BRPI0900652B1 - Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape - Google Patents
Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0900652B1 BRPI0900652B1 BRPI0900652-4A BRPI0900652A BRPI0900652B1 BR PI0900652 B1 BRPI0900652 B1 BR PI0900652B1 BR PI0900652 A BRPI0900652 A BR PI0900652A BR PI0900652 B1 BRPI0900652 B1 BR PI0900652B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- exhaust gas
- process chamber
- combustion engine
- internal combustion
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
- F02M26/30—Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
- F02M26/24—Layout, e.g. schematics with two or more coolers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA COM SISTEMA DE INTRODUÇÃO DE GÁS DE ESCAPE. É descrito um motor de combustão interna (1) com um sistema de gás de escape (2), no qual pode ser introduzido gás de escape do motor de combustão interna (1) e dentro do qual está prevista uma unidade de transferência de calor (4), através da qual pode ser retirado calor do sistema de gás de escape (2) e que é colocado em uma câmara de processo (5) de um sistema de tratamento posterior de gás de escape (14) . Neste caso, a partir de um reservatório (8) pode ser retirado uma aditivo, que é colocado dentro da câmara de processo (5), no qual pode ser feita uma alteração de estado de agregado pelo menos parcial, por meio do calor retirado do sistema de gás de escape (2), e o aditivo pode ser adicionado ao sistema de gás de escape (2) com auxílio de uma unidade dosadora (16) conectada a jusante da câmara de processo (5) no sistema de tratamento posterior de gás de escape (14) A solução técnica descrita destaca-se pelo fato de a unidade de transferência de calor (4) estar alojada em um retorno de gás de escape (3) do sistema de gás de escape (2), no qual pode ser introduzido gás de escape (...).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um motor de combustão com um sistema de gás de escape, no qual o gás de escape do motor de combustão interna poder ser introduzido e dentro do qual está prevista uma unidade de transmissão de calor, através da qual pode ser retirado calor do sistema de gás de escape, e que pode ser levado para dentro de uma câmara de processo de um sistema de tratamento posterior de gás de escape. Neste caso, um aditivo, que pode ser colocado proveniente de um reservatório, na câmara de processo, no qual por meio do calor retirado do sistema de gás de escape, pode ser realizada uma alteração de estado do agregado, pelo menos parcialmente, pode ser adicionado ao sistema de gás de escape com auxilio de uma unidade dosadora conectada a jusante à câmara de processo no sistema de tratamento posterior de gás de escape.
[0002] A diminuição das emissões de NOX e de particulas foi possivel até os valores-limite Euro-2 estabelecidos por lei, exclusivamente pela combustão, ou seja, por medidas dentro do motor. Os valores-limite Euro-3 também podem ser atingidos sem tratamento posterior de gás de escape.
[0003] Para poder manter, em contrapartida, os valores- limite de gás de escape Euro-4, e particularmente Euro-5 assim como outros valores-limite de gás de escape futuros, é necessária também a aplicação de sistemas de tratamento posterior de gás de escape, em complementação a medidas no motor. Para poder atender também futuramente os valores-limite de gás de escape estabelecidos pelo legislador, são oferecidos diferentes conceitos técnicos de solução para veiculos. Uma dessas soluções técnicas prevê a redução de partículas através de medidas dentro do motor combinada com uma redução de NGy através de um tratamento posterior de gás de escape por meio de redução catalítica seletiva (tecnologia SCR).
[0004] Elemento central de um sistema SCR é um catalisador, que converte o óxido de nitrogênio em vapor d'água e nitrogênio com auxílio de amoníaco. Neste caso, antes de chegar ao catalisador SCR, é conduzido ao gás de escape um aditivo, a partir do qual pode ser produzido o amoníaco redutor, ou o próprio amoníaco como agente de redução, com auxílio de um bico injetor.
[0005] Como aditivos para a preparação do agente de redução necessário, encontram-se disponíveis a princípio amoníaco puro, carbonato de amónio ou uma solução de água-uréia. Nesse contexto, é dada preferência sobre outras substâncias no momento do uso da uréia sem odor específico, não tóxica, para a produção do amoníaco necessário para a redução. A uréia usada de decompõe a temperaturas a partir de aproximadamente 200° C sob formação de amoníaco e dióxido de carbono. O processo, neste caso, refere-se ao princípio da injeção de uréia no fluxo quente de gás de escape diesel. A porção de amoníaco presente na uréia liga-se na superfície de um catalisador feito de óxido de titânio, de tungsténio e/ou de vanádio, aos óxidos de nitrogênio presentes no gás de escape, oxida com o oxigênio e, com a aplicação de um catalisador de oxidação acoplado ou integrado, forma os componentes do ar inofensivos nitrogênio e água. Conforme mostram as presentes concretizações, a dissociação termohidrolítica da solução de água-uréia, com introdução de amoníaco como agente de redução, mediante absorção de água.
