"MÉTODO PARA MOTOR DE COMBÜSTÃO INTERNA COM RECIRCULAÇÃO DE GÁS DE EXAÜSTÃO"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a un método para
manutenção do calor em um sistema de pós-tratamento de exaustão conectado para a tubulação de exaustão de ura motor de combustão interna, motor que é utilizado para propulsão de um veiculo e está equipado com um duto de EGR controlado 10 por válvula para a recirculaçâo ajustável de gases de exaustão a partir da lateral de exaustão para sua lateral de indução.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Em motores de. combustão interna com sistemas de pós
tratamento de exaustão, é desejável para estes sistemas de pós-tratamento terem a capacidade de operação dentro de uma faixa de temperatura favorável, por exemplo, de 250 - 350 graus Celsius. Algumas vezes, as condições de operação de 20 um motor de combustão interna podem ser tais que a temperatura de gás de exaustão é excessivamente baixa para referida faixa de temperatura para ter a capacidade de ser mantida. Um exemplo de tais condições de operação é quando o motor está arrastando, isto é, um veículo que é 25 normalmente tracionado pelo motor e que está descendo uma colina com grande declive. Neste exemplo, o motor está em principio bombeando ar fresco para o sistema de exaustão.
É conhecido suprir hidrocarbonetos para a corrente de gás de exaustão de maneira a aumentar a temperatura e por intermédio disso, manutenção de uma faixa de temperatura. R desvantagem com tais métodos é a de consumo de combustível aumentado. Se a temperatura da corrente de gás de exaustão é baixa, mais hidrocarbonetos são necessários de maneira a manter a faixa de temperatura, requerimentos de controle de 5 emissão aumentados têm, conseqüentemente, freqüentemente resultado em uma perda de eficiência do motor de combustão interna. É, conseqüentemente, importante produzir métodos que possibilitam controle de emissão de exaustão efetivo sem adversamente afetando a eficiência do motor.
Recírculação de gases de exaustão, assira chamada EGR
{Exhaust Gas Recirculation - Recírculação de Gás de Exaustão), é um método conhecido no qual uma parte do fluxo de gás de exaustão total do mo~or é recirculada e este sub-fluxo é alimentado para a lateral de admissão do motor, 15 onde este é misturado com ar adentrando para introdução para os cilindros do motor. Por intermédio disso se torna possível redução da quantidade de óxido de nitrogênio nos gases de exaustão.
RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
0 objetivo da presente invenção é, conseqüentemente, o de produção de um método de utilização de um motor de combustão interna com um sistema de recírculação de gás de exaustão, método que torna possível manutenção de uma faixa 25 de temperatura na corrente de gás de exaustão sem efeito adverso desnecessário sobre a eficiência do motor.
Para este propósito, o método em concordância com a presente invenção está caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de detecção que nem o sistema de frenagem e nem o mecanismo de controle de válvula de regulagem do veículo estão ativados e de que o veículo está sendo tracionado em uma velocidade em excesso de um valor pré-determinado; e de regulagem do fluxo de gás através do duto de EGR de maneira que o fluxo de gás para o sistema de 5 pós-tratamento de exaustão é reduzido para um nivel que é menor do que cerca de 50 % do fluxo de gás para o sistema de pós-tratamento de exaustão com válvula de EGR fechada. Em virtude deste método, perdas de calor na corrente de gás de exaustão para um sistema de pós-tratamento de exaustão 10 são prevenidas sob determinadas condições de tração.
Concretizações vantajosas da presente invenção emergem a partir das reivindicações de patente dependentes posteriormente.
BEEVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção irá ser descrita em maiores detalhes posteriormente, de uma maneira não límitante, com referência para concretizações ilustrativas da presente invenção mostradas nos Desenhos acompanhantes, nos quais:
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A Figura 1 mostra em representação esquemática um motor de combustão interna no qual o método em concordância com a presente invenção é aplicável;
A Figura 2 é um gráfico que mostra temperatura, tempo e fluxo de massa para um motor não utilizando o método em concordância com a presente invenção; e
Ά Figura 3 é um gráfico correspondente que mostra temperatura, tempo e fluxo de massa para um motor utilizando o método em concordância com a presente invenção. As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção não está limitada para as concretizações nelas representadas.
