BRPI0707259A2

BRPI0707259A2 - dispositivo de injeção

Info

Publication number: BRPI0707259A2
Application number: BRPI0707259-7A
Authority: BR
Inventors: Micael Blomquist; Magnus Thorsell; Soren Andersson; Claes Akerlund
Original assignee: Stt Emtec Ab
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2011-04-26
Also published as: KR20080097215A; ATE538875T1; US20090211237A1; CA2637299C; JP5023076B2; CA2637299A1; EP1981644A1; EP1981644A4; SE0600270L; SE529591C2; WO2007091969A1; CN101378838A; KR101284378B1; JP2009526168A; CN101378838B; EP1981644B1; ES2379396T3; US8356473B2; DK1981644T3

Abstract

DISPOSITIVO DE INJEçAO A presente invenção se refere a um dispositivo para injeção de um agente líquido, tal como, um combustível ou um agente redutor, dentro de uma linha de exaustão de ummotor de combustível. O dispositivo (1) compreende uma disposição de bocal (20) tendo um cabeçote de bocal (21), a partir do qual o agente líquido é injetável dentro da linha de exaustão. A disposição de bocal (20) compreende um primeiro conduto (22) que se dirige ao cabeçote de bocal (21) para suprimento de gás comprimido, preferivelmente, na forma de ar comprimido, ao cabeçote de bocal e um segundo conduto (23) que se dirige ao cabeçote de bocal (21) para suprimento do dito agente líquido ao dito cabeçote de bocal. O cabeçote de bocal (21) é provido de pelo menos uma abertura de saída (24) conectada ao primeiro conduto (22) e ao segundo conduto (23), através de cuja abertura de saida o dito agente líquido é injetável dentro da linha de exaustão sob atomização do mesmo, após mistura com gás comprimido em uma zona de mistura (25) no interior do cabeçote de bocal.

Description

"DISPOSITIVO DE INJEÇÃO"

Campo da Invenção e Estado da Técnica

A presente invenção se refere a um dispositivopara injeção de um agente liquido, tal como, um combustívelou um agente redutor, dentro da linha de exaustão de ummotor a combustão, cujo dispositivo compreende umadisposição de bocal tendo um cabeçote de bocal, a partir doqual o agente líquido é injetável dentro da linha de exaustão.

Um dispositivo de injeção do tipo acimamencionado para injeção de combustível dentro de uma linhade exaustão a montante de um catalisador de oxidação, a fimde obter regeneração de um filtro de partículas disposto nalinha de exaustão a jusante do catalisador de oxidação épreviamente conhecido, por exemplo, dos documentos depatentes FR 2.829.180 Al e GB 2.064.983 A. No dispositivode injeção de acordo com o documento FR 2.829.180 Al, ocombustível é misturado com ar comprimido em uma câmara demistura, após o que a mistura de combustível/ar é dirigidapara um bocal, que injeta a mistura dentro da linha deexaustão sob atomização do combustível. No dispositivo deinjeção de acordo com o documento GB 2.064.983 A, ocombustível é injetado dentro da linha de exaustão atravésde um bocal disposto na linha de exaustão, sem misturaanterior com ar comprimido. Foi descoberto ser difícil aobtenção de uma satisfatória atomização do combustível nosgases de exaustão, quando são utilizados os dispositivos deinjeção desses tipos anteriormente conhecidos.

Um dispositivo de injeção do tipo mencionado naintrodução, para injeção de um agente redutor dentro de umalinha de exaustão a montante de um catalisador de SCR (SCRé a sigla em Inglês de "Selective Catalytic Reduction" -Redução Catalitica Seletiva) é anteriormente conhecido, porexemplo, do documento de Patente U.S. No. 6.273.120 BI. Nodispositivo de injeção de acordo com o documento de PatenteU.S. No. 6.273.120 Bl, o agente redutor é misturado com arcomprimido em uma câmara de mistura, após o que a misturade agente redutor/ar é dirigida para um bocal, que injeta amistura dentro da linha de exaustão sob atomização doagente redutor. Foi descoberto que é difícil se obter umasatisfatória atomização do agente redutor nos gases deexaustão, quando é utilizado um dispositivo de injeçãodesse tipo previamente conhecido.

Objetivo da Invenção

O objetivo da presente invenção é proporcionar umdispositivo para injeção de um agente líquido dentro dalinha de exaustão de um motor a combustão, cujo dispositivotorna possível uma satisfatória atomização do agentelíquido nos gases de exaustão que circulam através da linhade exaustão e que, ao mesmo tempo, torna possível umarápida mudança da quantidade de agente líquido que éinjetada na linha de exaustão.Resumo da Invenção

De acordo com a invenção, o dito objetivo éalcançado por meio de um dispositivo de injeção queapresenta as características definidas na reivindicação 1.