[0006] Nesse contexto é conhecido a partir do documento DE 34 22 175 Al, preparar o amoniaco necessário para a reação, sendo o aditivo necessário para uma dissociação de amoniaco armazenado em um reservatório, sendo colocado em uma câmara de decomposição e ali aquecido, para que o amoniaco possa ser finalmente colocado já em forma dissociada na linha de gás de escape. Como fontes de calor para o aquecimento da substância, da qual finalmente o amoniaco é dissociado, são propostos no documento DE 34 22 175 Al aquecimentos elétricos assim como emissores de infravermelho.
[0007] Complementarmente à publicação esclarecida no parágrafo anterior, é conhecido a partir do documento DE 42 00 514 Al, um método para a remoção de nitrogênio catalitica de gases de escape, na qual um composto quimico é dissociado em seu produto de decomposição gasoso, entre outros, amoniaco, igualmente para a distribuição mais rápida dos componentes reativos na linha de gás de escape, primeiramente em uma câmara conectada a montante. Além da distribuição mais rápida das substâncias reativas no gás de escape e da reação a ela associada, que transcorre mais rapidamente, o método descrito dever assegurar uma reação mais uniforme e completa do amoniaco gasoso com o NOX, e consequentemente, uma eficiência mais alta do tratamento posterior de gás de escape. Além disso, é conhecido a partir da etapa acima citada, o uso de uréia como composto quimico, a partir do qual é dissociado amoniaco em uma etapa de processo conectada a montante da injeção na linha de gás de escape, sob interferência de calor.
[0008] Considerando-se o estado da técnica anteriormente descrito, a invenção tem como tarefa, apresentar um dispositivo, que possibilite realizar o aquecimento de um composto químico, e a dissociação de amoníaco em um estágio conectado a montante na linha de gás de escape, de tal forma que os componentes de instalação necessários neste caso possam ser integrados facilmente na estrutura convencional de um motor de combustão interna. Neste caso, é particularmente possível assegurar que para os componentes necessários para os componentes de instalação para o aquecimento do aditivo, seja suficiente um espaço de instalação o menor possível. Além disso, a solução técnica, de acordo com a invenção, assegura que será feito um aquecimento do aditivo suficiente e eficaz inclusive em estados operacionais críticos do motor de combustão interna com temperaturas de gás de escape baixas.
[0009] A tarefa que serve de base à invenção, é solucionada com auxílio de um motor de combustão interna com um sistema de gás de escape, de acordo com a concretização técnica indicada na reivindicação 1. Formas vantajosas de concretização da invenção são objeto das reivindicações dependentes e são mais detalhadamente esclarecidas na descrição a seguir sob referência ás figuras.
[0010] A invenção refere-se a um motor de combustão interna com um sistema de gás de escape, ao qual pode ser conduzido gás de escape do motor de combustão interna e dentro do qual é prevista uma unidade de transferência de calor, através da qual é possível retirar calor do sistema de gás de escape, e transferi-lo para uma câmara de processo de um sistema de tratamento posterior de gás de escape. Neste caso, é adicionada uma dose de aditivo ao sistema de gás de escape que pode ser inserido na câmara de processo, proveniente de um reservatório, no qual é possível realizar pelo menos parcialmente uma alteração de estado de agregado por meio do calor retirado do sistema de gás de escape, com auxilio de uma unidade dosadora conectada a jusante às câmaras de processo no sistema de tratamento posterior de gás de escape. A invenção destaca-se pelo fato de a unidade de transferência de calor estar disposta em um retorno de gás de escape do sistema de gás de escape, ao qual pode ser conduzido gás de escape do motor de combustão interna e através do qual pelo menos uma parte do gás de escape de uma condução de ar de combustão do motor de combustão interna.
[0011] A principio o retorno de gás de escape interno representa uma possibilidade para reduzir a emissão de gás de escape, particularmente a emissão de óxido de nitrogênio. Neste caso, é misturada à quantidade de ar aspirada uma parte dos gases de escape através de uma escolha adequada dos tempos de controle de válvula, sendo que a porcentagem de oxigênio das cargas de entrada no cilindro é reduzida e com isso aumentada a capacidade especifica de calor. Isso possibilidade uma redução da temperatura de combustão e, consequentemente, uma diminuição da emissão de óxido de nitrogênio. Ao mesmo tempo, através da condução de uma parte dos gases de escape ao processo de combustão, é reduzida a quantidade de gás de escape expulso no total.
