SE516624C2 - Anordning för insprutning av urea i ett turbinhus i ett avgassystem - Google Patents

Description

nn n n l5 516 624 nn nn n nnnn n n n n nn nn n nn nn 0 I n nn n n nnnn n n.. n n nnn nnn nn n nn nnn nn nn n n n n n n nn n nn n n nn n n n n n n n n nn nn nn nn n n n n nn n Med placeringen av injiceringen uppströms närrmda turbin passerar den injicerade urean hela turbinhuset sålunda även i anslutning till turbinhj ulets rotationsaxel, vilken är lagrad i ett hus vilket omger nämnda turbinhj ul. Rotationsaxeln är lagrad i en genomföring i huset. När urean passerar förbi denna genomföring riskerar urea att tränga igenom rotationsaxelns lagring i huset eftersom trycket i huset är större än det omgivande trycket. Eftersom urea är mycket reaktivt och aggressivt riskerar urean att degradera lagringen och förekommande tätningar samt Smörjmedel.

UPPFINNINGEN I KORTHET Ändamålet med uppfinningen är att tillhandahålla en förbränningsmotor där urea injiceras i förbrärmingsmotoms avgaskanal, där god omblandning av urea och avgaser tillhandahålles genom åtminstone delvis passage genom ett turbinsteg och där risken för att lagring, tätningar och smörmedel till en i nämnda turbinsteg ingående rotationsaxel för ett turbinhjul degraderas reduceras. Nämnda ändamål uppnås genom en förbrärmingsmotor enligt kärmetecknande delen av patentkravet 1. Genom att anordna en injektor för insprutning av urea i det hus som omsluter det i turbinsteget ingående turbinhj ulet möjliggörs insprutning på ett sådant ställe att risken för att lagring, tätningar och Smörjmedel för rotationsaxeln degraderas reduceras.

I en föredragen utföringsforrn anordnas nämnda injektor i den karnmare som omsluter nämnda turbinhj ul, företrädesvis nedströms turbinhjulets största diameter. Genom att anordna nämnda inj ektors mynning inom ett område där det statiska trycket understiger det statiska trycket vid nänmda genomföring för nämnda rotationsaxel reduceras i än högre grad risken för att närrmda genomföring exponeras för urea.

Vidare enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen placeras injektoms mynning i turbinhuset i en position där en medelströmningstraj ektor inte passerar genomföringen för turbinaxeln. Detta innebär att mynningen kan vara belägen uppströms turbinhjulets största diameter och att det statiska trycket vid mynningen kan överstiga det statiska trycket vidgenomföringen för turbinaxeln, men att partikelbanan för injicerat urea med hög sarmolikhet inte löper förbi nämnda genomföring varvid en reducering av exponeringen av urea för genomföringen varvid risken för att lagring, tätningar och smörj medel för rotationsaxeln degraderas reduceras. .'ï 30 516 624 3 o o 1 - u» FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer nedan att närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningsfigurer, där fig. 1 visar en schematisk bild av en förbrärmingsmotor enligt uppfinningen, fig. 2 visar en förstoring av området I i figur 1, och fig. 3 visar en förenklad tvådimensionell bild av trycket i olika positioner i turbinhuset.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL I figur 1 visas schematiskt en förbränningsmotor 1. Förbränningsmotom 1 utgörs företrädesvis av en dieselmotor altemativt en bensinmotor anpassad för magerdrift, en s.k. lean-burn motor. Till förbränningsmotom är ett insugningsgrenrör 2 kopplat för tillförsel av luft till motorn. Vidare finns en avgaskanal 3 ansluten till förbränningsmotorns 1 utloppsportar. Förbrärmingsmotom 1 är av konventionellt slag varför övriga för motorns drift nödvändiga komponenter för drift inte beskrives närmare.

Till avgaskanalen 3 är ett turbinhus 4 anslutet. Anslutningen mellan turbinhus 4 och avgaskanalen 3 kan utfonnas såsom ett flänsförband 5 där turbinhus 4 och avgaskanal 3 kopplas samman. Turbinhuset uppvisar sålunda en inloppsöppning 6 och en utloppsöppning 7 kopplat till ett avgasrör. Mellan inloppsöppningen 6 och utloppsöppningen är en kammare 8 belägen i vilket ett turbinhj ul 9 är anordnat. Turbinhjulet 9 uppbärs av en rotationsaxel 10 vilken löper genom en genomföring ll i turbinhuset 4.

