ES2278677T3 - Inyector para aparato de purificacion de los gases de escape de un motor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de escape que comprende un inyector (10a) para inyectar combustible como agente reductor, en un conducto de escape (18) formado entre un motor y un convertidor catalítico, en un aparato de purificación de gases de escape del motor, para purificar gases de escape del motor mediante el convertidor catalítico montado en el conducto de escape (18) del motor, donde el inyector (10a) incluye, en un extremo en punta de este, un protector (53b) para impedir que una boquilla de inyección (53a) del inyector (10a), sea expuesta directamente a un flujo de gases de escape (14) del motor, donde el protector (53b) incluye una pared de incidencia (53c), sobre la que incide el combustible inyectado desde la boquilla de inyección (53a), caracterizado porque el protector (53b) tiene una forma cilíndrica con su extremo en punta cerrado, la pared de incidencia (53c) está formada en el extremo en punta del protector (53b), para situarse frente a la boquilla de inyección (53a), y el protector (53b) tiene además una abertura (53d) formada en la parte del extremo en punta de una pared lateral del protector (53b), para descargar el combustible desde el protector (53b) al conducto de escape (18).
Description
Inyector para aparato de purificación de los
gases de escape de un motor.
La invención se refiere, en general, a un
sistema de escape que comprende un inyector para un motor de
combustión.
Los gases de escape descargados directamente
desde un motor, incluyen óxidos de nitrógeno (en adelante aludidos
simplemente como NOx). Puesto que los NOx contaminan la atmósfera,
los gases de escape deben ser purificados antes de ser descargados
a la atmósfera. Retirar NOx con un convertidor catalítico utilizando
hidrocarburos (en adelante aludido simplemente como HC) como agente
reductor, es conocido como técnica de retirar NOx en los gases de
escape. También hay HC incluidos en los gases de escape del motor,
pero su cantidad es pequeña (particularmente pequeña en un motor
diesel), lo que tiene como resultado una pobre eficiencia de la
reducción, en el convertidor catalítico. A la vista de esto, se
describe tecnología para mejorar la eficiencia en la reducción, del
convertidor catalítico, por ejemplo en la Publicación de Patente
Japonesa Pendiente de Examen Número 4-358 716. En
esta tecnología se introduce un agente reductor (por ejemplo
combustible del motor, alcohol o similar) en los gases de escape
del motor, para incrementar la cantidad de HC, mejorando de ese modo
la eficiencia en la reducción, del convertidor catalítico.
Se describirá, a modo de ejemplo, un aparato de
purificación de gases de escape del motor, relacionado con la
mencionada tecnología relacionada, ahora con referencia a las
figuras 1 y 2. La figura 1 es una ilustración de un aparato de
purificación de gases de escape del motor. La figura 2 es una vista
en sección transversal, de un inyector y un conducto de escape (en
la ilustración de la figura 2, se omite una pared en el lado opuesto
del conducto de escape 118. Lo mismo aplica a los siguientes
dibujos). Los gases de escape 114 del motor fluyen de derecha a
izquierda en la figura 2. Para el inyector 110, el lado derecho del
inyector 110 corresponde al lado corriente arriba, y el lado
izquierdo de este corresponde al lado corriente abajo en la figura
2.
Como se muestra en la figura 1, los gases de
escape 114 del motor, resultantes de la combustión en una cámara de
combustión 113 del motor 112, son descargados a un conducto de
escape 118. El inyector 110 está montado en el conducto de escape
118. Como se muestra en la figura 2, hay un asiento 125 montado en
el extremo en punta del inyector 110 (al fondo de la figura 2), y
hay formada una boquilla inyección 125a en el asiento 125. Hay
formado un conducto de comunicación, entre una abertura de
suministro de combustible 126 y el asiento 125, y se suministra
combustible comprimido desde una bomba de combustible 124 a la
abertura de suministro de combustible 126. Mientras no es excitado
un solenoide 134, una bola 132a montada en el extremo en punta de
una válvula 132, es presionada contra el asiento 125 mediante un
resorte 127, cerrando la boquilla de inyección 125a. Cuando el
solenoide 134 es excitado, mediante energía eléctrica suministrada
desde un circuito de control eléctrico (no mostrado) que controla
el aparato de purificación de gases de escape del motor, se genera
fuerza magnética, mediante la que la válvula 132 se mueve hacia
arriba en la figura 2. Como resultado, se produce una separación
entre la bola 132a de la válvula 132 y el asiento 125, y el
combustible es inyectado desde la boquilla de inyección 125a al
conducto de escape 118.