O dispositivo de injeção da invenção compreendeuma disposição de bocal tendo um cabeçote de bocal, apartir do qual o agente liquido é injetável na linha deexaustão, em que:

- a disposição de bocal compreende um primeiro conduto quese dirige ao cabeçote de bocal para suprimento de gáscomprimido, preferivelmente, na forma de ar comprimido, aocabeçote de bocal e um segundo conduto que se dirige aocabeçote de bocal para suprimento do dito agente liquido aocabeçote de bocal; e

- o cabeçote de bocal é provido de pelo menos uma aberturade saida conectada ao primeiro conduto e ao segundoconduto, através de cuja abertura de saida o dito agenteliquido é injetável na linha de exaustão sob atomização domesmo, após mistura com gás comprimido em uma zona demistura no interior do cabeçote de bocal.

Ao permitir ao agente liquido se misturar com gáscomprimido no interior do cabeçote de bocal, isto é, em umespaço limitado, imediatamente antes da mistura assimobtida ser ejetada do cabeçote de bocal através da aberturade saida, uma mudança na dosagem do agente liquido irárapidamente afetar a quantidade de agente liquido que éinjetada na linha de exaustão através do cabeçote de bocal.Ao mesmo tempo, é obtida uma primeira atomização do agentelíquido quando o agente líquido é misturado no fluxo de gáscomprimido no interior do cabeçote de bocal, e umaposterior atomização do agente líquido é obtida, quando oagente líquido junto com o dito gás é injetado na linha deexaustão através da abertura de saída do cabeçote de bocal.Conseqüentemente, será possível se obter uma satisfatóriaatomização do agente líquido.

Uma modalidade da invenção é caracterizada pelofato de:

- o dispositivo compreender uma carcaça de válvula, a qualé conectada à disposição de bocal e que acomoda válvulaspara controle do suprimento de ar comprimido e agentelíquido aos ditos primeiro e segundo condutos da disposiçãode bocal;

- os ditos primeiro e segundo condutos formam uma tubulaçãode condutos comum com o primeiro conduto, disposta noexterior do segundo conduto; e

- a dita tubulação de condutos é fixada em uma extremidadeà carcaça de válvula e na outra extremidade é fixada aocabeçote de bocal, dessa forma, conectando a carcaça deválvula ao cabeçote de bocal.

Ao combinar os dois condutos, respectivamente, degás comprimido e agente líquido, em uma tubulação decondutos comum, apenas uma tubulação de conduto precisa serdisposta entre a carcaça de válvula e o cabeçote de bocal,o que facilita a montagem do dispositivo de injeção dainvenção em uma linha de exaustão. Devido ao fato de que oprimeiro conduto envolve o segundo conduto, o primeiroconduto, além disso, irá formar uma cobertura protetora deproteção mecânica para o segundo conduto e irá proteger osegundo conduto de impactos e choques, durante e após amontagem do dispositivo de injeção em uma linha deexaustão. Esse efeito protetor é particularmente importantequando o segundo conduto, idealizado para o agente liquido,é relativamente fino e de parede fina, o que normalmente édesejável em um dispositivo de injeção do presente tipo emquestão.

De acordo com outra modalidade da invenção, ocabeçote de bocal compreende um primeiro canal conectado aoprimeiro conduto, para dirigir o gás comprimido até aabertura de saida e um segundo canal conectado ao segundoconduto, em que um ou diversos furos de admissão conectadosao segundo canal se dirigem ao primeiro canal, com orespectivo furo de admissão sendo de tal modo disposto, queo gás comprimido é deixado circular através do primeirocanal, depois do furo de admissão, e deixado conduzir aolongo da abertura de saida, o agente liquido que circulafora do furo de admissão. Conseqüentemente, o agenteliquido é introduzido no gás comprimido que circula atravésdo primeiro canal, de modo que esse gás é permitido deeficientemente submeter o agente que circula dentro doprimeiro canal a um efeito de atomização.

De acordo com outra modalidade da invenção, ocabeçote de bocal é disposto no interior da linha deexaustão e, pelo menos as partes dos primeiro conduto esegundo conduto que se estendem dentro da linha de exaustãoaté o cabeçote de bocal são coaxialmente dispostasrelativamente entre si, com o primeiro conduto dispostoexternamente ao segundo conduto. Dessa forma, o gáscomprimido que circula através do primeiro conduto durantea injeção do agente redutor pode apresentar um efeitoisolante de resfriamento e aquecimento com relação aoagente liquido, o qual, simultaneamente, se encontra nosegundo conduto. Dessa forma, é possível de uma maneirasimples e eficiente se evitar que a transferência de calordos gases quentes de exaustão na linha de exaustão cause umindesejado sobreaquecimento do agente líquido durante suapassagem através do segundo conduto, até o cabeçote debocal.

De acordo com outra modalidade da invenção, adita abertura de saída no cabeçote de bocal é dirigidacontra a pretendida direção de fluxo dos gases de exaustãoque circulam através da linha de exaustão.Conseqüentemente, isso implica em que o agente líquido sejainjetado na linha de exaustão na direção contrária ao fluxoda linha de exaustão, pelo que as gotas de líquido injetadoirão ser transportadas a uma maior distância e terão ummaior tempo de residência na linha de exaustão, secomparado a um dispositivo de injeção projetadoconvencionalmente, onde a injeção ocorre na direção dofluxo da linha de exaustão. Um aumento do tempo deresidência para as gotas de líquido na linha de exaustãoirá proporcionar uma aperfeiçoada possibilidade de segarantir uma desejada evaporação das gotas de líquido,antes que as mesmas alcancem um catalisador disposto ajusante do cabeçote de bocal.

