BR0212491B1

BR0212491B1 - alojamento disposto em um sistema de descarga de gÁs para um motor de combustço.

Info

Publication number: BR0212491B1
Application number: BRPI0212491-2A
Authority: BR
Inventors: Ragnar Glav; Michael Linden
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2010-12-14
Also published as: WO2003025356A1; KR20040044927A; KR100996511B1; AU2002330825B2; SE0103060L; EP1436490B1; KR100937763B1; BR0212491A; KR20090057130A; ATE476589T1; SE0103060D0; SE524648C2; DE60237220D1; EP1436490A1; DK1436490T3

Description

"ALOJAMENTO DISPOSTO EM UM SISTEMA DE DESCARGA DEGÁS PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E ESTADO DA TÉCNICA

A invenção refere-se a um dispositivo conversorintencionado para ser disposto em um sistema de descargapara um motor de combustão.

Futuramente, vai-se ver a introdução, pelo menosna Europa, de requisitos cada vez mais restritivos em rela-ção à liberação de emissões de veículos movidos a diesel, eoutros tipos de motores de combustão do que os motores a di-esel também estão sendo submetidos a requisitos cada vezmais fortes para uma limpeza de descarga efetiva. Para queseja possível satisfazer estes requisitos de emissão, ossistemas de descarga de veículos energizados por motores decombustão estão sendo equipados com catalisadores, cujosefeitos incluem a redução da proporção de óxidos de nitrogê-nio nos gases de descarga, e com filtros de partículas, quereduzem a proporção de partículas de fuligem nos gases dedescarga. No entanto, a introdução de componentes de limpezade descarga, tais como catalisadores e filtros de partícu-las, no sistema de descarga resulta em uma maior resistênciaao fluxo para os gases de descarga pelo sistema de descarga.Uma maior resistência ao fluxo provoca um maior consumo decombustível pelo veículo.

Além disso, os componentes de limpeza de descarga,tais como catalisadores e filtros de partículas, dispostosem um sistema de descarga não têm, de forma significativa, oefeito de um filtro de grande passagem. Isto significa que oruído de baixa freqüência, que é o elemento predominante noruído de descarga, passa quase que não amortecido pelos com-ponentes de limpeza de descarga. É, portanto, necessárioadicionar um volume de amortecimento de ruído ao sistema dedescarga, para substituir o volume ocupado pelo filtro departículas e o agente de limpeza catalítico. Os sistemas dedescarga modernos, que satisfazem crescentemente os requisi-tos de liberação de emissão, estão, portanto, ocupando cadavez mais espaço nos veículos energizados por motores de com-bustão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção é proporcionar umdispositivo conversor, que incorpora um filtro de partículase um agente de limpeza catalítico e ocupa um espaço substan-cialmente mínimo em um sistema de descarga, enquanto que, aomesmo tempo, proporcionar uma passagem com baixa resistênciaao fluxo para descarga de gases e um alto efeito de limpezada descarga.

Os objetos mencionados acima são atingidos com odispositivo conversor mencionado na introdução, que é carac-terizado pelo que é indicado na parte caracterizante da rei-vindicação 1. Como pelo menos um plano perpendicular aos di-tos fluxos paralelos estende-se em direções opostas por am-bos o filtro de partículas e o agente de limpeza catalítico,os componentes de limpeza de descarga são, desse modo, dis-postos, pelo menos parcialmente, lado a lado e não no modelousual em linha um após o outro. Os gases de descarga são le-vados pelo dispositivo conversor, via a passagem em uma pri-meira direção, pelo componente de limpeza de descarga, antesque a passagem mude de direção, de modo que os gases de des-carga são conduzidos em uma segunda direção oposta pelo ou-tro componente de limpeza de descarga. A entrada e a saídapara os gases de descarga são, desse modo, no mesmo lado dodispositivo conversor. Este posicionamento dos componentesde limpeza de descarga significa que o dispositivo conversorpode ter uma forma externa relativamente curta e compacta. 0dispositivo conversor ocupa, desse modo, pouco espaço.

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, os componentes de limpeza de descarga apresentam umaforma de seção transversal constante na direção do fluxo dosgases de descarga. Este projeto propicia um fluxo substanci-almente retilíneo dos gases de descarga pelos componentes delimpeza de descarga. Vantajosamente, o filtro de partículase o agente de limpeza catalítico são posicionados relativa-mente entre eles no invólucro, de modo que um dos ditos com-ponentes de limpeza de descarga circunda o outro componenteno dito plano. A capacidade do filtro de partículas e doagente de limpeza catalítico é relacionada aos seus volumes.O posicionamento dos componentes de limpeza de descarga, demodo que um componente circunda o outro componente, resultaem um desenho muito curto e compacto. 0 invólucro, que en-cerra os componentes de limpeza de descarga, pode ter, por-tanto, uma forma correspondentemente curta e compacta. Van-tajosamente, a parte interna dos ditos componentes apresentauma forma circular no dito plano e o outro componente se es-tende de uma maneira similar em torno do componente interno.O resultado é um projeto substancialmente compacto ótimo,com relação à capacidade dos componentes de limpeza de des-carga, e o invólucro pode ter uma forma correspondentementecompacta ótima.