[0012] Um outro aumento de eficiência do sistema é possivel particularmente pelo fato de o gás de escape conduzido através do retorno de gás de escape à entrada de ar de combustão, é resfriado com auxilio de um trocador de calor de gás de escape correspondente. O calor retirado presente no retorno de gás de escape, pode ser utilizado, neste caso, ou para um aquecimento de motor mais rápido, particularmente na fase de partida, ou para o aquecimento de outros componentes de instalação, como aproximadamente de um sistema de tratamento posterior de gás de escape. Através do sistema, de acordo com a invenção, é possivel a utilização de um sistema de tratamento posterior de gás de escape de maneira especialmente eficaz.
[0013] A solução técnica, de acordo com a invenção, refere- se ao fato de ser retirado calor do retorno de gás de escape com auxilio de uma unidade de transferência de calor e de esse calor ser conduzido a uma câmara de processo de um sistema de tratamento posterior de gás de escape. O fundamental, neste caso, é que a câmara de processo é projetada de tal forma que pode ser conduzida a ela, um aditivo proveniente de um reservatório, cujo estado de agregado é alterado devido ao aquecimento na câmara de processo. Em seguida, o aditivo , agora transportado, pelo menos parcialmente pelo menos, para o estado em vapor e/ou gasoso, em particular o amoniaco dissociado, é adicionado à linha de gás de escape através de uma injeção correspondente. Para obter uma forma construtiva compacta, a unidade de transferência de calor é integrada diretamente no retorno de gás de escape.
[0014] Um aperfeiçoamento especial da invenção prevê que a câmara de processo disponha de meios, através dos quais é realizada a injeção de um fluxo parcial de gás de escape como fluxo portador. O fluxo portador desviado do retorno de gás de escape é injetado neste caso na câmara de processo e conduz aditivo pelo menos parcialmente transportado para o estado em vapor e/ou gasoso, para a área de outros componentes do sistema de tratamento posterior de gás de escape, nos quais o aditivo é reagido com ingredientes do gás de escape.
[0015] Em uma outra forma especifica de concretização da invenção, a câmara de processo, na qual a alteração de estado de agregado do aditivo se realiza sob dissociação de amoniaco, é diretamente integrada na unidade de transferência de calor. 0 elevado grau de integração dos componentes de instalação , unidade de transferência de calor e câmara de processo faz com que em última análise uma câmara seja projetada com economia de espaço para o pré-aquecimento de um aditivo sob dissociação de amoniaco e possa ser integrada diretamente em uma unidade de construção do motor.
[0016] Um aperfeiçoamento totalmente especial da invenção prevê que a unidade de transferência de calor e a câmara de processo sejam projetadas na forma de um trocador de calor tubo-em-tubo. Preferivelmente, neste caso, o tubo interno forma a parede delimitadora entre a unidade de transferência de calor situada externamente e a câmara de processo situada internamente. Desse modo, o fluxo de gás de escapa que circula no retorno de gás de escape é conduzido externamente na parede delimitadora ao longo da câmara de processo. Isso possibilita um aquecimento eficiente da câmara de processo e do aditivo colocado na câmara de processo. Trata-se, preferivelmente, no caso do aditivo colocado na câmara de processo, de um aditivo fluido, particularmente de uma solução de uréia aquosa ou de uma substância sólida, que contém pelo menos parcialmente uréia, ácido cianúrico, carbonato de amónio ou carbanato de amónio.
[0017] A concretização, de acordo com a invenção, de um retorno de gás de retorno é integrada em uma unidade de transferência de calor com câmara de processo situada internamente para a produção de um gás contendo amoniaco, assegura, por um lado, um resfriamento eficaz dos gases de escape, dentro do retorno de gás de escape e disponibiliza, por outro lado, suficientemente muita energia para a conversão do aditivo em amoniaco. Particularmente a concretização tubo- em-tubo já descrita de uma unidade de transferência de calor com câmara de processo internamente situada garante uma elevada segurança de processo em estados operacionais criticos do motor de combustão interna, também especialmente em estados operacionais, que se destacam por temperaturas de gás de escape relativamente baixas. Estados operacionais desse tipo surgem tanto na fase de partida de um motor de combustão interna como também no caso das assim chamadas cargas de dentes de serra, conforme elas ocorrem por exemplo durante o tráfego interurbano de um veiculo.