De acordo com outra modalidade da invenção, odispositivo compreende um sensor de pressão, disposto paragerar um valor de pressão que representa a pressãopneumática no primeiro conduto da disposição de bocal, euma unidade de controle eletrônica, a qual é conectada aosensor de pressão e disposta para gerar informação, como afuncionalidade da disposição de bocal baseada no dito valorde pressão. A unidade de controle eletrônica pode, porexemplo, ser adaptada para detectar, através de análise dodito valor de pressão, qualquer entupimento ou obstrução daabertura de saida do cabeçote de bocal ou qualquer outrodesarranjo da disposição de bocal que tenha uma influênciasobre a pressão no primeiro conduto, tal como, por exemplo,a perda do cabeçote de bocal ou vazamento.

De acordo com outra modalidade da presenteinvenção, o dispositivo compreende uma primeira entrada degás, idealizada para receber o dito gás comprimido e umasegunda entrada de gás, a qual é conectada a pelo menos umdos ditos primeiro e segundo condutos da disposição debocal e que é idealizada de receber ar comprimidoproveniente do canal de admissão de ar do motor decombustão, de modo a tornar possível a descarga desse aratravés da abertura de saída do cabeçote de bocal e, dessaforma, neutralizar a obstrução da abertura de saída duranteos períodos em que nenhuma injeção do dito gás comprimidoe/ou dito agente líquido é efetuada através do cabeçote debocal. Dessa forma, é possível de uma maneira simples seneutralizar uma obstrução da dita abertura de saída,causada pelos gases de exaustão que circulam através dalinha de exaustão.

Outras modalidades preferidas da invenção irãosurgir a partir da apresentação das reivindicaçõesdependentes e da seguinte descrição.

A invenção também se refere ao uso de umdispositivo inventivo em um veículo a motor, para injeçãode combustível dentro da linha de exaustão do motor decombustão do veículo a motor, a montante de um catalisadorde oxidação disposto na linha de exaustão, em conexão com aregeneração de um filtro disposto na linha de exaustão, ajusante do catalisador de oxidação ou em conexão com aregeneração de um sifão de NOx disposto na linha deexaustão, a jusante do catalisador de oxidação. Além disso,a invenção se refere ao uso de um dispositivo inventivo emum veículo a motor, para injeção de um agente redutordentro da linha de exaustão de um motor de combustão doveículo a motor, a montante de um catalisador de SCR ou deum catalisador de Nox estéril, disposto na linha deexaustão.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção, em seguida, será mais detalhadamentedescrita mediante exemplos de modalidades, referenciadaspelos desenhos anexos. Assim, é mostrado:

- na figura 1: uma vista lateral esquemática, em corteparcial, de um dispositivo de acordo com a presenteinvenção, com o cabeçote de bocal incluído no dispositivomostrado em uma ampliação do detalhe;

- na figura 2: um diagrama em destaque de um dispositivo deacordo com a presente invenção, em combinação com um motorde combustão; e

na figura 3: uma vista esquemática frontal de umcomponente do dispositivo ilustrado na figura 1.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas da Invenção

Um dispositivo (1) , de acordo com a presenteinvenção, para injeção de um agente líquido, tal como, umcombustível ou agente redutor, dentro da linha de exaustão(2) de um motor de combustão (3) é ilustrado nas figuras 1e 2. O dispositivo (1) compreende uma disposição de bocal(20) tendo um cabeçote de bocal (21), a partir do qual oagente líquido é idealizado de ser injetado dentro da linhade exaustão. A disposição de bocal (20) compreende umprimeiro conduto (22) que se dirige ao cabeçote de bocal(21) para suprimento de gás comprimido, preferivelmente, naforma de ar comprimido ao cabeçote de bocal e um segundoconduto (23), que se dirige ao cabeçote de bocal (21) parasuprimento do dito agente líquido ao cabeçote de bocal. 0cabeçote de bocal (21) é provido de uma abertura de saída(24) conectada ao primeiro conduto (22) e ao segundoconduto (23), através de dita abertura de saída o ditoagente líquido é injetável na linha de exaustão sobatomização do mesmo, após ser misturado com gás comprimidoem uma zona de mistura no interior do cabeçote de bocal. Noexemplo ilustrado, o cabeçote de bocal (21) é provido dadita abertura de saida (24), porém, duas ou mais de taisaberturas de saida (24) podem, alternativamente, serdispostas no cabeçote de bocal.