De acordo com uma outra modalidade preferida dapresente invenção, o filtro de partículas é o componente ex-terno e o agente de limpeza catalítico o componente interno.Este posicionamento tem várias vantagens, por exemplo, tornarelativamente fácil encaixar os itens constituintes dentrodo invólucro, facilita o projeto de um caminho para os gasesde descarga que propicia amortecimento de ruído efetivo efacilita a disposição de qualquer possível queimador inten-cionado, quando necessário, para aumentar a temperatura dosgases de descarga, antes que atinjam o filtro de partículas.Este aumento da temperatura dos gases de descarga é, em mui-tos casos, necessário para garantir que as partículas de fu-ligem inflamem e queimem no filtro de partículas. Alternati-vamente, no entanto, o invólucro pode ser o componente ex-terno e o filtro de partículas o componente interno. Vanta-josamente, o filtro de partículas tem uma área da seçãotransversal maior do que do agente de limpeza catalítico nodito plano. O resultado é uma velocidade de fluxo ainda me-nor dos gases de descarga pelo filtro de partículas do quepelo agente de limpeza catalítico. A resistência ao fluxo énormalmente maior pelo filtro de partículas do que peloagente de limpeza catalítico, porque o filtro de partículasincorpora superfícies de retenção, que forçam os gases pelasparedes do duto. Como a resistência ao fluxo é relacionadacom a velocidade do fluxo, uma velocidade do fluxo mais bai-xa provoca menor resistência ao fluxo para os gases de des-carga pelo filtro de partículas. A resistência ao fluxo to-tal para os gases de descarga pelo dispositivo conversorpode ser, desse modo, também reduzida. A área da seçãotransversal do filtro de partículas é, de preferência, pelomenos 1,5 vezes aquela do agente de limpeza catalítico nodito plano. Vantajosamente, a área da seção transversal dofiltro de partículas é aproximadamente duas vezes aquela doagente de limpeza catalítico no dito plano.

De acordo com uma outra modalidade preferida dapresente invenção, o agente de limpeza catalítico incorporauma primeira parte de material em forma de tira incorporandosuperfícies planas, que é enrolada juntamente com uma segun-da parte de material em forma de tira incorporando superfí-cies corrugadas, formando, desse modo, um agente de limpezacatalítico que compreende dutos alongados formados entre assuperfícies planas da primeira parte de material e as super-fícies corrugadas na segunda parte de material. Este catali-sador é relativamente fácil e barato de fabricar. Vantajosa-mente, o filtro de partículas incorpora uma quarta parte dematerial alongada em forma de tira incorporando superfícieplanas, que é enrolada juntamente com uma quinta parte dematerial incorporando superfícies corrugadas, que é propor-cionada com superfícies de retenção, formando, desse modo,um filtro de partículas que compreende dutos alongados for-mados entre as superfícies planas da quarta parte de materi-al e as superfícies corrugadas da quinta parte de material,de modo que cada um dos dutos alongados incorpora pelo menosuma superfície de retenção. Este filtro de partículas éigualmente relativamente fácil e barato de fabricar. As di-tas superfícies de retenção podem ser obtidas por disposiçãode contas de um material pastoso pelas corrugações da quartaparte de material em pontos apropriados.

De acordo com uma outra modalidade preferida dapresente invenção, o filtro de partículas e o agente de lim-peza catalítico formam uma unidade combinada. Um filtro departículas e um agente de limpeza catalítico combinados po-dem ser, portanto, mais fáceis de encaixar e remover do dis-positivo conversor. Pelo menos o filtro de partículas preci-sa ser destacado para limpeza e mudança de posição a inter-valos regulares. Uma unidade combinada incorporando filtrode partículas e agente de limpeza catalítico enrolados, comomencionado acima, pode acarretar que as partes em forma detira originais do filtro de partículas e do agente de limpe-za catalítico sejam ligadas e uma unidade combinada sejaformada pelas partes em forma de tira ligadas sendo enrola-das em conjunto para formar uma unidade. Vantajosamente, aprimeira parte de material do filtro de partículas e a quar-ta parte de material do agente de limpeza catalítico são li-gadas por meio de uma terceira parte de material que forma,em um estado enrolado, uma vedação radial hermética entre ofiltro de partículas e o agente de limpeza catalítico.BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As modalidades preferidas da invenção são descri-tas abaixo por meio de exemplos, com referência aos desenhosem anexo, em que:

a Figura 1 ilustra um dispositivo conversor deacordo com uma modalidade da presente invenção;

a Figura 2 ilustra uma vista seccional ao longo dalinha A - A na Figura 1;

a Figura 3 ilustra uma entrada para um dispositivoconversor de acordo com a presente invenção;

a Figura 4 ilustra uma unidade combinada, incorpo-rando um filtro de partículas e um agente de limpeza catalí-tico, em um primeiro estágio de fabricação;

a Figura 5 ilustra a unidade combinada em um está-gio de fabricação posterior; e

a Figura 6 ilustra uma vista seccional por uma mo-dalidade alternativa de um dispositivo conversor.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DAINVENÇÃO