DESCRIÇÃO DE CONCRETIZAÇÕES ILUSTRATIVAS DA PRESENTE
INVENÇÃO
0 motor de combustão interna {10) mostrado em representação esquemática na Figura 1 é utilizado em um veículo, por exemplo, um caminhão ou um ônibus, e 10 compreende um bloco de motor (11) compreendendo seis cilindros de pistão (12), com um manifold de admissão (13) e um manifold de exaustão (14). Os gases de exaustão são conduzidos por intermédio de uma tubulação de exaustão (15) para a roda de turbina (17) de uma unidade turbo (16). 0 15 eixo de turbina (18)· traciona a roda de compressor (19) da unidade turbo (16), que, por intermédio'de uma tübulação de exaustão (20), comprime ar adentrando e transporta este por intermédio de um refrigerador de carga a ar (21) para o manifold de admissão (13).
Combustível é conduzido para o respectivo cilindro
(12) por intermédio de dispositivos de injeção (não mosrrados).
Gases de exaustão que tenham passado através do turbocharger (16) são conduzidos progressivamente para a 25 atmosfera por intermédio da tubulação de exaustão (22), que conduz os gases de exaustão através de um dispositivo de pós-tratamento de exaustão, por exemplo, uma armadilha ou um catalisador de partícula (23). Por exemplo, regeneração de uma armadilha de partícula pode ser conseguida pela 30 oxidação de combustível não queimado em um catalisador que está colocado à montante da armadilha de partícula. Combustível na quantidade correta é injetado para o fluxo de gás de exaustão e a oxidação resulta em um aumento de temperatura no catalisador grande o suficiente para queimar a fuligem na armadilha de partícula.
Gases de exaustão são conduzidos de volta para a lateral de indução do motor como o assim chamado gás de EGR, por intermédio de uma tubulação (24), de maneira a reduzir a emissão de óxido de nitrogênio do motor em 10 concordância com o estado da técnica. Esta tubulação compreende uma válvula (25), que serve tanto como uma válvula de passagem única quanto como uma válvula de controle para regulagem do fluxo de EGR. Existe também um refrigerador (26) presente para a refrigeração de gases de 15 EGR.
A válvula (25) está conectada para uma unidade de controle de motor (27) contendo programas de controle e dados de controle para controlar o motor levando-se em consideração dados de entrada. A unidade de controle de motor (27) está conectada, por exemplo, para um sensor (28), que detecta velocidade de motor. A unidade de controle de motor (27) está adicionalmente conectada para um sensor (29), que registra se tanto um do sistema de frenagem ou do mecanismo de controle de válvula de regulagem do veículo está acionado. Um regulador de pressão de gás de exaustão (30) pode ser montado no sistema de exaustão entre a turbina de exaustão UV e a unidade de pós-tratamento (23) e é operado por intermédio da unidade de controle de motor (27), de maneira a criar na tubulação de exaustão uma pressão de retorno variável que pode ser utilizada para aumentar a pressão no manifold de exaustão (14) e, por intermédio disso, aumentar a quantidade de EGR que pode ser passada adiante para o manifold de admissão
(13). Alternativamente, a turbina de exaustão (17) pode ser proporcionada com geometria variável para regulagem da pressão de retorno de gás de exaustão.