Na modalidade ilustrada na figura 1, o cabeçotede bocal (21) compreende um primeiro canal (26) conectadoao primeiro conduto (22) para dirigir ar comprimido até aabertura de saida (24), e um segundo canal (27), conectadoao segundo conduto (23) . Um ou diversos furos de admissão(28) conectados ao segundo canal (27) se dirigem aoprimeiro canal (26), o respectivo furo de admissão (28)sendo de tal modo disposto que o gás comprimido é deixadocircular através do primeiro canal (26), depois do furo deadmissão (28), conduzindo ao longo da abertura de saida(24) o agente liquido que circula fora do furo de admissão.O segundo canal (27), conseqüentemente, se encontra emcomunicação fluida com o primeiro canal (26) através dosditos furos de admissão (28) . O primeiro canal (26) e osegundo canal (27) são adequadamente dispostos de modocoaxial relativamente entre si, conforme ilustrado nafigura 1, o primeiro canal (26), preferivelmente, sendodisposto no exterior do segundo canal (27) . No exemploilustrado, o respectivo furo de admissão (28) se estenderadialmente entre o primeiro canal (26) e o segundo canal(27), isto é, radialmente em relação ao eixo central dosditos canais (26), (27), pelo que o agente liquido irácircular dentro do gás comprimido que circula através doprimeiro canal (26), depois dos furos de admissão (28),essencialmente perpendicular à direção de fluxo desse gás.Nesse caso, a zona de mistura (25) acima mencionada é,conseqüentemente, formada pela parte do primeiro canal (26)que se estende entre os furos de admissão (28) e a aberturade saída (24). O agente líquido é atomizado por e misturadocom o gás comprimido, quando o agente, através dos furos deadmissão (28), entra na zona de mistura (25), sendo depoistransportado juntamente com o gás comprimido, para cima epara fora, através da abertura de saída (24) . Na passagematravés da abertura de saída (24), ocorre uma adicionalatomização do agente líquido. Os furos de admissão (28) sãoadequadamente em número de dois ou mais e são distribuídosna direção perimetral do segundo canal.

O dispositivo (1) compreende ainda uma disposiçãode válvula (30) conectada à disposição de bocal (20), cujadisposição de válvula compreende válvulas (31), (32) e(33) , para controlar o suprimento de gás comprimido e doagente líquido para os condutos (22), (23) da disposição debocal. No exemplo ilustrado, essas válvulas (31), (32) e(33) são montadas em uma carcaça comum de válvula (34).

Os ditos primeiro e segundo condutos (22), (23)formam uma tubulação de condutos comum (29) com o primeiroconduto (22), disposta no exterior do segundo conduto (23).Essa tubulação de condutos (29) está fixada em umaextremidade à carcaça de válvula (34) e na sua outraextremidade ao cabeçote de bocal (21) e, assim, conecta acarcaça de válvula (34) ao cabeçote de bocal (21). Oprimeiro conduto (22) é adequadamente formado de um tuboflexível de material resistente ao calor, tal como, porexemplo, um tubo de Teflon ou um tubo de aço corrugado, epode, por exemplo, apresentar um diâmetro externo de cercade 10-15 mm. 0 segundo conduto (23) é adequadamente formadode um tubo de aço, que é fino e de parede fina, dessaforma, podendo ser flexionado e pode, por exemplo,apresentar um diâmetro interno de cerca de 2 mm e umdiâmetro externo de cerca de 3-4 mm.

A disposição de válvula (30) compreende umaválvula reguladora (31) que controla o suprimento de agentelíquido para o segundo conduto (23) da disposição de bocal.Essa válvula reguladora (31) é adequadamente uma válvula deinjeção modulada por largura de pulso. Mediante essaválvula (31), é possível se controlar a quantidade deagente líquido a ser injetada dentro da linha de exaustão,isto é, a dosagem do agente líquido. Na modalidadeilustrada, uma entrada (35), idealizada para receber o ditoagente líquido é disposta na carcaça de válvula (34) . 0agente líquido pode ser dirigido a partir da entrada (35) edentro do segundo conduto (23) através da válvulareguladora (31). Um regulador de pressão (36) é disposto nacarcaça de válvula (34), a fim de garantir uma desejadapressão do agente líquido dirigido para cima, para aválvula reguladora (31), através da entrada (35).

A disposição de válvula (30) compreende ainda umaprimeira válvula de controle (32), através da qual oprimeiro conduto (22) da disposição de bocal pode Srconectado a uma fonte de gás comprimido, adequadamente, naforma de uma fonte de ar comprimido. Conseqüentemente, épossível por meio dessa válvula de controle (32) controlaro suprimento de gás comprimido para o primeiro conduto(22). No exemplo ilustrado, a primeira válvula de controle(32) é uma válvula de três vias.

No exemplo ilustrado, a disposição de válvula(30) também compreende uma segunda válvula de controle(33), através da qual o segundo conduto (23) da disposiçãode bocal pode ser conectado à dita fonte de gás comprimido,a fim de purgar o segundo conduto (23), mediante insuflaçãoou sopro, em ocasiões desejadas. Conseqüentemente, épossível mediante essa válvula de controle (33), controlaro suprimento de gás comprimido ao segundo conduto (23).