I figur 2 visas närmare en utföringsforrn av rotationsaxelns 10 lagring i genomföringen ll.

Främst mot genomföringens 11 mynning mot kammaren 8 är ett tätningselement 12 anordnat, vilket tätar mot läckage från kammaren 8 ut till omgivningen. Läckage i avgaskanalen Ii 'I ---ao . 516 624 n n nnn n n nn nn nn nn n nnnn n n nn n n n n nn n n nn nn n n nn n n n n n n n n n n n n nnn n nnn n n n nnn nnn nn n nn nnn nn nn n n n n n n nn n nn n n nn n n n n ; n n n n nn nn nn nn n n n n nn n medför, förutom ovan nämnda degradering av Smörjmedel i rotationsaxelns 10 lagring, även en effektförlust eftersom ett tryckfall sker i avgaskanalen utan att avgaserna energi kan tillvaratas. Tätningen 12 vilar i riktning mot genomföringens 11 mynning i kammaren 8 av ett utsprång 13 anordnat i huset 4. Tätningens från nämnda mynning vända ände vilar mot ett distanselement 14, vilket kan utgöras av en del av en lagring 15. Lagringen utgörs i en utföringsform av en konventionell glidlagring 15 vilken hâlles pâ plats av en låsbricka 17 anordnat i ett spår 18.

Vidare är enligt uppfinningen turbinhuset 4 försedd med en mynning 19 för en injektor 20 för injicering av urea i turbinhuset 4 under bestämda driftförhållanden av förbränningsmotorn 1.

För att kontrollera att injiceringen sker på ett korrekt sätt är nänmda inj ektor 20 enligt en utföringsfonn av uppfinningen ansluten till en kontrollenhet 21 vilken via en uppsättning inkanaler 22 erhåller information om relevanta fordons eller motordata såsom last, varvtal, motortemperatur etc. Kontrollenheten är av i sig känt slag och kommer därför inte att beskrivas mer ingående. Även injektorn 20 är av i sig känt slag och kan såsom den i figur 1 visade innefatta en i en cylinder 23 anordnad kolv 24. Kolven 24 avdelar nämnda cylinder i en första del vänd mot en mynning 25 vilken bildar en kanal tillsammans med en kanal i nämnda turbinhus 4 belägen genomföring vilken avslutas i nämnda mynning 19 och en andra del där ett medium 28 för trycksättning av det i nämnda första del belägna urean varvid urea bringas att injiceras in i turbinhuset 4. Nämnda injektor 20 ansluts lärnpligen till turbinhuset 4 genom att en på injektom utvändig gängning (icke visad) skruvas in i en urtagning med en inre gängning belägen i turbinhuset 4. För tillförsel av urea till nämnda första del av cylindern 23 finns en tillförselkanal 26 anordnad, vilken ansluter en ureabehållare 27 till nämnda första del av cylindem 23. Genom nämnda medium 28 för trycksättning av urean i nämnda första del av cylindern 23 verkar på kolven 24 pressar kolven urea in till turbinhuset 4. I en annan utföringsforrn av uppfinningen utgör närrmda inj ektor 20 av en on/off ventil vilken öppnar och stänger en inloppsport vilken leder in till turbinhuset 4. En konventionell pump kan anordnas för att trycksätta nämnda urea för att medge transport in till turbinhuset 4.

Vidare är enligt uppfinningen mynningen från inj ektom anordnad i turbinhuset. I en föredragen utföringsforin är mynningen placerad i den kammare 8 vilken omsluter turbinhjulet. I en ytterligare föredragen utföringsform är mynningen placerad nedströms 516 624 u. n u n o u: v o u p n. 1 . .. . a a. n u v u n. a n un.

HI IH o: o o. v.. u. nn u a u n u o »n o o nu n u I n v c .n n n n u» turbinhjulets 9 största diameter. Genom denna placering försvåras passage för urea till genomföringen 11 i turbinhuset 4 för rotationsaxeln 10 varvid degradering av i genomföringen placerade lagringar, tätningar och Smörjmedel reduceras.

I en ytterligare föredragen utföringsfonn mynnar nämnda inj ektor i nämnda kammare inom ett område där det statiska trycket understiger det statiska trycket vid närrmda genomföring för nämnda rotationsaxel. Genom denna placering reduceras ytterligare exponeringen av urea för nämnda genomföring.