0 método em concordância com a presente invenção é utilizado como se segue, A unidade de controle de motor (27) detecta que as conduções para utilização estão 10 satisfeitas, isto é, que nem o sistema de frenagem e nem o mecanismo de controle de válvula de regulagem (29) do veículo estão ativados e o veículo está sendo tracionado em uma velocidade em excesso de um valor pré-determinado. 0 motor está, conseqüentemente, sendo tracionado sem 15 suprimento de combustível pela energia cinética do veículo. Agora, o fluxo de gás através do duto de EGR é regulado, por intermédio das válvulas (25) e (30), de maneira que o fluxo de gás para o sistema de pós-tratamento de exaustão
(23) é minimizado. 0 resultado disso é o de que o fluxo de 20 massa a partir do motor caia drasticamente, em conseqüência do que a refrigeração desligada do sistema de póstratamento é severamente reduzida. 0 fato de que o componente de fluxo recirculado pode ser controlado por intermédio das válvulas (25) e (30) possibilita que o fluxo 25 de massa através do motor venha a ser variado, o que também torna possível controlar o torque de arraste,, isto é uma determinada força de frenagem pode ser conseguida com o método anteriormente descrito.
A Figura 2 mostra na forma de um gráfico o arrefecimento de um catalisador, que está montado em um sistema de exaustão para c qual ura circuito de EGR está conectado, por um intervalo de tempo de 300 segundos. No ponto em tempo 50 [s], a válvula para o circuito de EGR é fechada, como está ilustrado pelas curvas (31) e (32), que indicam o estado de controle da válvula de EG.R e o fluxo de massa através do circuito de EGR, respectivamente. Quando o fluxo de massa através do circuito de EGR se extingue, um aumento correspondente ocorre no fluxo de massa para o catalisador, como pode ser observado a partir da curva (33). A temperatura do catalisador está representada pela curva (34), que mostra que o catalisador mantém sua temperatura para um período de cerca de 50 segundos depois que o circuito de EGR vem a ser fechado. Durante o subintervalo seguinte de 50 segundos, a temperatura no catalisador cai a partir de 300 graus Celsius para cerca de 225 graus Celsius. Depois disto, a taxa de perda de temperatura começa a diminuir, mas a temperatura continua a cair ao longo do eixo geométrico de tempo do gráfico, a temperatura na extremidade do intervalo de mensuração quantificando para cerca de 125 graus Celsius.
A Figura 3 mostra correspondentemente o arrefecimento do catalisador quando o método em concordância com a presente invenção é utilizado. Da mesma maneira como no caso precedente, a válvula para o circuito de EGR é fechada 25 no em tempo 50 [s], como está ilustrado pelas curvas (31) e (32) . Depois de uns poucos segundos, a válvula é aberta para um máximo, de maneira que o fluxo de massa através do circuito de EGR aproximadamente corresponde para o fluxo mais antecedente para o catalisador. No exemplo mostrado na 30 Figura 3, o fluxo residual para o catalisador quantifica para cerca de 30 % do fluxo de gás com válvula de EGR fechada. 0 fato de que o fluxo residual para o catalisador é pequeno, significa que a força de refrigeração do catalisador é pequena, como pode ser observado a partir da curva (34), que mostra que o catalisador substancialmente mantém sua temperatura original através de todo o intervalo de mensuração. O efeito do método em concordância com a presente invenção é também, evidentemente, o de conseguir em grau variado com outros sub-fluxos do que aqueles que podem ser observados a partir da Figura 3. De maneira a obter um efeito significativo, o fluxo de gás para o sistema de pós-tratamento de exaustão (23) deveria ser reduzido, entretanto, para um nível que é menor do que cerca de 50 % do fluxo de gás para o para o sistema de póstratamento de exaustão com válvula de EGR fechada.
A presente invenção pode vantajosamente ser utilizada em veículos desenvolvidos com curtos ciclos de tração repetidos, tais como ônibus urbanos e caminhões de lixo.
Portanto, embora a presente invenção tenha sido 20 descrita com referência para concretizações específicas, deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que a presente invenção não é para ser considerada como estando limitada para as concretizações ilustrativas, preferidas e vantajosas descritas 25 anteriormente, mas certamente, um número de variações e de modificações é conceptível dentro do escopo de proteção das reivindicações de patente posteriormente.