A Figura 1 ilustra um dispositivo conversor inten-cionado para ser disposto em um sistema de descarga para umveículo movido a diesel. O dispositivo conversor incorporaum invólucro externo 1, que tem uma forma substancialmentecilíndrica. Na Figura 1, a parte do invólucro 1, que é vol-tada para o observador, foi removida para mostrar os itensdispostos dentro do invólucro 1. 0 invólucro 1 forma uma su-perfície externa fechada, exceto nos pontos nos quais umaentrada 2 e uma saída 3 são dispostas para os gases de des-carga. Um tubo 4 de seção transversal circular, que tem umdiâmetro menor do que o diâmetro do invólucro 1, é dispostodentro do invólucro 1, de modo que um eixo central em umadireção axial pelo invólucro Ieo tubo 4 coincida. O tubo 4tem um comprimento correspondente ao do invólucro 1 e as ex-tremidades do tubo 4 encostam nas primeira e segunda paredesterminais 5 e 6, respectivamente, do invólucro 1.

O dispositivo conversor incorpora componentes delimpeza de descarga, para limpar os gases de descarga queescoam por uma passagem que se estende entre a entrada 2 e asaída 3. Um primeiro componente de limpeza de descarga, naforma de um filtro de partículas 7, é disposto externamenteem torno do tubo 4. A Figura 2 ilustra uma vista seccionalao longo da linha A - A na Figura 1. No plano A ilustrado naFigura 2, o filtro de partículas 7 é mostrado estendendo-seanularmente em torno do tubo 4. 0 filtro de partículas 7 temuma extensão radial, de modo que enche inteiramente o espaçoradial entre o tubo 4 e o invólucro 1. 0 filtro de partícu-las 7 incorpora dutos alongados, que têm uma extensão em umaprimeira direção 8. Os dutos alongados são intencionadospara conduzir os gases de descarga pelo filtro 7. 0 filtrode partículas tem uma forma de seção transversal constante,na direção do fluxo dos gases de descarga, que são, portan-to, conduzidos substancialmente na primeira direção 8, pelofiltro de partículas 7. 0 filtro de partículas 7 incorporasuperfícies de retenção 9, dispostas em pontos apropriadosao longo da extensão dos dutos alongados. As superfícies deretenção 9 fazem com que os gases de descarga sejam conduzi-dos para os canais alongados adjacentes no filtro de partí-culas. As partículas de fuligem são assim retidas e queima-das no filtro de partículas 7. Um segundo componente de lim-peza de descarga, na forma de um agente de limpeza catalíti-co 10^7 é disposto dentro do tubo 4. O agente de limpeza ca-talítico 10 é disposto radialmente dentro do filtro de par-tículas 7, no plano A ilustrado na Figura 2. O agente delimpeza catalítico 10 também incorpora dutos alongados pro-jetados para conduzir, substancialmente, os gases de descar-ga em uma segunda direção 11 pelo agente de limpeza catalí-tico 10. O agente de limpeza catalítico 10 tem uma forma deseção transversal constante na direção do fluxo dos gases dedescarga 11. O agente de limpeza catalítico 10 é intenciona-do para fazer a limpeza catalítica dos gases de descarga,particularmente para reduzir o teor de óxidos de nitrogêniodos gases de descarga passando por ele.

