ES2657082A1 - Equipo de recuperación de energía de gases procedentes de la combustión - Google Patents
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Abstract
Equipo de recuperación de energía de gases procedentes de la combustión.#La invención describe un equipo de recuperación de energía de gases procedentes de la combustión en un motor de combustión interna. El motor de combustión interna comprende un bloque motor y un sistema de posttratamiento para gases procedentes de la combustión. El equipo de recuperación de energía está dispuesto aguas abajo del sistema de post-tratamiento y comprende un primer turbogrupo compuesto por una primera turbina y un primer compresor para recuperar energía de los gases evacuados a la atmósfera; un eyector para recuperar energía de los gases recirculados; y un compresor adicional. De este modo se aumenta la presión de los gases de admisión al motor de combustión aprovechando energía de los gases procedentes de la combustión tanto evacuados a la atmósfera como recirculados.
Description
El bloque motor (1) puede presentar cualquier número de cilindros adecuado y cilindrada susceptible de funcionar en modo de combustión a baja temperatura (LTC), en particular de tipo RCCI. Este tipo de combustión es especialmente exigente desde el punto de vista del cumplimiento de la normativa de emisiones contaminantes dado que puede conducir a una elevada tasa de formación de CO y HC combinada con gases procedentes de la combustión a baja temperatura a fin de optimizar el consumo específico.
El sistema de post-tratamiento (2) para gases procedentes de la combustión se encuentra ubicado justo después del bloque motor (1), aguas arriba de una turbina (4) (ubicación pre-turbina) que se describirá posteriormente. En esta ubicación, la temperatura de los gases procedentes de la combustión es máxima. El sistema de post-tratamiento (2) comprende al menos las funciones de filtrado de material particulado y de oxidación de CO y HC. Esto permite trabajar siempre con gases recirculados libres de hollín y garantiza que la energía química liberada en la oxidación de los hidrocarburos sin quemar se aproveche en los elementos ubicados aguas abajo de dicho sistema de post-tratamiento (2), en forma de energía tanto térmica como mecánica según el proceso llevado a cabo, y tanto para los gases recirculados como para los gases procedentes de la combustión del motor que van a evacuarse a la atmósfera.
Según realizaciones alternativas de la presente invención, también se disponen otros sistemas de posttratamiento destinados a la reducción de las emisiones de NOx, tal como ya conoce el experto en la técnica. Asimismo, la arquitectura de este sistema de post-tratamiento (2) no se encuentra particularmente limitada, y puede emplearse cualquiera de las múltiples posibilidades conocidas en la técnica anterior. Por ejemplo, puede recurrirse al empleo de un catalizador de oxidación diésel (DOC) junto con un filtro
- (8)
- del segundo turbogrupo (9). Esta segunda turbina (8) es de geometría variable para permitir regular el gasto de gases recirculados. La expansión de los gases recirculados permite obtener energía mecánica para conducir al segundo compresor
- (10)
- del segundo turbogrupo (9) en el que se aumenta la presión del aire fresco admitido por el motor. Los gases recirculados se dirigen entonces a un eyector (7) de geometría fija en el que se expanden dando lugar a su enfriamiento y al aumento de presión del aire fresco, procedente del segundo compresor (10), con el que se mezclan. Con esta configuración, el caudal de gases recirculados se regula mediante la posición de la segunda turbina (8) de geometría variable. Con ello se evita la estrangulación directa del flujo de gases recirculados en la línea de admisión, lo que reduce el trabajo de bombeo y evita la penalización del consumo.
Desde el eyector (7) la mezcla de aire fresco y gases recirculados se conduce hasta un separador de condensados
- (23)
- que protege del impacto de líquidos condensados sobre el rodete del primer compresor (20) del primer turbogrupo (5) situado a continuación. Este primer compresor (20) aumenta la presión del flujo mezclado, en lo que supone una tercera etapa de compresión, al accionarse por el trabajo mecánico proporcionado por la expansión de los gases evacuados a la atmósfera en la primera turbina (4) del primer turbogrupo (5), la cual puede ser de geometría fija (en lugar de geometría variable) por la alta relación de expansión con la que funcionará.
Esta configuración permite disponer de turbinas de pequeño tamaño dado que cada una de ellas moverá aproximadamente la mitad del flujo de gases procedentes de la combustión (alta tasa de gases recirculados en sistemas de combustión RCCI) al tiempo que los compresores en serie también serán de tamaño reducido. El segundo compresor (10)
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| BERMÏ¿¿DEZ VICENTE ET AL. Pollutants emission and particle behavior in a pre-turbo aftertreatment light-duty diesel engine. Energy ELSEVIER, AMSTERDAM, NL. Nitu Puica; Andrei Horia; Chicco Gianfranco; Fischer Daniel, 17/01/2014, Vol. 66, Páginas 509 - 522 [en línea][recuperado el 04/02/2014]. ISSN 0360-5442, (DOI: doi:10.1016/j.energy.2014.02.004) (todo el documento) * |
Also Published As
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