[0018] A forma de concretização preferida da invenção, que prevê a integração da câmara de processo na unidade de transferência de calor na forma de um trocador de calor tubo- em-tubo, oferece além disso a vantagem de um armazenamento de calor relativamente bom dentro da câmara de processo. As propriedades térmicas da câmara de processo, especialmente a condução térmica e consequentemente também a dissipação de calor da câmara de processo pode ser otimizadas através de uma escolha adequada do dimensionamento do tubo. Neste caso, o tubo interno que forma preferivelmente a parede delimitadora da câmara de processo, é dimensionado de tal forma que por um lado seja assegurado um aquecimento eficaz da câmara de processo ou do aditivo colocado na câmara de processo, e que por outro, também no caso de taxas de retorno de gás de escape apenas pequenas pode-se evitar com segurança um resfriamento rápido da câmara de processo.
[0019] Além disso, um aperfeiçoamento totalmente especial da invenção prevê que a parede delimitadora da câmara de processo seja revestida no lado interno pelo menos por áreas com dióxido de titânio (TÍO2) para influenciar positivamente a dissociação de um gás contendo amoniaco em relação ao aditivo.
[0020] O fluido contendo amoniaco que sai da câmara de processo, que tinha sido dissociado preferivelmente de uma solução aquosa, alternativamente de uma substância sólida, é transportado para uma unidade dosadora através de tubos e/ou mangueiras flexiveis. A principio o transporte do aditivo desde o reservatório até a câmara de processo e/ou desde a câmara de processo até a unidade dosadora é feito com auxilio de uma unidade de transporte. Na medida em que as condições de pressão no sistema de tratamento posterior de gás de escape permitem, também é possivel que o transporte do aditivo e/ou do fluido contendo amoniaco seja feito alternativamente através de uma queda de pressão no sistema.
[0021] A unidade dosadora fica disposta no sistema de tratamento posterior de gás de escape de tal forma que seja feita uma injeção do fluido contendo amoniaco na linha de gás de escape na área dos catalisadores de redução. No caso de um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, a unidade dosadora no ponto de injeção na linha de gás de escape dispõe de um bico injetor Venturi. Ao prever um bico injetor Venturi, é feita uma distribuição do fluido contendo amoniaco especialmente rápida e uniforme, na linha de gás de escape. Conforme já inicialmente descrito, o amoniaco injetado na área dos catalisadores de redução, produz a conversão de óxidos de nitrogênio e oxigênio em nitrogênio e água.
[0022] Em um outro arranjo vantajoso da invenção, é conduzido à câmara de processo pelo menos parcialmente ar ambiente, adicionalmente ao aditivo. O ar retirado do ambiente é aspirado, neste caso, com auxílio de uma unidade de ventilador correspondente e injetado para dentro da câmara de processo. Com auxílio de um comando central, a dosagem de ar é regulada na câmara de processo em função dos parâmetros operacionais do motor de combustão interna e/ou do sistema de tratamento posterior de gás de escape.
[0023] A retirada do aditivo do reservatório assim como sua introdução na câmara de processo são feitas preferivelmente reguladas por quantidade. Também neste caso, em uma unidade de controle central são inseridos campos característicos, de forma que a dosagem do aditivo seja feita em função dos parâmetros operacionais do motor de combustão interna e/ou do sistema de tratamento posterior de gás de escape.
[0024] Em uma outra forma de concretização totalmente especial da invenção, a unidade de transferência de calor integrada no retorno de gás de escape, que assegura um aquecimento da câmara de processo, fica disposta em série com pelo menos uma outra unidade de transferência de calor. Pelo menos uma outra unidade de transferência de calor disposta adicionalmente em relação ao retorno de gás de escape possibilita uma retirada de calor adicional e, portanto, um resfriamento do gás de escape no retorno de gás de escape. Desse modo, é possível aquecer outros componentes do sistema de tratamento posterior de gás de escape, outros dissipadores de calor da unidade de acionamento e/ou de um veículo acionado com a unidade de acionamento. Um resfriamento desse tipo do gás de escape no retorno de gás de escape é feito pelo menos parcialmente e preferivelmente em função de determinados parâmetros operacionais da unidade de acionamento do sistema de tratamento posterior de gás de escape e/ou do veículo acionado com a unidade de acionamento. Um aperfeiçoamento especial prevê, nesse contexto, que por meio do calor retirado adicionalmente do retorno de gás de escape, sejam aquecidos os catalisadores previstos em um sistema de tratamento posterior de gás de escape, tais como catalisadores de redução, catalisadores de hidrólise e/ou catalisadores de oxidação, especialmente em estados operacionais, nos quais a temperatura do gás de escape que circunda os catalisadores é baixa, como por exemplo no caso de um veiculo que trafega pela cidade.