El combustible así inyectado en forma
pulverizada, desde el inyector 110 a los gases de escape 114 del
motor que fluyen a través del conducto de escape 118, se mezcla con
los gases de escape 114 del motor, incrementando la cantidad de HC
en los gases de escape 114. Los gases de escape 114 del motor que
incluyen la cantidad de HC incrementada, pasan después a través de
un convertidor catalítico 116, en el que se retira NOx por
reducción, desde los gases de escape 114 del motor. Los gases de
escape 114 del motor así purificados, son descargados a la
atmósfera.
La boquilla de inyección 125a formada en la
punta del inyector 110 del aparato convencional de purificación de
gases de escape del motor, está expuesta directamente al flujo de
los gases de escape 114 del motor, que incluye minúsculas
partículas de hollín. Por lo tanto, durante el funcionamiento
continuado del motor, el hollín incluido en los gases de escape 114
del motor se adhiere progresivamente la boquilla de inyección 125a,
lo que tiene como resultado la obstrucción de la boquilla de
inyección 125a.
El documento DE 198 06 265 C1 describe un
sistema de inyección, para inyectar un agente reductor en un flujo
de gases de escape, de un motor de combustión, corriente arriba
respecto de un catalizador. El sistema comprende una válvula
electromagnética, que está controlada por una unidad de control de
forma que es inyectada una cantidad suficiente de agente reductor,
al flujo de gases de escape. Para mejorar la atomización del agente
reductor inyectado se proporciona una pared de incidencia, donde la
boquilla de inyección y la pared de incidencia están localizadas de
forma que el agente reductor es inyectado a través de la boquilla de
inyección, para incidir en la pared de incidencia. Después de la
incidencia en la pared de incidencia, el agente reductor atomizado
se mezcla con los gases de escape, y es introducido en el
catalizador.
El documento GB 2 190 428 A revela un inyector
con un protector y dos paredes de incidencia.
El documento EP 1 138 891 A2 revela un sistema
de escape, que comprende un inyector para inyectar un agente
reductor en el flujo de gases de escape, de un motor de combustión.
Para mejorar la atomización del agente reductor inyectado, se
proporciona un canal de desviación que está inclinado con respecto a
la dirección real del inyector. El canal de desviación está
localizado de forma que la pulverización es inyectada hacia una
dirección corriente abajo, apuntando al centro del conducto de
escape, para conseguir una mezcla suficiente del agente reductor de
los gases de escape.
El objetivo subyacente a la invención es
proporcionar un sistema de escape, que comprende un inyector para
un motor de combustión, que permite que el agente reductor inyectado
sea suficientemente atomizado, y que se establezca una fina
pulverización de un agente reductor, y permite que entre en el
conducto de escape de forma esparcida.
Este objetivo se consigue mediante las
características de la reivindicación 1. De acuerdo con la invención,
la pared de incidencia del sistema de escape conduce directamente a
la abertura del inyector, permitiendo al agente reductor atomizado
y dispersado, entrar en el flujo de gases de escape. Esto asegura
que el agente reductor atomizado entra en el conducto de gases de
escape, en disposición esparcida, evitando que una parte del agente
reductor se adhiera a la pared de incidencia y no alcance el
conducto de gases de escape, en la deseada forma esparcida. El
efecto deseado se basa en la característica de que la pared de
incidencia conduce directamente a la abertura del conducto de gases
de escape.