Um princípio básico para amortecimento do ruído debaixa freqüência é criar uma longa rota de descarga entre osdois espaços. Um agente de amortecimento de ruído de baixafreqüência efetivo, tal como uma rota de descarga, é reto eocupa grande parte do espaço. O ruído de baixa freqüência éa parte predominante do ruído de um motor de combustão. Odispositivo conversor incorpora um meio de amortecimento deruído projetado de acordo com este princípio básico. O dis-positivo conversor incorpora desse modo duas seções de per-fil alongado 12a, b, que se estendem helicoidalmente em tor-no do tubo 4. As seções 12a, b têm uma extensão radial, demodo que encham o espaço radial entre o tubo 4 e o invólucro1. Neste caso, cada uma das seções 12a, b se estende porvolta de 600° em torno do tubo 4. As duas seções 12a, b for-mam entre elas dois caminhos de fluxo paralelos helicoidais,cujas entrada e saída são deslocadas 180° entre elas. Os ca-minhos de fluxo 13a, b se estendem, desse modo, igualmentehelicoidalmente em torno do tubo 4 no espaço radial encerra-do pelo invólucro Ieo tubo 4. Os gases de descarga condu-zidos pelos ditos caminhos de fluxo helicoidais 13a, b sedeslocam por uma distância consideravelmente mais longa doque o comprimento de uma linha reta entre as entrada e saídados caminhos de fluxo 13a, b. 0 espaço na passagem a montan-te dos caminhos de fluxo helicoidais 13a, b forma um primei-ro espaço, e o espaço a jusante dos ditos caminhos para oagente de limpeza catalítico 10 forma um segundo espaço. Acondução dos gases de descarga pelos ditos caminhos de fluxohelicoidais 13a, b cria uma longa rota de descarga, que nãoprecisa de um dispositivo conversor alongado, para propiciarum amortecimento de ruído efetivo. 0 dispositivo conversor,que contém, desse modo, tanto os componentes de limpeza dedescarga quanto os componentes de amortecimento de ruído,pode ser, portanto, produzido muito compacto e requerer pou-co espaço.

Um queimador 14 é disposto nas vizinhanças da en-trada 2 no dispositivo conversor. A finalidade do queimador14 é, quando necessário, aquecer os gases de descarga a umatemperatura, de modo que as partículas de fuligem possam serqueimadas no filtro de partículas 7. As partículas de fuli-gem normalmente inflamam a uma temperatura de aproximadamen-te 600°C, mas, na maior parte dos casos, é difícil garantiresta alta temperatura de descarga, mesmo com um queimador 14de alto desempenho. A temperatura de ignição das partículasde fuligem tem que ser, portanto, usualmente baixada. Istopode ser feito por conversão dos vários tipos de óxidos denitrogênio, NOx, dando origem a dióxido de nitrogênio, NO2.Há, basicamente, dois processos para fazer isto, De acordocom um primeiro processo, CRT (Retenção de Regeneração Con-tínua), um agente de limpeza catalítico oxidante separado édisposto, para a finalidade, antes do filtro de partículas 7na direção do fluxo dos gases de descarga (consultar a Figu-ra 6). Nesta situação, as partículas de fuligem inflamam emtorno de 225°C no filtro de partículas 7. De acordo com umsegundo processo, CST (Filtro de Fuligem Catalítico), o fil-tro de partículas 7 é revestido com um material de revesti-mento adequado, de modo que a catálise de oxidação de NOx emNO2 ocorre diretamente na superfície do filtro de partículas7. Nesta situação, as partículas de fuligem inflamam em tor-no de 250°C. É também possível por meio de vários aditivosno combustível, obter uma temperatura de ignição mais baixaem torno de 350°C em um filtro de partículas 7 convencional.

Nos casos nos quais um agente de limpeza catalíti-co 10, que funciona por SCR (Redução Catalítica Seletiva) éusado, dispositivos de injeção 15 são dispostos na periferiado conversor 1, para adicionar uma substância portadora deamônio, por exemplo, na forma de uréia. Quando o portador deamônia é adicionado, tem que ser misturado adequadamentepara otimizar o desempenho do agente de limpeza catalítico10, na redução em nitrogênio gasoso e água dos teores deamônia e oxido de nitrogênio dos gases de descarga que pas-sam por ele. Com os caminhos de fluxo alongados 13a, b, istonão é um problema.

O tubo 4 incorpora na extremidade que toca na se-gunda parede terminal 6 uma multiplicidade de furos 16, quesão de forma elíptica. Os furos 16 são dispostos em espaça-mentos substancialmente constantes, em torno da periferia dotubo 4. Os furos 16 são bem proporcionados tanto em tamanhoquanto em número. Os furos 16 permitem, portanto, que os ga-ses de descarga escoem para o tubo 4 com perdas de fluxo re-lativamente baixas. Os furos propiciam fluxo na passagem deuma primeira rota parcial 17a, disposta externamente em tor-no do tubo 4, para uma segunda rota parcial 17b dispostadentro do tubo 4.