Na modalidade ilustrada, uma primeira entrada degás (37) e uma segunda entrada de gás (38) são dispostas nacarcaça de válvula (34). A primeira entrada de gás (37) éidealizada para receber o dito gás comprimido. 0 gáscomprimido pode ser dirigido a partir da primeira entradade gás (3&) e dentro do primeiro conduto (22) através daprimeira válvula de controle (32) e esse gás pode serdirigido a partir da primeira entrada de gás (37) e dentrodo segundo conduto (23) através da segunda válvula decontrole (33). A segunda entrada de gás (38) é idealizadapara receber ar comprimido proveniente do canal de admissãode ar do motor de combustão. 0 ar pode ser dirigido apartir da segunda entrada de gás (38) e dentro do primeiroconduto (22) através da primeira válvula de controle (32) .Assim, o ar comprimido recebido através da segunda entradade gás (38) pode ser dirigido para cima, para o cabeçote debocal (21), através do primeiro conduto (22), de modo a serdescarregado através da abertura de saida (24) do cabeçotede bocal e, dessa forma, neutralizar a obstrução daabertura de saida durante os períodos em que nenhumainjeção do dito gás comprimido e/ou dito agente líquido éefetuada através do cabeçote de bocal (21).

A disposição de bocal (20) é conectada àdisposição de válvula (30) através de um mecanismo deinterconexão (39) . No exemplo ilustrado, o segundo conduto(23) da disposição de bocal (20) se estende em umadistância dentro de um canal de saída (40), disposto nacarcaça de válvula (34) . A extremidade do conduto (23)recebida no canal de saída (40) é retida no seu local nocanal de saída por meio de um elemento sustentador noformato de luva (41), que suporta o conduto (23) numadireção radial. O elemento sustentador (41), juntamente como conduto (23), divide o canal de saída (40) em um primeiroespaço (40a) para receber o agente líquido da válvulareguladora (31) e um segundo espaço (40b) para receber gáscomprimido. Um canal (42) conectado à válvula de controle(32) se dirige para o segundo espaço (40b) e esse canal(42) é conectado ao primeiro conduto (22) da disposição debocal (20) através de aberturas (43) no elemento desustentação (41). Um canal (44), conectado à válvula decontrole (33) se dirige para o primeiro espaço (40a), a fimde tornar possível a purga do segundo conduto (23) por meiode gás comprimido.

No exemplo ilustrado, o dispositivo (1)compreende um sensor de pressão (45), disposto para gerarum valor de pressão que representa a pressão pneumática noprimeiro conduto (22) da disposição de bocal. O sensor depressão (45) é montado na carcaça de válvula (34) e seencontra em comunicação com o primeiro conduto (22) atravésde um canal (46) que se estende entre o sensor de pressão eo canal de saida (40). O sensor de pressão (45) é conectadoa uma unidade de controle eletrônica (50) (ver a figura 2),a qual é disposta para gerar informação, como afuncionalidade da disposição de bocal (20) e/ou disposiçãode válvula (30), baseada no dito valor de pressão. Aunidade de controle eletrônica (50), vantajosamente, éadaptada para detectar, através de análise do dito valor depressão, qualquer entupimento ou obstrução da abertura desaida (24) do cabeçote de bocal e/ou vazamento dadisposição de bocal (20) e/ou danos causados ou perda docabeçote de bocal. Essa detecção é adequadamente realizadaquando o gás comprimido é dirigido através da disposição debocal, a fim de purgar a disposição de bocal medianteinsuflação ou sopro, por exemplo, antes e/ou depois de umainjeção do agente liquido dentro da linha de exaustão.

No exemplo ilustrado, o dispositivo (1) tambémcompreende um sensor de pressão (47), disposto para gerarum valor de pressão que representa a pressão hidráulica doagente liquido a montante da válvula reguladora (31) . Osensor de pressão (47) é montado na carcaça de válvula (34)e se encontra em comunicação com um canal de entrada (48)para o agente líquido, disposto na carcaça de válvulaatravés de um canal (49), que se estende entre o sensor depressão (47) e esse canal de entrada (48) . O sensor depressão (47), também, pode ser conectado à dita unidade decontrole eletrônica (50), conforme ilustrado na figura 2.

O cabeçote de bocal (21) é adequadamente dispostono interior da linha de exaustão, conforme ilustrado nasfiguras 1 e 2. Nesse caso, é vantajoso se dispor as partesdo primeiro conduto (22) e segundo conduto (23), que seestendem dentro da linha de exaustão, até o cabeçote debocal (21) , coaxialmente e relativamente ente si, com oprimeiro conduto (22) disposto no exterior do segundoconduto (23) . O primeiro conduto (22) e o segundo conduto(23) são adequadamente dispostos de forma axialrelativamente entre si, sempre entre a carcaça de válvula(34) e o cabeçote de bocal (21).

A fim de aumentar o tempo de residência para oagente líquido nos gases de exaustão, isto é, o tempodurante o qual o agente líquido após a injeção dentro dalinha de exaustão está em contato com os gases de exaustãona linha de exaustão, antes de alcançar o catalisadoridealizado em conjunto com os gases de exaustão, a aberturade saída (24) do cabeçote de bocal é vantajosamentedirigida contra a direção de fluxo idealizada dos gases deexaustão que circulam através da linha de exaustão,conforme ilustrado nas figuras 1 e 2. Essa direção de fluxoé indicada pelas setas (Pl) nas figuras 1 e 2. No exemploilustrado, o cabeçote de bocal (21) é disposto no interiorda linha de exaustão, no centro da mesma, sendo dirigidocontra a direção de fluxo idealizada dos gases de exaustãoque circulam através da linha de exaustão.