[0025] A seguir, a invenção é mais detalhadamente esclarecida com auxilio de um exemplo de concretização sem com isso restringir a ideia inventiva geral, sob referência à figura. A figura ilustrada mostra esquematicamente o retorno de gás de escape do sistema de gás de escape no caso de um motor de combustão interna de um veiculo utilitário.
[0026] A figura mostra esquematicamente o motor de combustão interna 1 de um veiculo utilitário com um sistema de gás de escape 2, que dispõe de um retorno de gás de escape 3, por meio do qual é retirado pelo menos um fluxo parcial de gás de escape que sai do motor de combustão interna 1, e o suprimento de ar de combustão do motor de combustão interna é novamente conduzido. Dentro do retorno de gás de escape 3 é prevista uma unidade de transferência de calor 4, com auxilio da qual pode ser retirado calor do gás de escape presente dentro do retorno de gás de escape 3, o gás de escape, situado dentro do retorno de gás de escape 3 pode ser resfriado também.
[0027] Na unidade de transferência 4 é integrada uma câmara de processo 5, sendo que a parede delimitadora externa 6 da câmara de processo 5 fica em contato com o gás de escape que circula pelo retorno de gás de escape 4. A unidade de transferência de calor 4, assim como a câmara de processo 5 são projetadas na forma de um trocador de calor tubo-em-tubo, sendo que o canal de circulação formado entre o tubo externo 7 e o tubo interno, serve para conduzir o gás de escape presente no retorno de gás de escape, e o tubo interno forma a parede delimitadora externa 6 da câmara de processo 5. 0 tubo externo 7 serve portanto para conduzir o gás de escape e o tubo interno para alojar a câmara de processo 5.
[0028] Além disso, é previsto um reservatório 8, no qual é armazenada uma solução de uréia aquosa. A solução de uréia aquosa empregada dispõe de uma porcentagem de uréia de 32,5% (DIN 7070/AUS32) e é conhecida sob o nome comercial AdBlue®. Na área do reservatório é prevista uma unidade de transporte 9 projetada como bomba, através da qual a solução de uréia aquosa pode ser conduzida de dentro do reservatório 8, passando pelos condutos ou mangueiras flexiveis e um ponto de entrada 10, indo para dentro da câmara de processo 5. A dosagem da solução de uréia aquosa na câmara de processo 5 é feita com regulagem de quantidade e é regulada através de uma unidade de controle central 11.
[0029] Adicionalmente, uma unidade de ventilador 12 é prevista com uma válvula de retenção 13, de tal forma que à câmara de processo 5 possa ser conduzido ar ambiente, adicionalmente à solução de uréia aquosa. Dependendo dos parâmetros operacionais do motor de combustão interna 1, assim como do sistema de tratamento posterior de gás de escape 14, é feita a dosagem de solução de uréia, considerando-se os campos característicos armazenados na unidade de controle central 11, e/ou o ar ambiente aspirado através do ventilador na câmara de processo 5. Adicionalmente ou alternativamente à injeção de ar ambiente, é introduzido, conforme mostra a figura, um fluxo parcial de gás de escape de dentro do retorno de gás de escape com auxilio de meios de injeção 22, para dentro da câmara de processo 5. 0 fluxo portador 5 leva o gás contendo amoniaco, que se forma dentro da câmara de processo, consigo e assegura assim seu transporte até os componentes conectados a jusante do sistema de tratamento posterior de gás de escape.
[0030] O gás de escape quente que circula pelo retorno de gás de escape , graças ao conato com a parede delimitadora externa 6 da câmara de processo 5, aquece o compartimento interno 15 da câmara de processo 5, cuja temperatura aumenta até um valor de aproximadamente 200° C. Esse aquecimento da câmara de processo 5 produz ao mesmo tempo um aquecimento da solução de uréia aquosa colocada na câmara de processo 5. Devido a esse aquecimento realiza-se finalmente a dissociação de um gás contendo amoniaco. O gás contendo amoniaco produzido desse modo circular saindo da câmara de processo 5, passando pelos condutos e/ou mangueiras flexiveis até chegar a uma unidade dosadora 16, que injeta o fluxo de gás contendo amoniaco ou o amoniaco na área de um catalisador de redução 17 no sistema de gás de escape 2. Para obter uma distribuição a mais ininterrupta e eficaz possivel do gás contendo amoniaco ou do amoniaco, a unidade dosadora 16 dispõe de um bico 18 projetado como bico de Venturi, que se estende para dentro do sistema de gás de escape 2 pela abertura de fluxo de saida. A aplicação de um bico de Venturi 18 é feita sempre quando as condições de pressão no sistema assim o exijam.