I ännu en utföringsfonn av uppfinningen mynnar närrmda injektor i närrmda hus från en position där en medelströmningstraj ector inte passerar nänmda genomföring. Med strömningstraj ector avses den bana en partikel med en bestämd rörelseenergi och rörelseriktning utför då den introduceras i avgasströmmen. Efiersom strömningen är turbulent kommer inte trajectom vara identisk för varje förlopp. Med medelströmningstraj ector avses sålunda den bana ett genomsnitt av introducerade partiklar utför och med passerar förbi rotationsaxelns genomföring avses att en partikelbana strömmar genom ett gränsskikt omgivande genomföringen där sarmolikheten är hög för passage in genom genomföringen till rotationsaxelns lagring. Detta gränsskikt är relativt tunt och är av storleksordningen 1 - 10 mm.

I figur 3 visas en förenklat diagram av det statiska trycket genom turbinhuset. Det statiska trycket p som funktion av en transfonnerad längdkoordinat z, som har sitt nollvärde i turbinhusets inloppsöppning 6 och värdet z; i turbinhusets utloppsöppning 7. Givetvis finns en tryckvariation även i radialled hos turbinen, vilket dock negligeras för att ge en enkel bild av tryckvariationen. Det statiska trycket vid genomföringen ll för rotationsaxeln 10 är p(z2). lnjektorns mynning kan placeras på olika ställen i turbinhuset, exempelvis i positionen zm, där det statiska trycket överstiger det statiska trycket vid nämnda genomföring, eller i positionen zmg, där det statiska trycket understiger det statiska trycket vid nämnda genomföring. Om mynningen placeras i positionen zml, dvs. där det statiska trycket överstiger det statiska trycket vid nämnda genomföring, riktas företrädesvis inj ektorn nedströms varvid risken för exponering av urea vid nämnda genomföring reduceras. Om mynningen placeras långt nedströms med mycket liten risk för exponering av urea vid nänmda mynning, såsom vid positionen zmg, kan mynningen riktas uppåt för att förbättra omblandningsgraden av urea o aouo n 516 624 så att en och avgas. Utgångshastigheten hos injicerat urea skall då vara avvä medelsstrommngstra] ector 1nte passerar forbx genomfonngen 11

Claims (1)

1. 516 624 ? PATENTKRAV Förbränningsmotor innefattande en avgaskanal, ett till nämnda avgaskanal anslutet turbinhus vilken uppvisar en inloppsöppning, en utloppsöppning, en mellan nämnda inloppsöppning och utloppsöppning i turbinhuset belägen kammare i vilken ett turbinhjul är roterbart anordnat på en rotationsaxel vilken är lagrad i nämnda hus och löper genom en genomföring i närrmda kammare och en inj ektor för insprutning av urea till av fórbränningsmotom genererade avgaser under bestämda driftsiörhållanden hos fórbränningsmotom k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda injektor mynnar i nämnda turbinhus. Förbränningsmotor enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda inj ektor mynnar i nämnda kammare. Förbränningsmotor enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda injektor mynnar i nämnda kammare nedströms turbinhjulets största diameter. Förbränningsmotor enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda inj ektor mynnar i nämnda kammare inom ett område där det statiska trycket understiger det statiska trycket vid nämnda genomföring för närrmda rotationsaxel. Förbränningsmotor enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda injektor mynnar i nämnda hus från en position där en medelströmningstrajector inte passerar nämnda genomíöring. F örbränningsmotor enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda inj ektormynnar i nämnda turbinhus där det statiska trycket överstiger det statiska trycket vid nämnda genomföring och nämnda inj ektor riktas nedströms varvid risken för exponering av urea vid nämnda genomíöring reduceras. Förbränningsmotor enligt något av krav l - 6, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda injektonnynnar i nämnda turbinhus där det statiska trycket understiger v :non u ~.-. -.. ---.. -. 10 516 624 8 det statiska trycket vid nämnda genomfiiring, nämnda inj ektor riktas uppströms och där nämnda medel för trycksättning av urea är ämnad att bringa injicerad urea en rörelseenergi understigande ett gränsvärde varvid urea ej fónnâr passera nänmda genomfóring. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d a v att fórbrärmingsmotorn utgörs av en kolvmotor. Förbränningsmotor enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v kolvmotorn utgörs av en direktinsprutad dieselmotor. Fordon innefattande en fórbränningsmotom enligt något av kraven 1 - 9. _