Um elemento guia (60) é vantajosamente dispostona linha de exaustão (2) a jusante do cabeçote de bocal(21), cujo elemento guia (60) é disposto para ser lançadoatravés dos gases de exaustão e criar turbulência napassagem sobre os gases de exaustão, de modo a obter, dessaforma, um aumento de dispersão do agente liquido queacompanha os gases de exaustão, após ter sido injetadodentro da linha de exaustão (2) através do cabeçote debocal (21) . Assim, as possibilidades de obtenção de umadispersão uniforme e rápida evaporação do agente liquidonos gases de exaustão antes do agente alcançar o idealizadocatalisador são aperfeiçoadas. O elemento guia (60) tambémauxilia a captar as gotas do agente liquido que ainda nãoforam evaporadas após ter sido feita a injeção dentro dalinha de exaustão (2).

O funcionamento de um dispositivo (1) do tipoilustrado na figura 1 será descrita em seguida comreferência à figura 2. A figura 2 ilustra uma aplicaçãoonde o dispositivo (1) é usado em um veiculo a motor, parainjeção do agente liquido na forma de combustível'dentro dalinha de exaustão (2) do motor de combustão (3) do veículoa motor, a montante de um catalisador de oxidação (4)disposto na linha de exaustão, em conexão com a regeneraçãode um filtro (5) disposto na linha de exaustão, a jusantedo catalisador de oxidação. No entanto, o dispositivo dainvenção (1) é também utilizável em um veiculo a motor parainjeção do agente liquido na forma de combustível na linhade exaustão do motor de combustão do veículo a motor, amontante de um catalisador de oxidação disposto na linha deexaustão, em conexão com a regeneração e dessulfurização deum sifão de NOx disposto na linha de exaustão, a jusante docatalisador de oxidação. Além disso, o dispositivo dainvenção (1) é utilizável em um veículo a motor parainjeção do agente líquido na forma de um agente redutor,tal como, por exemplo, uréia ou combustível, dentro dalinha de exaustão do motor de combustão do veículo a motor,a montante de um catalisador de SCR ou catalisador estérilde NOx disposto na linha de exaustão.

No exemplo ilustrado na figura 2, o dispositivo(1) compreende um receptáculo de combustível (70), o qual éconectado à entrada (35) acima mencionada na carcaça deválvula (34), através de um conduto de suprimento (71). Umabomba (72) é disposta no conduto de suprimento (71) parasuprir combustível proveniente do receptáculo (70) para aválvula reguladora (31) da disposição de válvula (30). Umfiltro de combustível (74) é também disposto no conduto desuprimento (71). Um conduto de retorno (73) dirige oexcesso de combustível proveniente da disposição de válvula(30) de volta para o receptáculo de combustível (70)através de uma saída (35') na carcaça de válvula (34). 0receptáculo de combustível (70) é conectado dentro de umconduto de retorno de combustível (7) que se estende entreo motor de combustão (3) e um tanque de combustível (6), afim de receber o combustível de retorno proveniente domotor de combustão. 0 dito tanque de combustível (6)constitui um tanque regular para o combustível do motor doveículo a motor.

O ar é tomado para o motor de combustão (3), oqual é esquematicamente mostrado na figura 2, através de ummeio de admissão de ar (8), adjacente ao qual um filtro dear (9) pode ser disposto. 0 ar é dirigido através de umcanal de admissão de ar, geralmente, referenciado por (10),na direção das câmaras de combustão do motor de combustão.No exemplo ilustrado na figura 2, o veículo a motor éprovido de um turbocompressor (11), o qual compreende umrotor de compressor (Ila) para alimentação de ar ao motorde combustão com excesso de pressão e um rotor de turbina(11b), colocado de modo a ser disposto em rotação medianteativação dos gases de exaustão que deixam o motor decombustão. O rotor de compressor (Ila) e o rotor de turbina(Ilb) são operacionalmente acoplados entre si, por exemplo,por serem colocados sobre um e único eixo (Ilc) . Como éusual em super aplicação de pressão, o ar pode, após tersido proporcionado para exceder a pressão, ser submetido aresfriamento em um resfriador de ar por pressão(intercooler) . Os gases de exaustão que saem do motor decombustão (3) se movimentam na linha de exaustão (2) eentram nas vizinhanças através de uma saída de gás deexaustão (13). A figura 2 ilustra como os gases de exaustãosão dirigidos através do catalisador de oxidação (4) efiltro (5) acima mencionados, antes de entrarem nasvizinhanças através da saida de gás de exaustão (13) . Ofiltro (5) é disposto para liberar os gases de exaustão deconstituintes particulados. No exemplo ilustrado, ocabeçote de bocal (21) é disposto na linha de exaustão (2)entre o rotor de turbina (Ilb) e o catalisador de oxidação(4), com sua abertura de saida (24) dirigida contra adireção de fluxo dos gases de exaustão que circulam atravésda linha de exaustão (2) . A segunda entrada de gás (38)acima mencionada da disposição de válvula (30) se fazatravés de um conduto (14) conectado ao canal de admissãode ar (10), a jusante do rotor do compressor (11a), a fimde receber o ar que foi comprimido pelo rotor docompressor. Uma válvula de contrapressão (15) éadequadamente disposta nesse conduto (14), conforme apareceilustrado na figura 2.