Os gases de descarga são conduzidos para o dispo-sitivo conversor, via a entrada 2. A Figura 3 ilustra umavista seccional pelo dispositivo conversor na entrada 2. Osgases de descarga são conduzidos da entrada 2 para um espaçosubstancialmente anular da primeira rota parcial 17a, cujoespaço anular se estende em torno do tubo 4 nas vizinhançasda primeira parede terminal 5 do invólucro 1. 0 espaço anu-lar da primeira rota parcial 17a propicia uma resistência aofluxo relativamente pequena para os gases de descarga esco-ando nela e confere aos gases de descarga uma distribuiçãosubstancialmente uniforme, antes que sejam conduzidos em umadireção axial relativa ao tubo 4 e para o filtro de partícu-las 7. Os gases de descarga escoando nele são aquecidos aonecessário pelo queimador 14, a uma temperatura de modo agarantir a inflamação e a combustão das partículas de fuli-gem nos gases de descarga no filtro de partículas 7. Os ga-ses de descarga são conduzidos na primeira direção 8 pelosdutos alongados do filtro de partículas 7. As superfícies deretenção 9 são desse modo dispostas em pontos adequados aolongo dos dutos alongados e forçam os gases de descarga paraos superfícies de retenção adjacentes no filtro de partícu-las 7. Dependendo do sistema de regeneração e da temperatu-ra, as partículas de fuligem retidas neste estágio no filtrode partículas 7 inflamam e queimam. Os gases de descarga sãodesse modo forçados a se desviarem lateralmente a uma dis-tância mais curta, mas escoam basicamente na primeira dire-ção 8, ao longo de uma linha substancialmente reta pelo fil-tro de partículas 7. Os gases de descarga escoando do filtro7 foram, a princípio, purificados de partículas de fuligem.

São usados dispositivos de injeção 15, para adici-onar uma substância na forma de um portador de amônia aosgases de descarga escoando do filtro de partículas 7, antesque estes gases de descarga sejam conduzidos para um dosdois caminhos de fluxo paralelos 13a, b, que se estendem emtorno do tubo 4. Os dois caminhos de fluxo 13a, b são deslo-cados 180° entre eles, de modo a obter uma distribuiçãosubstancialmente uniforme dos gases de descarga entre osdois caminhos de fluxo 13a, b. As seções 12a, b têm uma ex-tensão radial, de modo que enchem o espaço entre o tubo 4 eo invólucro 1. Os gases de descarga conduzidos pelos cami-nhos de fluxo helicoidais 13a, b se deslocam por uma distân-cia consideravelmente maior do que o comprimento de uma li-nha reta entre a entrada e a saída dos caminhos de fluxo13a, b. 0 resultado é uma rota de descarga alongada conec-tando dois espaços da passagem, de modo a obter amortecimen-to de ruído efetivo de ruído de baixa freqüência de motoresa diesel. Os caminhos de fluxo alongados 13a, b também pro-porcionam uma distância de mistura necessária para o porta-dor de amônia, de modo que este fica substancialmente uni-formemente distribuído nos gases de descarga. Os gases dedescarga são submetidos a variações de direção relativamenteligeiras, na medida que passam pelos caminhos de fluxo heli-coidais 13a, b, provocando, desse modo, pouca resistência aofluxo para os gases de descarga. Os gases de descarga esco-ando dos caminhos helicoidais são conduzidos radialmentepara dentro e para o tubo 4, via os furos 16. Os furos 16definem uma transição entre a primeira rota parcial da pas-sagem 17a externamente em torno do tubo 4 e segunda rotaparcial da passagem dentro do tubo 4. A passagem pelos furos16 muda de direção de fluxo dos gases de descarga e os con-duz para o agente de limpeza catalítico 10. Quando os gasesde descarga dentro do tubo 4 atingem o agente de limpeza ca-talítico 10, escoam para os dutos alongados deste. Os dutosalongados permitem que os gases de descarga escoem na segun-da direção de fluxo 11, que é paralela com a, mas na direçãoà, primeira direção de fluxo 8. No agente de limpeza catalí-tico 10, o conteúdo de óxidos de nitrogênio e amônia dos ga-ses de descarga é reduzido a nitrogênio gasoso e água. De-pois, os gases de descarga são purificados substancialmentede partículas de fuligem e os óxidos de nitrogênio escoampela saída 3. A saída 3 incorpora uma forma cônica bem arre-dondada, que conecta o tubo 4 a um tubo mais estreito dosistema de descarga. 0 tubo mais estreito não é ilustradonos desenhos. A forma da saída 3 significa que os gases dedescarga são aqui novamente submetidos a uma resistência aofluxo muito pequena.

0 filtro de partículas 7 tem uma área da seçãotransversal maior do que o agente de limpeza catalítico 10no plano A ilustrado na Figura 2. Isto significa que os ga-ses de descarga passam pelo filtro de partículas 7 a uma ve-locidade mais baixa do que pelo agente de limpeza catalítico10. A resistência ao fluxo para os gases de descarga é rela-cionada à velocidade do fluxo. Devido as superfícies de re-tenção 9, a resistência ao fluxo para os gases de descarga énormalmente maior no filtro de partículas 7 do que no agentede limpeza catalítico 10. A resistência ao fluxo total pelapassagem pode ser consideravelmente reduzida por redução davelocidade do fluxo pelo filtro de partículas 7. Vantajosa-mente, a área da seção transversal do filtro de partículas 7é cerca de duas vezes aquela do agente de limpeza catalítico 10.

