ES2325624T3 - Deposito integrado para urea, vehiculo provisto de este deposito y procedimiento para almacenar soluciones de urea en el vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Sistema para almacenar soluciones de urea en un vehículo incluyendo un depósito de combustible (1) delimitado por una primera pared (2) y un depósito para dicha solución (4), delimitado por una segunda pared, estando adaptados los dos depósitos para intercambiar recíprocamente calor, caracterizado por el hecho de que la pared (2) del depósito de combustible tiene una concavidad (3), conteniendo al menos en parte dicho depósito de solución (4), intercambiando recíprocamente los depósitos calor a través de dichas paredes.
Description
Depósito integrado para urea, vehículo provisto
de este depósito y procedimiento para almacenar soluciones de urea
en el vehículo.
Esta invención se refiere a un depósito de
combustible, particularmente a un depósito de combustible diésel,
apropiados para vehículos, en particular vehículos industriales, y
un vehículo equipado con dicho depósito.
Un problema de gran importancia para los motores
de combustión interna, en particular para motores diésel
sobrealimentados y no sobrealimentados, consiste en la formación de
óxidos de nitrógeno durante la combustión; los óxidos de nitrógeno
se descargan con los gases de escape en el motor y representan uno
de los principales contaminantes. Se han propuesto un número de
soluciones para reducir la formación de tales compuestos, pero su
nivel de gases de escape se puede considerar aún un problema e,
incluso con vistas a las regulaciones legales cada vez más
estrictas, tendrá que ser necesario el uso de sistemas de reducción
de óxido de nitrógeno en los gases de escape. Una de estas
soluciones se conoce como el sistema RCS (reducción catalítica
selectiva); esta se basa en la reacción, apoyada por un sistema
catalítico apropiado, entre los óxidos de nitrógeno en los gases de
escape y amoníaco introducido apropiadamente como un agente
reductor. En condiciones normales, el amoníaco procede de la
hidrólisis de urea, que pasa al sistema catalítico llevado por una
corriente de aire o por otro medio apropiado. Por consiguiente, los
vehículos equipados con este tipo de sistema de reducción se deben
proveer con un suministro de urea, generalmente un depósito especial
para rellenar con una solución de este compuesto; por lo general,
se utilizan soluciones acuosas de urea, preferentemente cercanas a
la mezcla eutéctica (alrededor del 32,5% de urea por peso). En
vehículos industriales, donde este sistema de reducción encuentra
uno de sus principales ámbitos de aplicación, se puede colocar el
depósito de urea cerca del depósito de combustible; comúnmente se
localiza externamente, estando expuesto por lo tanto a la
temperatura ambiente. Un problema relacionado con el uso de
soluciones urea, aunque se refiere a una mezcla eutéctica, consiste
en el punto de congelación relativamente alto (alrededor de -11ºC),
que necesita, por consiguiente, sistemas de calentamiento para el
depósito, para usos en temperaturas ambiente menores que este
limite; todo esto representa un problema adicional cuando se
fabrican y manejan estos sistemas. Además, esto puede retrasar la
eficacia del sistema en lo que se refiere al arranque del
vehículo.
Por consiguiente, se percibe la necesidad de
reducir la exposición del depósito de urea a temperaturas externas
bajas y mantener la solución a temperaturas apropiadas, reduciendo o
eliminando así el uso de dispositivos de calentamiento especiales.
Una prolongación del tiempo de congelación de la urea tendría como
resultado que se evitara recurrir de nuevo a dispositivos de
calentamiento especiales (por ejemplo, la circulación de agua de
refrigeración de motor en intercambiadores especiales) u otros
calentadores externos o permitir reducir el tamaño de estos
dispositivos.
El documento US6223526 describe un depósito
integrado para un vehículo incluyendo un espacio para combustible y
un espacio para agente reductor y este último puedes localizarse
dentro del espacio para combustible.
El documento EP1388648 describe un procedimiento
y sistema para calentar urea potencialmente congelada. Según una
forma de realización, el depósito de urea contiene el depósito de
combustible.
Por lo tanto, el calor puede, según los
documentos anteriores, intercambiarse entre el depósito de
combustible y el de urea, pero esto puede conducir a un
sobrecalentamiento de la solución y una posible descomposición.
