PT795078E - Metodo para adicao de vapor no ar de admissao de um motor de combustao interna e dispositivo para este efeito - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA ADIÇÃO DE VAPOR NO AR DE ADMISSÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E DISPOSITIVO PARA ESTE EFEITO" |00011 A presente invenção refere-se a um método para adição de vapor no ar de admissão de um motor de combustão interna e a um dispositivo para este efeito. 10002| 0 principio de adicionar vapor de água no ar de admissão de um motor é conhecido (vejam-se US-A-4423704; SU-1236132) . Isto faz-se, entre outros, nos chamados motores de combustão interna sobrealimentados. Este humedecimento do ar tem como resultado, principalmente, uma redução das emissões de óxidos de azoto. Isto é particularmente interessante em motores que operam com excesso de ar e, portanto, não podem ser providos de catalizadores de três vias. É também conhecido adicionar, do mesmo modo, combustível evaporado em motores accionados a álcool. |0003| Um dispositivo para adicionar vapor de água no ar de admissão do motor encontra-se descrito na Especificação de Patente US-4,632,067. Neste dispositivo, como noutros dispositivos aplicados do mesmo modo, o vapor de água é formado por aquecimento directo de água após o que o vapor de água é misturado com o ar fornecido ao motor. Esta técnica de evaporação da água requere a utilização de energia de alto nível em quantidades relativamente consideráveis. 'Além disso, a regulação da quantidade de vapor de água fornecido (ou de outro vapor) é dificil visto que o vapor tem que ser fornecido de uma forma bem doseada por litro de ar para que se atinjam os resultados óptimos e, frequentemente, o fluxo do ar admitido varia fortemente durante o funcionamento. 1 Γ

|0004| Um objectivo base da presente invenção consiste em proporcionar um método para adição de vapor ao ar de admissão e um dispositivo para realizar este método que eliminem os inconvenientes das técnicas anteriormente referidas, permitindo ainda reduzir os níveis de emissão de óxidos de azoto em motores de combustão interna e aumentar o grau de utilização do combustível. |0005| O objectivo base é atingido por um processo e um dispositivo de acordo com as reivindicações 1 e 5 respectivamente. Pela evaporação directa do líquido no ar de admissão é possível obter como vantagem especial a auto-regulação da quantidade de vapor no ar de admissão, não sendo, portanto, necessária um regulação separada da quantidade de ar no ar de admissão. |0006| Um outro objectivo da invenção consiste na captação da energia necessária para a evaporação a partir da energia de baixo nível desperdiçada no processo de funcionamento do motor. I0007| Este objectivo atinge-se pela adopção de um método de acordo com a reivindicação 2 ou 3 e por meio de um dispositivo de acordo com a reivindicação 7 ou 8. |0008| A seguir faz-se uma descrição pormenorizada das formas de realização preferidas do método e do dispositivo de acordo com a invenção. Faz-se aqui referência à Fig. única onde se mostra um motor de combustão interna ao qual se encontra ligado um dispositivo correspondente a uma forma de realização da invenção. |0009| A Fig. mostra um motor de combustão interna 1 com seis cilindros 2. O motor é um motor Diesel turboalimentado. O turboalimentador compreende uma turbina 3 que se encontra ligada ao lado de escape de gases do motor 1 por intermédio de uma conduta de gases de escape 4. A turbina está ligada a um 2