De acordo com a presente invenção, o filtro departículas 7 e o agente de limpeza catalítico 10 são posici-onados relativamente entre eles no invólucro, que pelo menosum plano A, perpendicular às ditas primeira e segunda dire-ções paralelas 8 e 11, respectivamente, se estende por amboso filtro de partículas 7 e o agente de limpeza catalítico10. Este posicionamento mútuo próximo do filtro de partícu-las 7 e do agente de limpeza catalítico 10 significa que deacordo com uma alternativa da presente invenção, podem serfabricados de modo a formar uma unidade combinada. As Figu-ras 4 e 5 ilustram uma unidade combinada incorporando umfiltro de partículas 7 e um agente de limpeza catalítico 10nos primeiro e segundo estágios de fabricação. O catalisador10 compreende uma primeira parte de material em forma detira alongada 18, incorporando superfícies planas e uma se-gunda parte de material 19 incorporando superfícies corruga-das. A segunda parte de material 19 é disposta na parte detopo da primeira parte de material 18, seguida pelas primei-ra e segunda partes de material 18 e 19, respectivamente,que são enroladas conjuntamente na direção da seta. Nestecaso, a primeira parte de material 18 é ligada a uma tercei-ra parte de material 20, que é intencionada para formar umavedação radial externo entre o filtro de partículas 7, dis-posto radialmente externamente e o agente de limpeza catalí-tico 10. A terceira parte de material 20 pode incorporar,alternativamente, a primeira parte de material 18, em cujocaso esta é feita mais longa do que a segunda parte de mate-rial 19. A Figura 5 mostra um estágio posterior no processode manufatura. Nele, uma quarta parte de material em formade tira alongada 21 é ligada à terceira parte de material20. Uma conta de material pastoso 22 é depois disposta sobrea quarta parte de material 21. Uma quinta parte de materialcorrugada 23 é depois disposta sobre a quarta parte de mate-rial 21 e a conta de material pastoso 22. Neste estágio, omaterial pastoso 22 adapta a sua forma à forma oca entre asquarta e quinta partes de material 21 e 23, respectivamente.

Uma segunda conta de material pastoso 22 é disposta na partede topo da quinta parte de material corrugada 23. Depois, ocorpo enrolado cilindricamente é enrolado mais ainda na di-reção da seta, de modo que as quarta e quinta partes de ma-terial 21 e 23 são, respectivamente, enroladas e apertadasradialmente na parte externa do agente de limpeza catalitico10. As contas de material pastoso 22 ficam solidificadas eformam superfícies de retenção 9 nos dutos alongados, forma-dos entre as superfícies planas da quarta parte de material21 e as superfícies corrugadas da quinta parte de material23. Finalmente, um elemento fixador é disposto de preferên-cia em uma posição adequada, para impedir enrolamento daspartes materiais constituintes. A terceira parte de material20, intencionada para formar uma vedação radial herméticaentre o filtro de partículas 7 e o agente de limpeza catali-tico 10 pode ser feita mais larga, o suficiente para formaro tubo 4 situado centralmente no conversor 1. Alternativa-mente, a terceira parte de material 20 pode ser ligada ade-quadamente às partes dispostas coaxialmente do tubo 4.

A Figura 6 ilustra um desenho de dispositivo con-versor de modo a permitir o encaixe dos componentes de lim-peza e redução de ruído da descarga, na forma de módulos. Nafabricação de veículos energizados por motores de combustãocom diferentes desempenhos e diferentes requisitos de libe-ração de emissões, é uma vantagem considerável se o disposi-tivo conversor puder ser feito de um número limitado de mó-dulos de diferentes tamanhos. Neste caso, o dispositivo con-versor incorpora um módulo básico 24, que compreende cercada metade do invólucro de forma cilíndrica 1, cuja metadeincorpora a primeira parede terminal 5 e todo o tubo 4 deseção transversal circular, que é, neste caso, disposto fir-memente contra a primeira parede terminal 5. 0 módulo básico24 incorpora desse modo um espaço anular, entre o invólucroIeo tubo 4, e um espaço circular dentro do tubo 4.