En las reivindicaciones secundarias se menciona
otras características ventajosas.
De acuerdo con la invención, un inyector inyecta
un agente reductor en un conducto de escape formado entre un motor
y un convertidor catalítico, en un aparato de purificación de gases
de escape del motor, para purificar gases de escape del motor
mediante el convertidor catalítico montado en el conducto de escape
del motor. El inyector incluye, en un extremo en punta, un
protector para impedir de una boquilla de inyección del inyector
sea expuesta directamente a un flujo de gases de escape del
motor.
De acuerdo con el inyector, el protector se
proporciona en el extremo en punta del inyector. Por lo tanto, la
boquilla de inyección no está expuesta directamente al flujo de
gases de escape del motor, impidiendo que el hollín contenido en
los gases de escape del motor se adhiera a la boquilla de inyección.
Así, esta estructura es capaz de impedir la obstrucción de la
boquilla de inyección, del inyector, que resulta de la adhesión del
hollín.
De acuerdo con la invención el protector incluye
una pared de incidencia, sobre la que incide el agente reductor
inyectado desde la boquilla de inyección.
En el inyector, la pared de incidencia sobre la
que incide el agente reductor inyectado desde la boquilla de
inyección, está formada en el protector. El agente reductor
inyectado desde la boquilla de inyección en forma pulverizada, es
atomizado en partículas más finas, tras incidir en la pared de
incidencia. Como resultado, el agente reductor se mezcla más
uniformemente con los gases de escape del motor. El protector puede
incluir una pared que rodea por completo la boquilla de inyección
de inyector. Puesto que la boquilla de inyección está completamente
rodeada por la pared, se puede impedir que los gases de escape del
motor alcancen la boquilla de inyección, desde el lado corriente
abajo del protector. Como resultado, puede impedirse con más
fiabilidad la adhesión del hollín a la boquilla de inyección. Puede
determinarse una longitud de proyección y un diámetro interno de la
pared cilíndrica del protector, de forma que el agente reductor
inyectado desde la boquilla de inyección no pueda contactar una
superficie periférica interna de la pared cilíndrica.
En el inyector, la boquilla de inyección puede
proporcionarse fuera de una superficie de la pared interna del
conducto de escape, de forma que solo el proyector se proyectará en
el conducto de escape. Esto impide que el cuerpo de inyector esté
expuesto a los gases de escape del motor, mediante lo que puede
impedirse el incremento de temperatura en el cuerpo del
inyector.
Se describe la invención con mayor detalle, con
respecto a las realizaciones preferidas de la invención.
La figura 1 es una ilustración de un aparato
convencional de purificación de gases de escape del motor;
la figura 2 es una vista en sección transversal,
de un inyector convencional y un conducto de escape;
la figura 3 es una vista en sección transversal,
de la parte extrema de la punta de un inyector acorde con la
realización de la invención.
En lo que sigue, se describirá un inyector
acorde con la realización de la invención, con referencia a la
figura 3. La figura 3 es una vista en sección transversal, de una
parte del extremo en punta del inyector y el conducto de
escape.
Como se muestra en la figura 3, en el inyector
10a de la realización, un protector 53b tiene una forma cilíndrica,
con su extremo en punta cerrado. Hay una pared de incidencia 53c
formada en el extremo en punta del protector 53b (es decir, en la
localización opuesta a la boquilla de inyección 53a), de forma que
incide sobre este combustible inyectado 55. La pared de incidencia
53c está inclinada con respecto a la dirección axial del inyector
10a. El ángulo de inclinación de la pared incidencia 53c, se
determina de forma que el combustible que incide en la pared
incidencia 53c está dirigido hacia el lado corriente abajo de los
gases de escape 14 del motor, y hacia el centro del conducto de
escape 18.
En correspondencia con la pared de incidencia
53c hay una abertura 53d, para la descarga del combustible desde el
protector 53b al conducto de escape 18, formada en la parte extrema
de la punta de la pared lateral del protector 53b, corriente abajo
(localizada corriente abajo respecto de los gases de escape 14 del
motor). La abertura 53d está dimensionada de forma que el flujo de
combustible no puede incidir sobre la pared interna del protector
53b, después de incidir en la pared incidencia 53c.
En el inyector 10a que tiene una estructura
semejante, el combustible 55 inyectado desde la boquilla de
inyección 53a en forma pulverizada, es atomizado en partículas más
finas cuando incide en la pared de incidencia 53c. Como resultado,
el combustible 55 se dirige hacia el lado corriente abajo de los
gases de escape 14 del motor, y hacia el centro del conducto de
escape 18. Así, el combustible 55 es descargado desde la abertura
53d formada en la parte extrema de la punta de la pared lateral del
protector 53b, al conducto de escape 18, y se mezcla con los gases
de escape 14 del motor. Puesto que el flujo de combustible es
descargado desde el protector 53b al conducto de escape 18, como
partículas más finas después de incidir en la pared incidencia 53c,
el combustible se mezcla más uniformemente con los gases de escape
14 del motor. Además, puesto que el combustible descargado desde el
protector 53b fluye en la misma dirección que los gases de escape 14
del motor, hacia el centro del conducto de escape, es mezclado
eficientemente con los gases de escape 14 del motor, sin adherirse
a la superficie de la pared interna del conducto de escape 18.
Claims (6)
1. Un sistema de escape que comprende un
inyector (10a) para inyectar combustible como agente reductor, en
un conducto de escape (18) formado entre un motor y un convertidor
catalítico, en un aparato de purificación de gases de escape del
motor, para purificar gases de escape del motor mediante el
convertidor catalítico montado en el conducto de escape (18) del
motor, donde el inyector (10a) incluye, en un extremo en punta de
este, un protector (53b) para impedir que una boquilla de inyección
(53a) del inyector (10a), sea expuesta directamente a un flujo de
gases de escape (14) del motor, donde el protector (53b) incluye una
pared de incidencia (53c), sobre la que incide el combustible
inyectado desde la boquilla de inyección (53a), caracterizado
porque el protector (53b) tiene una forma cilíndrica con su extremo
en punta cerrado, la pared de incidencia (53c) está formada en el
extremo en punta del protector (53b), para situarse frente a la
boquilla de inyección (53a), y el protector (53b) tiene además una
abertura (53d) formada en la parte del extremo en punta de una pared
lateral del protector (53b), para descargar el combustible desde el
protector (53b) al conducto de
escape (18).
escape (18).
2. Un sistema de escape acorde con la
reivindicación 1, caracterizado porque el protector (53b)
incluye una pared cilíndrica, donde la longitud de proyección y el
diámetro interno de la pared cilíndrica del protector (53b), se
fijan de forma que el agente reductor inyectado desde la boquilla de
inyección (53a) no pueda contactar con una superficie periférica
interna de la pared cilíndrica.
3. Un sistema de escape acorde con las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la boquilla de
inyección (53a) está provista fuera de una superficie de la pared
interna del conducto de escape, de forma que solo el protector
(53b) se proyecta en el conducto de escape en (18).
4. Un sistema de escape acorde con la
reivindicación 1, caracterizado porque una superficie de
pared, de la pared de incidencia (53c), está formada de modo que el
agente reductor fluye hacia un lado corriente abajo respecto del
conducto de escape (18) del motor, después de incidir sobre la pared
incidencia (53c).
5. Un sistema de escape acorde con la
reivindicación 4, caracterizado porque la pared de incidencia
(53c) está inclinada con respecto a una dirección axial del
inyector (10a), de forma que el agente reductor atomizado mediante
la incidencia en la pared incidencia (53c), es dirigido hacia un
lado corriente abajo de los gases de escape, y hacia un centro del
conducto de escape (18).
6. Un sistema de escape acorde con las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el protector
(53b) está montado de forma desmontable en el inyector (10).
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