Además, los depósitos descritos en los documentos citados
anteriormente son difíciles de montar y desmontar para su posible
mantenimiento.
Los problemas mencionados anteriormente se han
resuelto actualmente con un sistema para almacenar soluciones de
urea en un vehículo, que comprende un depósito de combustibles
delimitado por una primera pared, preferentemente combustible
diésel, y un depósito, delimitado por una segunda pared para dicha
solución, pudiendo ambos depósitos intercambiar recíprocamente el
calor a través de dichas paredes, teniendo la pared de dicho
depósito de combustible una concavidad que contiene, al menos en
parte, dicho depósito de solución.
Según un aspecto de la invención, el depósito de
solución está contenido completamente en la concavidad.
Preferentemente, hay un espacio intermedio entre
las paredes de los dos depósitos. Puede haber dispositivos de
sujeción entre los dos depósitos.
La invención también se aplica a un vehículo,
preferentemente un vehículo industrial, provisto del sistema
anterior.
En las reivindicaciones anexas se da una parte
de la invención particularmente interesante.
A continuación, esta invención se describirá a
través de una descripción detallada de formas de realización
preferidas pero no exclusivas, dadas únicamente a título de ejemplo,
con la ayuda de la figura 1 adjunta que muestra esquemáticamente la
vista lateral de un sistema basado en esta invención.
La figura 1 representa esquemáticamente un
sistema basado en un aspecto preferido de esta invención; este
sistema es adecuado para instalarse en un vehículo industrial.
Incluye un depósito de combustible 1, siendo el combustible, para
vehículos industriales, preferentemente combustible diésel. El
depósito de combustible tiene una forma y tamaño adaptados para su
uso, por ejemplo, es adecuado para sujetarse bajo el vagón
plataforma de un vehículo industrial, que es una posición típica
para dichos vehículos. Se pueden utilizar sistemas de sujeción
estándar.
El depósito de combustible tiene una pared 2,
que tiene una concavidad 3 colocada y formada apropiadamente. El
depósito de solución de urea 4 está alojado dentro de la concavidad.
La concavidad 3 puede tener ventajosamente una forma que se
corresponde con la del depósito de solución (4), para alojar a este
último, dejando así al menos un espacio intermedio (5) entre las
paredes de los dos depósitos. Esto facilita el montaje recíproco de
los depósitos y posibilita que se mantenga el intercambio de calor
entre los dos depósitos en valores adecuados, teniendo en cuenta
que al calentar la solución de urea, pueden surgir fenómenos de
descomposición, por lo tanto, la temperatura de la solución debería
mantenerse preferentemente por debajo de 70ºC, o más
preferentemente, por debajo de 60ºC.
En condiciones normales, cuando el vehículo
tiene un motor diésel, el depósito 1 es un depósito de combustible
diésel; este depósito 1 tiene una línea 6 para extraer el
combustible diésel y una línea 7 para reintroducirlo en el depósito
1; de hecho, el control de la cantidad de combustible diésel
proporcionado a los cilindros sucede comúnmente por reflujo, de ahí
que parte del combustible diésel regresará continuamente al depósito
1 a través de la línea 7. Esto calentará, cuando el motor está en
marcha, el combustible diésel en el depósito. la configuración del
sistema según la presente invención permite que se transfiera parte
del calor del combustible diésel a la solución contenida en el
depósito de solución 4. Al hacer esto, la solución puede mantenerse
fácilmente a una temperatura adecuada, y por consiguiente lejos del
punto de congelación. El depósito de combustible protege
térmicamente el depósito de solución de urea del entorno externo,
evitando de este modo la congelación de la solución cuando el motor
está en marcha, pero también tras haberse parado durante un periodo
de tiempo considerable, en parte gracias al calor acumulado por el
combustible cuando está en marcha y cuando se usa un sistema
medidor de combustible de reflujo, como se ha descrito
anteriormente.
Se pueden usar dispositivos de conexión entre
los dos depósitos, por ejemplo, el depósito de solución puede tener
una aleta 8, que permite la sujeción estándar al depósito de
combustible.