No espaço anular externo, um primeiro módulo 25,que incorpora um agente de limpeza catalítico oxidante, édisposto. Este é seguido por disposição no espaço anular deum segundo módulo 26, que incorpora um filtro de partículas7. No primeiro módulo 25 incorporando o agente de limpezacatalítico, os vários tipos de óxidos de nitrogênio contidosnos gases de descarga são convertidos em dióxido de nitrogê-nio, baixando desse modo a temperatura de ignição das partí-culas de fuligem. Nenhum queimador 14 é usualmente necessá-rio com um primeiro módulo 25, que incorpora um agente delimpeza catalítico oxidante. 0 primeiro módulo 25 é móvelpara o dito espaço anular, até que um primeiro lado do módu-lo 25 atinja uma superfície de retenção 27. Depois, uma ve-dação metálica 28 ou assemelhados é disposto no outro ladodo módulo 25, de modo que a selagem é mantida na posição in-tencionada. Depois, o segundo módulo 26, incorporando o fil-tro de partículas 7, é disposto correspondentemente no espa-ço anular. Nesta situação, a vedação metálica 28 do primeiromódulo 25 pode agir como uma superfície de retenção 27 paraum primeiro lado do segundo módulo 26, seguido por uma veda-ção metálica 28 sendo disposta contra o segundo lado do se-gundo módulo 26. A capacidade do agente de limpeza catalíti-co e do filtro de partículas 7 é relacionada com o volumedos respectivos componentes. A adaptação a diferentes requi-sitos de emissão e tamanhos de motores é possibilitada pelosprimeiro e segundo módulos 25 e 26, respectivamente, que in-corporam, desse modo, o agente de limpeza catalítico e ofiltro de partículas fabricadas em tamanhos adequados. Osprimeiro e segundo módulos 25 e 26 apresentam, respectiva-mente, uma área da seção transversal idêntica em um plano A,mas uma extensão diferente em uma direção perpendicular aodito plano A. 0 espaço anular do módulo básico 24 tem umaprofundidade adaptada para acomodação dos primeiro e segundomódulos 25 e 26, respectivamente, que são dimensionados paraos tamanhos máximos.

Um terceiro módulo 29, que incorpora um agente delimpeza catalítico 10 para reduzir a proporção de óxidos denitrogênio nos gases de descarga a água e nitrogênio gasoso,por meio de um agente redutor adicionado, é disposto no es-paço circular dentro do tubo 4. Em uma maneira corresponden-te àquela descrita acima, o terceiro módulo 2 9 pode serigualmente fabricado em vários tamanhos, todos tendo áreasda seção transversal circulares idênticas no dito plano A,mas extensões diferentes em uma direção perpendicular aodito plano A. Quando é encaixado no tubo 4, o terceiro módu-lo 29 é empurrado para cima a uma superfície de retenção 27,seguido por uma vedação metálica 28 sendo disposta no outrolado do terceiro módulo 29.Depois, um quarto módulo 30, incorporando um com-ponente de amortecimento de ruído, que tem um perfil de se-ção transversal anular correspondente no dito plano A, édisposto em torno do tubo 4 saliente do módulo básico 24. Oterceiro módulo 30 incorpora duas seções de perfil helicoi-dal 12a, b, que definem dois caminhos de fluxo paralelos13a, b para os gases de descarga, cujos caminhos de fluxo seestendem helicoidalmente em torno do tubo 4. As seções 12a,b têm uma extensão radial entre elas e são, neste caso, pre-sas em uma parede interna 31 intencionada para ser dispostaem torno do tubo 4 e uma parede externa 32 intencionada paraformar parte do invólucro 1. O quarto módulo 30 que incorpo-ra, desse modo, um componente de amortecimento de ruído,pode ser também fabricado para diferentes parâmetros, quan-to, por exemplo, ao número, comprimento e inclinação dos ca-minhos helicoidais. Uma região de ligação entre o invólucro1 do módulo básico 24 e a parede externa 32 do quarto módulotem uma forma, que propicia uma conexão desprendível pormeio de uma braçadeira 33. Finalmente, a segunda parede ter-minai 6 é conectável desprendidamente à parede externa 32 doquarto módulo 30 por uma braçadeira 33 correspondente. Osmódulos 25, 26, 29, 30 também podem incorporar itens dife-rentes dos componentes mencionados. Os módulos podem incor-porar, por exemplo, um quadro, que determina as dimensõesexternas do módulo e prende o componente. Os módulos podemtambém incorporar elementos de parede, que proporcionam umencaixe selante no dito plano A, nos casos em que o compo-nente usado não tem ele mesmo uma área da seção transversalsuficiente para encher a seção transversal do módulo neces-sária no plano A.

Esta construção do dispositivo conversor com módu-los separáveis desprendíveis também facilita a manutençãodos componentes incorporados nos módulos. Uma operação habi-tualmente repetitiva é que o filtro de partículas 7 tem queser esvaziado de cinza uma ou duas vezes por ano. Com o dis-positivo conversor da Figura 6, a primeira etapa para se fa-zer isso é soltar a braçadeira 33, que retém a parede termi-nal 6 no lugar. Isto é seguido por liberação da braçadeira33 retendo o quarto módulo 30, que incorpora o componente deamortecimento de ruído 28 e o módulo básico 24. O quarto mó-dulo pode ser depois puxado do tubo 4. O segundo módulo 26,incorporando o filtro de partículas 7, é desse modo liberta-do e pode ser puxado e esvaziado de cinza. O segundo móduloé virado de cabeça para baixo e reencaixado no espaço anulardo módulo básico 24. Depois, o quarto módulo 30 e a segundaparede terminal 6 são reencaixados por meio das respectivasbraçadeiras 33.

A invenção não é de modo algum limitada às modali-dades descritas, mas pode ser variada livremente dentro dosâmbitos das reivindicações. Por exemplo, o dispositivo con-versor não precisa ter os gases de descarga escoando por elena direção descrita. Os gases de descarga podem ser conduzi-dos alternativamente primeiro para o tubo 4, via uma entra-da, antes de serem conduzidos para fora e em uma direçãooposta à parte externa do tubo 4, para uma saída. Nestecaso, o filtro de partículas 7 é disposto dentro do tubo 4 eo agente de limpeza catalítico 10 fora do tubo 4. O invólu-cro 1, os componentes de limpeza de descarga 7, 10, 25 e otubo 4 não precisam ter, necessariamente, uma forma externacircular no dito plano A, mas podem ser, substancialmente,de qualquer forma funcional. Da mesma forma, o tubo 4 nãoprecisa ser disposto centralmente dentro do invólucro 1, maspode ter substancialmente qualquer posicionamento funcional.

Claims

1. Dispositivo conversor intencionado para serdisposto em um sistema de descarga para um motor de combus-tão, cujo dispositivo conversor compreende um invólucro ex-terno (1), uma passagem para conduzir os gases de descargapelo dispositivo conversor, um agente de limpeza catalítico(10) disposto na dita passagem para realizar limpeza catalí-tica dos gases de descarga, em que o agente de limpeza cata-lítico (10) incorpora uma primeira parte de material alonga-da em forma de tira (18), que incorpora superfícies planas,cuja primeira parte de material (18) é enrolada conjuntamen-te com uma segunda parte de material em forma de tira (19),que incorpora superfícies corrugadas, e um filtro de partí-culas (7) disposto na dita passagem, para remover partículasdos gases de descarga, em que o filtro de partículas (7) in-corpora uma quarta parte de material alongada em forma detira (21), que incorpora superfícies planas, cuja quartaparte de material (21) é enrolada conjuntamente com umaquinta parte de material em forma de tira (23), que incorpo-ra superfícies corrugadas, cuja quinta parte de material(23) é dotada com superfícies de retenção (22) e em que ofiltro de partículas (7) e o agente de limpeza catalítico(10) são posicionados relativamente entre eles de modo queos gases de descarga fluem pelo filtro de partículas (7) e oagente de limpeza catalítico (10) substancialmente em para-lelo, mas em direções opostas (8, 11) e que pelo menos umplano (A) perpendicular às ditas direções paralelas (8, 11)se estende por ambos o filtro de partículas (7) e o agentede limpeza catalítico (10) , CARACTERIZADO pelo fato de queas partes de material (18, 19, 21, 23) do filtro de partícu-las (7) e do agente de limpeza catalítico (10) incorporam aligação (2 0) e que formam conjuntamente uma unidade combina-da em um estado enrolado.

2. Dispositivo conversor, de acordo com a reivin-dicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os componentes delimpeza de descarga (7, 10) apresentam uma forma de seçãotransversal constante na direção de fluxo dos gases de des-carga (8, 11).

3. Dispositivo conversor, de acordo com a reivin-dicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro departículas (7) e o agente de limpeza catalítico (10) são po-sicionados relativamente entre eles, de modo que um dos di-tos componentes de limpeza de descarga (7, 10) circunda ooutro componente (7, 10) no dito plano (A).

4. Dispositivo conversor, de acordo com a reivin-dicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o componente in-terno dos ditos componentes (7, 10) tem uma forma circular ηdito plano (A) e que o componente externo (7, 10) se estendeanularmente em torno do componente interno (7, 10) no ditoplano (A).

5. Dispositivo conversor, de acordo com a reivin-dicação 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro departículas (7) é o componente externo e que o agente de lim-peza catalítico (10) é o componente interno.

6. Dispositivo conversor, de acordo com a reivin-dicação 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente delimpeza catalítico (10) é o componente externo e que o fil-tro de partículas (7) é o componente interno.

7. Dispositivo conversor, de acordo com qualqueruma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fatode que o filtro de partículas (7) tem uma área da seçãotransversal maior do que o agente de limpeza catalítico (10)no dito plano (A).

8. Dispositivo conversor, de acordo com qualqueruma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fatode que a dita ligação incorpora uma terceira parte de mate-rial (20), que liga conjuntamente a primeira parte de mate-rial (18) do filtro de partículas e a quarta parte de mate-rial (21) do agente de limpeza catalítico, cuja terceiraparte de material (20) é intencionada para formar uma veda-ção radial hermética entre o filtro de partículas (7) e oagente de limpeza catalítico (10) no dito estado enrolado.