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u compressor 6, através de um veio 5, accionando-o para compressão do ar fornecido ao motor 1, do lado de admissão do mesmo, por meio de uma conduta 7. Entre o compressor 6 e o motor 1 encontra-se instalado um humidificador 8 que, no caso presente, é constituído por uma torre humidificadora 8 ligada de modo a fornecer vapor de água ao ar de admissão antes de este ser fornecido ao motor 1 através da segunda conduta de ar 9. 0 vapor de água é produzido a partir de água fornecida por um tanque 10 para um permutador de calor 11, passando daí para a torre humidificadora 8. No permutador de calor 11, a água é aquecida pela água de refrigeração do motor que circula através de permutador de calor 11, passando por uma conduta 12. A água é alimentada na parte superior da torre humidificadopa 8 enquanto o ar é alimentado pala parte inferior da torre 8. A água é dispersada na torre humidif icadora 8 por meio de um injector (não representado), formando um nevoeiro que cai e em seguida é novamente recolhida no fundo da torre humidificadora da qual é descarregada para o tanque 10 através de uma conduta 13. Ao mesmo tempo, o ar é alimentado sob pressão na torre humidificadora 8, fluindo no sentido ascendente até sair para dentro da segunda conduta de ar 9. Na torre humidificadora 8 o ar e a água entram em contacto um com o outro enquanto se escoam em sentidos opostos. O combustível é fornecido ao motor 1 por meio de uma conduta de combustível 14, encontrando-se o motor acoplado a um gerador 15. I00101 A adição de vapor faz-se como a seguir se descreve. O ar de admissão é comprimido num compressor 6 que, por intermédio do veio 5, é accionado pela turbina 3 a qual, por sua vez, é accionada pelos gases de escape do motor 1. O ar de admissão, assim aquecido, é conduzido para a parte inferior da torre humidificadora 8, numa zona apropriada, acima do nível da água recolhida no fundo da torre humidificadora 8. A água é recolhida do tanque 10 e alimentada na parte superior da torre humidificadora 8 e, na passagem, atravessou o permutador de calor, aquecendo. Na torre 3 humidificadora 8, a água é dispersada, passando, enquanto cai, ao longo da torre humidificadora 8 sob a forma de nevoeiro, passando pelo ar de admissão que flui no sentido ascendente através da torre humidificadora 8. Parte da água é evaporada e acompanha o ar de admissão saindo da torre humidificadora 8 e entradando na câmara de combustão do motor 1. É portanto fornecido um fluxo de água significativamente maior do que o correspondente à quantidade de água que é evaporada. Por consequência, a energia de evaporação é retirada da água que se econtra presente. Isto designa-se por troca de entalpia. Quando se efectua a evaporação de água, deste modo, numa mistura de gás, a evaporação ocorre a temperaturas consideravelmente inferiores àquelas em que se realizaria se estivesse presente apenas água, como é o caso na técnica anterior, devido ao facto de a evaporação se dar a uma pressão parcial que, no momento, o vapor de água exerce sobre a mistura de gás. Isto significa que a evaporação feita próxima do ponto onde o ar é fornecido à torre humidificadora 8 se dará a uma temperatura muito baixa e de modo a aumentar no sentido ascendente ao longo da torre humidificadora 8 à medida que o teor em humidade e, portanto, a pressão parcial aumenta. Quando se dá uma forte evaporação como a que se referiu a uma temperatura relativamente baixa, torna-se possível utilizar energia de baixo nível para o processo de evaporação. Obtem-se energia de baixo nível em grandes quantidades como a que é produzida pelo calor desperdiçado no motor 1 e se encontra presente na água de refrigeração ou nos gases de escape. Assim, a água de refrigeração, como se referiu acima, os gases de escape ou ambos podem ser utilizados para pré-aquecer a água antes de esta ser fornecida à torre humidificadora 8. I0011| Ficaram, assim, descritos o método e o dispositivo que consubstanciam a forma de realização preferida da presente invenção. Estes deverão ser considerados apenas como exemplos, sendo realizáveis muitas modificações sem sair do âmbito da invenção tal como definido nas reivindicações. Por exemplo, em vez de água pode-se fazer a evaporação de qualquer liquido 4 apropriado que se deseje. O injector que efectua a dispersão do liquido pode ser substituído, por exemplo, por um sistema por sobre o qual ou através do qual, conforme a concepção, o líquido flua em direcção ao fundo do meio de humidificação.

Lisboa, 11 de Julho de 2000

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

Claims (6)

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   REIVINDICAÇÕES 1. Método para adição de vapor no ar de admissão fornecido a um motor de combustão interna (1) compreendendo o passo de fazer contactar, em meios humidificadores (8), o ar de admissão e um liquido, sendo a adição de vapor efectuada pelos passos de simultaneamente introduzir o ar de admissão e o liquido nos meios humidificadores (8) e fazer com que o ar de admissão e o liquido fluam em sentidos opostos ao longo dos meios humidificadores (8), caracterizado pelos passos de comprimir o ar de admissão antes da adição do vapor e se usar a energia contida na água de refrigeração ou nos gases de escape do referido motor (1) para efectuar o pré-aquecimento do liquido antes de o introduzir nos meios humidificadores (8).
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelos passos de alimentar o liquido pela parte superior dos meios humidificadores (8); dispersar o liquido de modo a este formar um nevoeiro; permitir que o nevoeiro caia livremente ao longo dos meios humidificadores (8); introduzir o ar de admissão pela parte inferior dos meios humidificadores (8) e permitir que o ar de admissão flua no sentido ascendente atravessando o nevoeiro.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado pelos passos de introduzir o liquido pela parte superior dos meios humidificadores (8); espalhar o liquido sobre um corpo disposto nesses meios humidificadores (8); permitir que o liquido flua no sentido descendente ao longo do referido corpo e introduzir o ar de admissão na parte inferior dos referidos meios humidificadores (8) e permitir que o ar de admissão flua no sentido ascendente ao longo do referido corpo. 1 4.
4. 4.Dispositivo para adição de vapor no ar de admissão fornecido a um motor de combustão interna compreendendo meios humidificadores (8) que têm uma primeira ligação para introdução de liquido nos meios humidificadores (8), uma segunda ligação para introdução do ar de admissão nos meios humidificadores (8) em que os meios humidificadores (8) estão adaptados para efectuar a adição de vapor no ar de admissão por porem o líquido e o ar de admissão em contacto um com o outro, enquanto fluem em sentidos opostos ao longo dos meios humidificadores (8), caracterizado por o referido dispositivo compreender ainda um pré-aquecedor que se encontra ligado à primeira ligação dos referidos meios humidificadores (8) para pré-aquecerem o líquido antes da sua introdução nos meios humidificadores (8), encontrando-se o referido pré- aquecedor (11) ligado à agua de refrigeração ou aos gases de escape do referido motor (1) para transmissão da energia contida na referida água de refrigeração para o referido líquido e, por a segunda ligação dos referidos meios humidificadores (8) estar ligada a um compressor (6) para comprimir o ar de admissão e ligada ao motor.
5. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por compreender um injector disposto na parte superior dos referidos meios humidificadores (8) o qual se encontra ligado à primeira ligação para pulverizar e dispersar o líquido transformando-o em nevoeiro.
6. 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4 ou 5 caracterizado por compreender um sistema montado nos referidos meios humidificadores (8) ao longo do qual o líquido flui no sentido descendente. Lisboa, 11 de Julho de 2000 o agente oficial da propriedade industrial

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