No exemplo ilustrado, o conduto (14) é conectadoao canal de admissão de ar (10), entre o resfriador de arpor pressão (12) e o motor de combustão (3) . A primeiraentrada de gás (37) acima mencionada da disposição deválvula (30) é através de um conduto (16) conectado a umafonte de ar comprimido (17). Uma válvula de contrapressão(18) é adequadamente disposta nesse conduto (16), conformeilustrado na figura 2. A válvula reguladora (31) e asválvulas de controle (32), (33) da disposição de válvulasão controladas na dependência de sinais de controleprovenientes de uma unidade de controle eletrônica (50), aqual é adaptada para enviar sinais de controle para asditas válvulas (31), (32), (33), na dependência deparâmetros predeterminados. Esses parâmetros podem, porexemplo, compreender a temperatura do gás de exaustão amontante do catalisador de oxidação (4), a temperatura dogás de exaustão a jusante do filtro (5) , o fluxo de massade exaustão, a queda de pressão dos gases de exaustãoatravés do filtro (5), etc. A unidade de controleeletrônica (50) no exemplo ilustrado é também conectada aossensores de pressão (47), (45) acima mencionados, a fim dereceber valores de medição provenientes desses sensorescorrelacionados à pressão do combustível a montante daválvula reguladora (31) e a pressão do primeiro conduto(22) acima mencionado da disposição de bocal,respectivamente.

Antes do combustível ser injetado dentro da linhade exaustão (2), a válvula d controle (33) é aberta, demodo que o conduto de combustível (23) da disposição debocal, isto é, o acima mencionado segundo conduto, épurgado por meio de ar comprimido proveniente da fonte dear comprimido (17) . Durante essa purga, a válvulareguladora (31) é mantida fechada. Após isso, a válvula decontrole (33) é fechada e a válvula de controle (32) éobrigada a colocar o conduto de ar (22) da disposição debocal, isto é, o primeiro conduto acima mencionado, emcomunicação com a fonte de ar comprimido (17) . Ao abrir aválvula reguladora (31), o combustível é dirigido dentro doconduto de combustível (23), a fim de ser misturado com oar comprimido na zona de mistura (25) do cabeçote de bocal(21) e ser injetado dentro da linha de exaustão (2) atravésda abertura de saída (24) do cabeçote de bocal, juntamentecom o ar comprimido. Quando uma suficiente quantidade decombustível tiver sido injetada, a válvula de controle (33)é aberta, a fim de purgar o conduto de combustível (23)mediante insuflação ou sopro. A válvula reguladora (31) émantida fechada sob essa condição de purga e fica assim atéa próxima ocasião de injeção. Após a purga, a válvula decontrole (33) é fechada e a válvula de controle (32) éobrigada a colocar o conduto de ar (22) em comunicação como canal de admissão de ar (10) do motor de combustão, parasuprimento de ar sob pressão através do conduto de ar (22)e, posteriormente, para fora, através da abertura de saída(24) do cabeçote de bocal. Quando for o momento da próximainjeção de combustível, a válvula de controle (32) éobrigada a interromper a conexão entre o canal de admissãode ar (10) e o conduto de ar (22) e o processo descritoacima é repetido. O processo aqui descrito pode também serusado, quando um dispositivo de acordo com a invenção éusado para injeção de agente redutor dentro de uma linha deexaustão de um motor de combustão.

Logicamente, de nenhum modo, a presente invençãoé limitada às modalidades preferidas descritas acima. Aocontrário, diversas possibilidades de modificações deverãoser evidentes para um especialista versado na técnica, semque haja quaisquer desvios da idéia básica da invenção,conforme a mesma é definida pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Dispositivo para injeção de um agente liquido,tal como, um combustível ou um agente redutor, dentro dalinha de exaustão de um motor de combustão, cujodispositivo (1) compreende uma disposição de bocal (20)tendo um cabeçote de bocal (21), a partir do qual o agentelíquido é injetável dentro da linha de exaustão,caracterizado pelo fato de que:- a disposição de bocal (20) compreende um primeiro conduto(22) que se dirige ao cabeçote de bocal (21) parasuprimento de gás comprimido, preferivelmente, na forma dear comprimido, ao cabeçote de bocal, e um segundo conduto(23) que se dirige ao cabeçote de bocal (21) parasuprimento do dito agente líquido ao cabeçote de bocal; e- o cabeçote de bocal (21) é provido de pelo menos umaabertura de saída (24) conectada ao primeiro conduto (22) eao segundo conduto (23), através de cuja abertura de saídao dito agente líquido é injetável dentro da linha deexaustão sob atomização do mesmo, após mistura com gáscomprimido em uma zona de mistura (25) no interior docabeçote de bocal.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que:- o dispositivo (1) compreende uma carcaça de válvula (34),a qual é conectada à disposição de bocal (20) e que acomodaas válvulas (31, 32, 33) para controlar o suprimento de gáscomprimido e agente líquido aos ditos primeiro e segundocondutos (22, 23) da disposição de bocal (20);- os ditos primeiro e segundo condutos (22, 23) formam umatubulação de condutos comum (2 9) com o primeiro conduto(22), disposta no exterior do segundo conduto (23); e- a dita tubulação de condutos (29) é fixada em umaextremidade à carcaça de válvula (34) e, na sua outraextremidade, ao cabeçote de bocal (21), dessa forma,conectando a carcaça de válvula (34) ao cabeçote de bocal(21).

3. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1ou 2, caracterizado pelo fato de que o cabeçote de bocal(21) compreende um primeiro canal (26) conectado aoprimeiro conduto (22), para dirigir o gás comprimido até aabertura de saida (24) e um segundo canal (27) conectado aosegundo conduto (23), e em que um ou diversos furos deadmissão (28) conectados ao segundo canal (23) se dirigemao primeiro canal (22), o respectivo furo de admissão (28)sendo de tal modo disposto, que o gás comprimido é deixadocircular através do primeiro canal (22), depois do furo deadmissão (28), e deixado conduzir ao longo da abertura desaida (24), o agente liquido que circula fora do furo deadmissão.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que o primeiro canal (2 6) e osegundo canal (27) são coaxialmente dispostos relativamenteentre si.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que o primeiro canal (26) édisposto externamente ao segundo canal (27).

6. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 4ou 5, caracterizado pelo fato de que os ditos furos deadmissão (28) se estendem radialmente entre o segundo canal(27) e o primeiro canal (26).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que os furos de admissão (28) seapresentam em número de dois ou mais e são distribuídos nadireção perimetral do segundo canal.

8. Dispositivo, de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ocabeçote de bocal (21) é disposto no interior da linha deexaustão e em que, pelo menos, as partes dos primeiroconduto (22) e segundo conduto (23) que se estendem dentroda linha de exaustão até o cabeçote de bocal sãocoaxialmente dispostas relativamente entre si, com oprimeiro conduto (22) sendo disposto externamente aosegundo conduto (23) .

9. Dispositivo, de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a ditaabertura de saída (24) do cabeçote de bocal (21) é dirigidacontra a direção de fluxo idealizada para os gases deexaustão que circulam através da linha de exaustão.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o cabeçote de bocal (21) édisposto no interior da linha de exaustão, preferivelmente,no centro da mesma, sendo dirigido contra a direção defluxo idealizada para os gases de exaustão que circulamatravés da linha de exaustão.

11. Dispositivo, de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que odispositivo (1) compreende:- um sensor de pressão (45), o qual é disposto para gerarum valor de pressão que representa a pressão pneumática nodito primeiro conduto (22) da disposição de bocal (20); e- uma unidade de controle (50), a qual é conectada aosensor de pressão (45), cuja unidade de controle é dispostapara gerar informação, como a funcionalidade da disposiçãode bocal (20), baseada no dito valor de pressão.

12. Dispositivo, de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que odispositivo (1) compreende:- uma primeira entrada de gás (37), idealizada para recebero dito gás comprimido e uma segunda entrada de gás (38), aqual é conectada, pelo menos, a um dos ditos primeiro esegundo condutos (22, 23) da disposição de bocal (20) e queé idealizada de receber ar comprimido proveniente do canalde admissão de ar do motor de combustão, de modo a tornarpossível a descarga desse ar através da abertura de saída(24) do cabeçote de bocal e, dessa forma, neutralizar aobstrução da abertura de saída durante os períodos em quenenhuma injeção do dito gás comprimido e/ou dito agentelíquido é efetuada através do cabeçote de bocal (21).

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (1)compreende uma válvula de controle (32), a qual pode serdesviada entre uma primeira posição, na qual o primeiroconduto (22) da disposição de bocal (20) é conectado àprimeira entrada de gás (37), e uma segunda posição, naqual o primeiro conduto (22) da disposição de bocal (20) éconectado à segunda entrada de gás (38).

14. Uso de um dispositivo, de acordo comquaisquer das reivindicações 1-13, caracterizado pelo fatodo dito uso se fazer em um veiculo a motor, para injeção decombustível dentro de uma linha de exaustão do motor decombustão do dito veículo a motor, a montante de umcatalisador de oxidação, em conexão com a regeneração de umfiltro disposto na linha de exaustão, a jusante docatalisador de oxidação ou em conexão com a regeneração deum sifão de NOx, disposto na linha de exaustão, a jusantedo catalisador de oxidação.

15. Uso de um dispositivo, de acordo comquaisquer das reivindicações 1-13, caracterizado pelo fatodo dito uso se fazer em um veículo a motor, para injeção deum agente redutor dentro da linha de exaustão do motor decombustão do dito veículo a motor, a montante de umcatalisador de SCR ou de um catalisador estéril de NOx.