[0031] Dentro do sistema de gás de escape 2 encontram-se opcionalmente unidades filtrantes ou separadoras de particulas e/ou outros catalisadores. No exemplo de concretização esclarecido em conexão com a figura ilustrada, a injeção do gás contendo amoniaco ou do amoniaco é feita entre um separador de particulas 19 e o catalisador de redução subsequente 17 (Cat.SCR). A injeção do gás contendo amoniaco ou do amoniaco no sistema de gás de escape 2 é feita de acordo com o principio do carburador, sendo que é empregado preferivelmente um bico 18 projetado como bico de Venturi no ponto de injeção.
[0032] Dentro da câmara de processo 5 a solução de uréia aquosa se decompõe sob temperaturas de aproximadamente 200° C formando amoniaco e dióxido de carbono. Após a injeção no sistema de gás de escape 2, o amoniaco presente no gás contendo amoniaco, na superficie cerâmica especial do catalisador feito de óxido de titânio, tungsténio e vanádio, se liga aos óxidos de nitrogênio presentes no gás de escape, oxida com o oxigênio e forma com auxilio do catalisador de oxidação os componentes de ar nitrogênio e água.
[0033] Além do trocador de calor tubo-em-tubo 4,5 com a câmara de processo 5 integrada para a dissociação de um gás contendo amoniaco um outro transmissor de calor 20 é integrado no retorno de gás de escape 5 do motor de combustão interna 1. Com relação ao sentido de circulação no retorno de gás de escape o trocador de calor tubo-em-tubo 4,5 e o outro transferidor de calor 20 ficam conectados um atrás do outro em série. Com auxilio do outro transferidor de calor 20 o é novamente retirado calor do gás de escape que sai do trocador de calor tubo-em-tubo 4,5, no retorno de gás de escape 3 e transportado para um meio portador de calor que circular por um outro transferidor de calor 20.
[0034] Dentro do retorno de gás de escape 3 se realiza portanto um resfriamento de dois estágios do gás de escape. 0 calor retirado por meio do outro transferidor de calor 20 do retorno de gás de escape 3 pode a principio ser disponibilizado a uma pluralidade de componentes de instalação dentro de um veiculo. Preferivelmente, esse calor, é conduzido particularmente dentro da fase de partida do motor de combustão interna 1 no caso de outros estados operacionais criticos aos catalisadores presentes no gás de escape para manter ou trazer este por um periodo operacional satisfatório até temperaturas operacionais necessárias para as reações. Lista de sinais de referência 1 Motor de combustão interna 2 Sistema de gás de escape 3 Retorno de gás de escape 4 Unidade de transferência de calor 5 Câmara de processo 6 Parede delimitadora externa da câmara de processo (tubo interno) 7 Tubo externo 8 Reservatório 9 Unidade de transporte 10 Ponto de entrada 11 Unidade de controle 12 Unidade de ventilador 13 Válvula de retenção 14 Sistema de tratamento posterior de gás de escape 15 Compartimento interno da câmara de processo 16 Unidade dosadora 17 Catalisador de redução 18 Bico 19-Separador de partículas 20 Outro transferidor de calor 21 Suprimento de ar de combustão 22 Injeção de fluxo de gás de escape como fluxo portador
Claims (7)
1. Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape, no qual pode ser introduzido gás de escape do motor de combustão interna e dentro do qual está prevista uma unidade de transferência de calor, através da qual pode ser retirado calor do sistema de gás de escape e o qual pode ser colocado na câmara de processo de um sistema de tratamento posterior de gás de escape, podendo ser adicionado ao sistema de gás de escape um aditivo vindo de um reservatório, que pode ser colocado dentro da câmara de processo, no qual pode ser produzida uma alteração de estado de agregado pelo menos parcial por meio do calor retirado do sistema de gás de escape, com auxilio de uma unidade dosadora conectada a jusante da câmara de processo no sistema de tratamento posterior de gás de escape, caracterizado pelo fato de a unidade de transferência de calor (4) ficar alojada em um retorno de gás de escape (3) do sistema de gás de escape (2), no qual pode ser introduzido gás de escape do motor de combustão interna (1) e através do qual pelo menos uma parte do gás de escape pode ser conduzida a um suprimento de ar de combustão (21) do motor de combustão interna (1) .
2. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aditivo ser uma substância, na qual pode ser feita uma dissociação de amoniaco pela condução de calor.
3. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o aditivo apresentar uma substância sólida, na qual pode ser feita uma dissociação de amoniaco pela condução de calor.
4. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de a câmara de processo (5) estar alojada dentro da unidade de transferência de calor (4).
5. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de a unidade de transferência de calor (4) e a câmara de processo (5) serem projetados na forma de um transferidor de calor tubo-em-tubo, cujo tubo interno forma uma delimitação externa (8) da câmara de processo (5).
6. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de estar prevista uma unidade de ventilador (12), através da qual pode ser conduzido ar retirado do ambiente à câmara de processo (5) .
7. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a câmara de processo (5) dispor de pelo menos um ponto de entrada (22), através do qual pode ser introduzido pelo menos um fluxo parcial do gás de escapa presente no retorno de gás de escape (3) , dentro da câmara de processo (5).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008014852A DE102008014852A1 (de) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem, dem mittels einer Dosiereinheit ein Zusatzstoff zudosierbar ist |
| DE102008014852.0 | 2008-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0900652A2 BRPI0900652A2 (pt) | 2009-12-01 |
| BRPI0900652B1 true BRPI0900652B1 (pt) | 2020-08-04 |
Family
ID=40972964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0900652-4A BRPI0900652B1 (pt) | 2008-03-18 | 2009-03-18 | Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2107223B1 (pt) |
| CN (1) | CN101539048B (pt) |
| AT (1) | ATE531906T1 (pt) |
| BR (1) | BRPI0900652B1 (pt) |
| DE (1) | DE102008014852A1 (pt) |
| PL (1) | PL2107223T3 (pt) |
| RU (1) | RU2418189C2 (pt) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8683790B2 (en) * | 2009-11-10 | 2014-04-01 | GM Global Technology Operations LLC | Nozzle diffuser mixer |
| DE102011118652A1 (de) * | 2011-11-16 | 2013-05-16 | Emitec France S.A.S | Fördereinheit zur Förderung eines flüssigen Additivs |
| DE102012107430A1 (de) | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Verfahren zum Betrieb einer Dosiervorrichtung |
| CN103114897B (zh) * | 2013-01-30 | 2016-08-03 | 吉林省众鑫汽车装备有限公司 | 一种机动车尾气处理器 |
| CN103437866B (zh) * | 2013-07-25 | 2015-07-29 | 吉林大学 | 为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置 |
| DE102017201815B4 (de) | 2017-02-06 | 2018-08-23 | Audi Ag | Abgasanlage und Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage |
| CN112412590B (zh) * | 2020-11-21 | 2021-08-27 | 山东艾泰克环保科技股份有限公司 | 一种汽车用防尿素冷冻结晶的集成式尿素箱 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3422175A1 (de) | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Julius Dr. 8000 München Kern | Verfahren zur beimischung von ammoniak zu saure schadstoffe enthaltenden abgasen oder luft |
| DE4200514A1 (de) | 1992-01-11 | 1993-07-15 | Asea Brown Boveri | Verfahren zur katalytischen entstickung von abgasen |
| RU2027879C1 (ru) * | 1992-06-16 | 1995-01-27 | Акционерное общество "Новатор" | Двигатель внутреннего сгорания |
| US6361754B1 (en) * | 1997-03-27 | 2002-03-26 | Clean Diesel Technologies, Inc. | Reducing no emissions from an engine by on-demand generation of ammonia for selective catalytic reduction |
| DE19719998C2 (de) * | 1997-05-13 | 2003-10-30 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Stickoxidreduktion im Abgas einer Verbrennungseinrichtung |
| US6399034B1 (en) * | 1997-05-14 | 2002-06-04 | Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co. | Process for reducing nitrogen oxides on SCR catalyst |
| DE19960976C2 (de) * | 1999-12-17 | 2002-01-24 | Karlsruhe Forschzent | Vorrichtung zur katalysierten Reduktion von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungsmaschine |
| US7409823B2 (en) * | 2003-06-30 | 2008-08-12 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for delivery of supplemental material to an exhaust gas feedstream with supplemental air assistance |
| JP3751962B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2006-03-08 | 日産ディーゼル工業株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
| US7117669B2 (en) * | 2004-05-05 | 2006-10-10 | Eaton Corporation | Temperature swing adsorption and selective catalytic reduction NOx removal system |
| JP2007182804A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| AT503458B1 (de) * | 2006-04-03 | 2008-09-15 | Man Nutzfahrzeuge Oesterreich | Abgasanlage einer antriebseinheit für ein kraftfahrzeug mit abgasrückführung |
| SE530582C2 (sv) * | 2006-11-29 | 2008-07-08 | Scania Cv Ab | Arrangemang och metod hos en överladdad förbränningsmotor |
| WO2008065390A1 (en) * | 2006-12-01 | 2008-06-05 | Imi Vision Limited | Exhaust gas treatment |
-
2008
- 2008-03-18 DE DE102008014852A patent/DE102008014852A1/de not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-02-18 AT AT09002265T patent/ATE531906T1/de active
- 2009-02-18 PL PL09002265T patent/PL2107223T3/pl unknown
- 2009-02-18 EP EP09002265A patent/EP2107223B1/de active Active
- 2009-03-17 RU RU2009109682/06A patent/RU2418189C2/ru active
- 2009-03-18 BR BRPI0900652-4A patent/BRPI0900652B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-03-18 CN CN2009101268238A patent/CN101539048B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009109682A (ru) | 2010-09-27 |
| CN101539048A (zh) | 2009-09-23 |
| EP2107223A1 (de) | 2009-10-07 |
| ATE531906T1 (de) | 2011-11-15 |
| BRPI0900652A2 (pt) | 2009-12-01 |
| RU2418189C2 (ru) | 2011-05-10 |
| EP2107223B1 (de) | 2011-11-02 |
| CN101539048B (zh) | 2012-07-11 |
| DE102008014852A1 (de) | 2009-09-24 |
| PL2107223T3 (pl) | 2012-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104847460B (zh) | 用于净化柴油发动机废气的方法 | |
| US10060319B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP6395824B2 (ja) | 選択的触媒還元装置の還元剤熱分解システム | |
| BRPI0900652B1 (pt) | Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape | |
| CN111527288B (zh) | 具有混合动力推进系统的车辆的启动方法 | |
| JP2008267682A (ja) | 流体加熱装置ならびにそれを備えた排気後処理装置 | |
| BRPI0900348B1 (pt) | dispositivo para a conversão de componentes de gás de escape de um motor de combustão interna | |
| BR112019011172A2 (pt) | processo para a redução de óxidos de nitrogênio e para preparação de carbamato de amônio, aparelho, sistema combustor e veículo | |
| BR112016018043B1 (pt) | Sistema de redução catalítica seletiva, e, método para reduzir a quantidade de óxidos de nitrogênio formados no escape de um motor | |
| BR112016019709B1 (pt) | Método para a limpeza dos gases de escape de um motor de ignição de compressão | |
| CN108350787B (zh) | 具有还原剂喷射模块的冷却装置的选择性发动机冷却系统 | |
| KR101867367B1 (ko) | 요소수 미립화 촉진을 위한 선박용 scr 시스템 | |
| US11867111B2 (en) | Valve arrangement for split-flow close-coupled catalyst | |
| US9644515B2 (en) | Gaseous ammonia injection system | |
| CN114263517A (zh) | 一种排气后处理系统、其控制方法及车辆 | |
| KR101476757B1 (ko) | 배기가스 정화 시스템 | |
| CN117569898A (zh) | 一种具备预混合功能的高能尿素喷射系统 | |
| CN111156070A (zh) | 具有带有混合加热的车载氨反应器的汽车排气后处理系统 | |
| CN106164431B (zh) | 用于废气处理系统的加热系统 | |
| DK201970656A1 (en) | Injector for injecting a gaseous reducing agent into the exhaust gas stream of an internal combustion engine | |
| KR20140076769A (ko) | 배기가스 정화 시스템 | |
| KR102320147B1 (ko) | 환원제 믹싱 장치 및 이를 갖는 선택적 촉매 환원 시스템 | |
| BR112021022142B1 (pt) | Sistema de pós-tratamento e método |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: MAN TRUCK AND BUS AG (DE) Free format text: NOME ALTERADO DE: MAN NUTZFAHRZEUGE AG |
|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 04/08/2020, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
|
| B21F | Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time |
Free format text: REFERENTE A 16A ANUIDADE. |
|
| B24J | Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12) |
Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2822 DE 04-02-2025 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |