first, consisting of two or more tubes arranged substantially parallel to each other and pneumatically connected to a larger base of the truncated pyramid.
Dos o más tubos tienen, juntos, una sección transversal similar a la base mayor de la pirámide, de modo que el gas de escape, disminuido en la primera porción del difusor debido al efecto Venturi, mantiene una velocidad sustancialmente constante. Preferiblemente, los dos o más tubos tubulares, que definen el tubo de exhaustación del ATS, están dispuestos de tal manera que sus ejes de desarrollo están contenidos en un plano horizontal, es decir, paralelo al suelo. Two or more tubes together have a cross section similar to the larger base of the pyramid, so that the exhaust gas, decreased in the first portion of the diffuser due to the Venturi effect, maintains a substantially constant speed. Preferably, the two or more tubular tubes, which define the exhaustion tube of the ATS, are arranged in such a way that their development axes are contained in a horizontal plane, that is, parallel to the ground.
El objeto de la presente invención es un ATS de un motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 1. Las reivindicaciones describen realizaciones preferidas de la invención, que forman una parte integral de la presente descripción.The object of the present invention is an ATS of an internal combustion engine according to claim 1. The claims describe preferred embodiments of the invention, which form an integral part of the present description.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La invención quedará completamente clara a partir de la siguiente descripción detallada, dada a modo de ejemplo meramente ilustrativa y no limitativa, que debe leerse con referencia a las figuras de dibujos adjuntos, en donde: La figura 1 muestra una vista en perspectiva baja de una primera realización del difusor de gas sujeto de la presente invención;The invention will become fully clear from the following detailed description, given by way of example merely illustrative and not limiting, which should be read with reference to the attached drawing figures, where: Figure 1 shows a low perspective view of a first embodiment of the gas diffuser subject of the present invention;
La figura 2 muestra una vista en perspectiva ascendente del mismo difusor de la figura 1;Figure 2 shows an upward perspective view of the same diffuser of figure 1;
La figura 3 muestra una vista en perspectiva baja de un sistema (ATS) compacto de tratamiento posterior que comprende el difusor de las figuras 1 y 2;Figure 3 shows a low perspective view of a compact post-treatment system (ATS) comprising the diffuser of Figures 1 and 2;
La figura 4 muestra una vista en perspectiva lateral del ATS de la figura 3;Figure 4 shows a side perspective view of the ATS of Figure 3;
La Figura 5 muestra una vista en perspectiva ascendente de una segunda realización del difusor de gas sujeto de la presente invención;Figure 5 shows an upward perspective view of a second embodiment of the subject gas diffuser of the present invention;
La Figura 6 muestra una vista en perspectiva baja del mismo difusor de la Figura 5;Figure 6 shows a low perspective view of the same diffuser of Figure 5;
La figura 7 muestra una vista en perspectiva baja del ATS de la figura 3 donde se implementa el difusor de las figuras 5 y 6;Figure 7 shows a low perspective view of the ATS of Figure 3 where the diffuser of Figures 5 and 6 is implemented;
La figura 8 muestra un esquema del ATS de las figuras 3, 4 y 7 de acuerdo con un desarrollo longitudinal del ATS. Los mismos números y letras de referencia en las figuras designan las mismas partes o partes funcionalmente equivalentes.Figure 8 shows a schematic of the ATS of Figures 3, 4 and 7 according to a longitudinal development of the ATS. The same reference numbers and letters in the figures designate the same parts or functionally equivalent parts.
De acuerdo con la presente invención, el término "segundo elemento" no implica la presencia de un "primer elemento", el primer, el segundo, etc. se usan solo para mejorar la claridad de la descripción y no deben interpretarse de manera limitante.According to the present invention, the term "second element" does not imply the presence of a "first element", the first, the second, etc. They are used only to improve the clarity of the description and should not be construed as limiting.
Descripción detallada de las realizaciones preferidasDetailed description of the preferred embodiments
La presente invención se refiere a un difusor D, D’ de escape para un Sistema (ATS) de tratamiento posterior de un motor de combustión interna.The present invention relates to an exhaust diffuser D, D 'for a post-treatment System (ATS) of an internal combustion engine.
El difusor comprende una primera porción FP que tiene una forma tubular frustopiramidal que se desarrolla de acuerdo con un primer eje Y y tiene una entrada IN, IN', para recibir el gas de escape de dicho ATS, proximal a una base MNB menor de la pirámide truncada y una segunda porción SP, contigua con y posterior a dicha primera, de acuerdo con una circulación de gases de escape, en donde dicha segunda porción comprende dos o más trayectorias PTH separadas que se comunican con el exterior, dispuestas una al lado de la otra de acuerdo con dicho eje Y de desarrollo .The diffuser comprises a first portion FP that has a frustopyramidal tubular shape that develops according to a first Y axis and has an input IN, IN ', to receive the exhaust gas from said ATS, proximal to a lower MNB base than the truncated pyramid and a second portion SP, contiguous with and subsequent to said first one, according to an exhaust gas circulation, where said second portion comprises two or more separate PTH paths that communicate with the exterior, arranged one next to the other according to said Y axis of development.
Cada trayectoria incluye al menos un eyector EJ dispuesto de tal manera que aspira aire fresco desde el exterior del difusor.Each path includes at least one EJ ejector arranged in such a way that it draws fresh air from outside the diffuser.
De acuerdo con una realización preferida de la invención, una paleta se corta por la caja misma de la segunda porción del difusor y se dobla hacia el interior de la segunda parte de modo que se superpone a un hueco correspondiente. Cada paleta izquierda abre su hueco y define una especie de rampa para el gas circulante. Por lo tanto, el gas se encuentra con la rampa y, en consecuencia, una reducción de la sección local, por lo tanto, para el efecto de Venturi, se acelera. Se define una baja presión justo después de que la rampa aspira aire fresco del exterior del dispositivo que se mezcla con el gas de escape para refrescarlo.In accordance with a preferred embodiment of the invention, a vane is cut by the case itself of the second portion of the diffuser and folded inward of the second part so that it overlaps a corresponding gap. Each left vane opens its hole and defines a kind of ramp for the circulating gas. Therefore, the gas meets the ramp and, consequently, a reduction of the local section, therefore, for the Venturi effect, is accelerated. Low pressure is defined just after the ramp draws fresh air from outside the device that mixes with the exhaust gas to cool it.
De acuerdo con ambas realizaciones de la invención, al menos la primera porción FP tiene una forma frustopiramidal con bases rectangulares.According to both embodiments of the invention, at least the first portion FP has a frustopiramidal shape with rectangular bases.
La segunda realización de la invención de acuerdo con las figuras 5 - 7 tiene la primera FP y la segunda porción SP en una pieza que define en conjunto una frustopirámide. Por lo tanto, dicha segunda porción se define dentro de la caja de la pirámide truncada que define el difusor.The second embodiment of the invention according to Figures 5-7 has the first FP and the second portion SP in one piece that together defines a frustopyramid. Therefore, said second portion is defined within the box of the truncated pyramid that defines the diffuser.
En particular, dicha frustopirámide se comprime de acuerdo con un segundo eje Z, perpendicular a dicho primer eje Y, de modo que cualquier sección transversal perpendicular a dicho eje de desarrollo es rectangular y tiene dos segmentos mayores y dos segmentos menores correspondientes a los dos UW, LW mayores y las dos paredes MW menores de la forma frustopiramidal, en donde los segmentos menores tienen un tamaño casi constante a lo largo de dicho desarrollo. La segunda porción SP comprende preferiblemente tabique (s) SPT perpendicular a dichas paredes UW, LW mayores de la frustopiramide, dispuestas para definir dichos dos o más trayectorias PTH separadas.In particular, said frustopyramid is compressed according to a second Z axis, perpendicular to said first Y axis, so that any cross section perpendicular to said axis of development is rectangular and has two major segments and two minor segments corresponding to the two UWs. , Larger LW and the two smaller MW walls of the frustopyramidal form, where the smaller segments have an almost constant size throughout of said development. The second portion SP preferably comprises SPT partition (s) perpendicular to said major UW, LW walls of the frustopyramide, arranged to define said two or more separate PTH paths.
De acuerdo con la primera realización de acuerdo con las figuras 1 a 4, la primera porción se comprime (también) de acuerdo con el segundo eje Z, perpendicular a dicho primer eje y la segunda porción SP comprende dos o más tubos TM tubulares separados, cada uno define una trayectoria PTH, dispuesta sustancialmente paralela entre sí y conectada neumáticamente a una base MJB mayor de la frustopiramide, opuesta a la menor MNB.According to the first embodiment according to Figures 1 to 4, the first portion is compressed (also) according to the second Z axis, perpendicular to said first axis, and the second portion SP comprises two or more separate tubular TM tubes, each defines a PTH path, arranged substantially parallel to each other and pneumatically connected to a larger MJB base of the frustopyramide, opposite of the smaller MNB.
Preferentemente, cualquier sección transversal perpendicular a dicho eje Y de desarrollo de dicha primera porción FP es rectangular tiene segmentos mayores y menores correspondientes a las dos paredes UW, LW mayores y dos paredes menores MW de la forma frustopiramidal y en donde dichas dos paredes mayores divergen recíprocamente y dichas dos paredes menores divergen recíprocamente hacia dicha base MJB mayor.Preferably, any cross section perpendicular to said axis Y of development of said first portion FP is rectangular has major and minor segments corresponding to the two walls UW, LW major and two minor walls MW of the frustopyramidal form and where said two major walls diverge reciprocally and said two minor walls diverge reciprocally towards said major base MJB.
Para ambas realizaciones, la entrada IN, IN' está dispuesta en un UW de dichas paredes mayores cerca de dicha base MNB menor y la base menor está redondeada y unida suavemente con la otra pared LW de dichas dos paredes mayores con el fin de reducir la turbulenciaFor both embodiments, the input IN, IN 'is arranged in a UW of said major walls near said minor base MNB and the minor base is rounded and smoothly joined with the other wall LW of said two major walls in order to reduce the turbulence
Ambos difusores de las realizaciones están provistos de collares para un montaje simple en la salida del ATS divulgado de acuerdo con las figuras 3, 4 y 7.Both diffusers of the embodiments are provided with collars for simple mounting at the outlet of the ATS disclosed in accordance with Figures 3, 4 and 7.
Para asegurar que el difusor esté conectado de forma fija al ATS, una brida FL en forma de V tiene los extremos opuestos fijados al ATS y el vértice fijado a la segunda porción del difusor.To ensure that the diffuser is securely connected to the ATS, a V-shaped FL flange has opposite ends attached to the ATS and the apex attached to the second portion of the diffuser.
El ATS, de acuerdo con la invención, tiene sustancialmente una forma de paralelepípedo que tiene un desarrollo predominante, paralelo, dentro de /- 30°, con dicho primer eje Y. La forma de paralelepípedo puede ser rectangular. En funcionamiento, el difusor está dispuesto debajo del ATS, de acuerdo con una dirección vertical paralela a dicho segundo eje Z.The ATS according to the invention has a substantially parallelepiped shape having a predominant, parallel development, within / - 30 °, with said first Y axis. The parallelepiped shape may be rectangular. In operation, the diffuser is arranged below the ATS, according to a vertical direction parallel to said second Z axis.
De acuerdo con ambas realizaciones de los difusores, el CT de extremo de dicha segunda porción SP, correspondiente a la salida OUT del difusor D, D' está ligeramente doblado hacia abajo para dirigir los gases de escape hacia el suelo.According to both embodiments of the diffusers, the end CT of said second portion SP, corresponding to the output OUT of the diffuser D, D 'is slightly bent downwards to direct the exhaust gases towards the ground.
La figura 8 divulga un ATS compacto. El ATS se define como "compacto" porque sus tamaños a lo largo de los ejes de coordenadas Z, Y, X son sustancialmente comparables entre sí, estando en una relación mutua de no más de 4. Además, el ATS está provisto de bridas FL' para fijar el ATS al chasis del vehículo. Son preferiblemente paralelas al eje Y de desarrollo del ATS.Figure 8 discloses a compact ATS. The ATS is defined as "compact" because its sizes along the Z, Y, X coordinate axes are substantially comparable to each other, being in a mutual relationship of no more than 4. In addition, the ATS is provided with FL flanges 'to attach the ATS to the vehicle chassis. They are preferably parallel to the Y axis of development of the ATS.
Dicho ATS esquematiza las figuras 3,4 y 7 seccionadas de acuerdo con el plano X-Z.Said ATS schematizes Figures 3,4 and 7 sectioned according to the X-Z plane.
Una abertura de entrada INL, preferiblemente orientada a lo largo del eje Y, recibe el gas de escape del motor de combustión, representado por las flechas FLW, que entra en una primera cámara CH1, comunicándose operativamente con una segunda cámara CH2 en la que se aloja el material catalítico. Una estructura portadora, que se comunica con una tercera cámara CH3 girando el flujo de gas y orientando las líneas de flujo para una medición precisa de Lambda, que se comunica con una cuarta cámara CH4, hecha en una parte baja del ATS, para conectarse y comunicarse con el difusor D, D' a través del conducto, esquematizado con el collar CL. Un eyector permite que un flujo de aire FAI fresco entre en el difusor para bajar el gas de escape.An INL inlet opening, preferably oriented along the Y axis, receives the exhaust gas from the combustion engine, represented by arrows FLW, which enters a first chamber CH1, operatively communicating with a second chamber CH2 in which it houses the catalytic material. A carrier structure, communicating with a third CH3 chamber by rotating the gas flow and orienting the flow lines for accurate Lambda measurement, communicating with a fourth CH4 chamber, made in a lower part of the ATS, to connect and communicate with the diffuser D, D 'through the duct, outlined with the collar CL. An ejector allows a flow of fresh FAI air to enter the diffuser to lower the exhaust gas.
A partir del esquema, está claro que la pared UW superior de las dos paredes mayores de la frustopirámide coincide con una pared inferior del enlatado mismo del ATS.From the diagram, it is clear that the upper UW wall of the two larger walls of the frustopirámide coincides with a lower wall of the canning itself of the ATS.
Muchos cambios, modificaciones, variaciones y otros usos y aplicaciones de la presente invención serán evidentes para los expertos en la materia después de considerar la especificación y los dibujos adjuntos que divulgan realizaciones preferidas de la misma. Todos los cambios, modificaciones, variaciones y otros usos y aplicaciones que no se aparten del alcance de la invención se consideran cubiertos por esta invención.Many changes, modifications, variations, and other uses and applications of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the specification and accompanying drawings disclosing preferred embodiments thereof. All changes, modifications, variations and other uses and applications that do not depart from the scope of the invention are considered covered by this invention.
Debe entenderse que todas las características y/o realizaciones individuales pueden combinarse entre sí. Además, las características divulgadas en los antecedentes de la técnica anterior se introducen solo para comprender mejor la invención y no como una declaración sobre la existencia de la técnica anterior conocida.It should be understood that all the individual features and / or embodiments can be combined with each other. Furthermore, the features disclosed in the background of the prior art are introduced only to better understand the invention and not as a statement about the existence of the known prior art.
No se describirán más detalles de implementación, ya que el experto en la materia puede llevar a cabo la invención a partir de la enseñanza de la descripción anterior. No further implementation details will be described, since the person skilled in the art can carry out the invention from the teaching of the previous description.
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