Según un aspecto preferido de la invención, el
depósito de solución tiene una pared a la que se puede acceder
desde el exterior 9. Se puede alcanzar preferentemente desde arriba
y se localiza en la parte superior del depósito de combustible 1.
Por lo tanto, la cavidad 3, a la que se puede acceder desde la parte
de arriba, se puede extender verticalmente hacia el depósito de
combustible; por ejemplo, la cavidad 3 y el depósito de solución 4
pueden tener forma de un cilindro o paralelepípedo. Se puede elegir
el tamaño y la forma de estas estructuras, incluyendo las
proporciones entre la altura y el corte transversal (según un plano
horizontal), según los valores de intercambio termal deseados. La
configuración de la figura 1, así como otras posibles
configuraciones que los expertos en la materia pueden determinar
fácilmente, tienen una ventaja extra: el intercambio de calor se ve
muy afectado por el nivel de combustible en el depósito 1. Es
evidente que un nivel de combustible bajo se corresponde con una
superficie de intercambio más baja; cuando se lleva a cabo el ajuste
de la magnitud de flujo hacia el motor por medio de reflujo, como
se describe anteriormente, cuanto menor sea el nivel, más rápido
será el calentamiento del combustible (diésel) en el depósito, y por
consiguiente será más capaz de producir temperaturas más altas. Se
obtendrá, por consiguiente, un mecanismo de autoajuste del calor
transferido del combustible a la solución de urea, lo que
posibilitará rápidamente que se obtengan temperaturas adecuadas,
pero no excesivas, de la solución, considerando sin embargo que el
combustible diésel puede alcanzar, a través del ajuste de la
magnitud del flujo por medio de reflujo como se ha descrito
anteriormente, en condiciones extremas, temperaturas por encima de
los 80ºC e incluso superiores a los 100ºC. Teniendo en cuenta este
hecho, se pueden elegir parámetros estructurales y dimensionales del
sistema, como la proporción anchura-altura de los
depósitos, la proporción entre sus dimensiones, el grosor del
espacio intermedio (por ejemplo, se pueden usar valores de este
último, entre 5 y 15 mm, para la mayoría de las aplicaciones).
El depósito de combustible también incluye, como
de costumbre, estructuras para la introducción de combustible,
localizadas en posiciones apropiadas.
La invención también se refiere a un
procedimiento para almacenar una solución de urea en un vehículo,
incluyendo la introducción de solución de urea en el depósito de
solución, combustible líquido en el depósito de combustible, la
extracción de parte de este combustible líquido para suministrar una
línea de alimentación de un motor de combustión, la recirculación
de parte del combustible líquido extraído al depósito de
combustible, la transferencia de calor del combustible dentro del
depósito de combustible a la solución dentro del depósito de
solución.
La presente invención puede eliminar el uso de
calentadores especiales para urea en la mayoría de las condiciones
de uso de los vehículos o limitar su uso para condiciones
meteorológicas extremas así como para paradas de vehículos
prolongadas, con un tamaño reducido en comparación con el tamaño que
se necesita comúnmente.
Claims (7)
1. Sistema para almacenar soluciones de urea en
un vehículo incluyendo un depósito de combustible (1) delimitado
por una primera pared (2) y un depósito para dicha solución (4),
delimitado por una segunda pared, estando adaptados los dos
depósitos para intercambiar recíprocamente calor,
caracterizado por el hecho de que la pared (2) del depósito
de combustible tiene una concavidad (3), conteniendo al menos en
parte dicho depósito de solución (4), intercambiando recíprocamente
los depósitos calor a través de dichas paredes.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho depósito de
combustible es un depósito de combustible diésel.
3. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que dicho depósito de solución está contenido completamente en
dicha concavidad.
4. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que hay un espacio intermedio (5) entre las paredes de los dos
depósitos.
5. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que dicho depósito de combustible está equipado con una línea (5)
para extraer combustible diésel y una línea (7) para reintroducirlo
en el depósito.
6. Vehículo industrial, equipado con un sistema
según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
7. Procedimiento para almacenar una solución de
urea en un vehículo, comprendiendo la introducción de solución de
urea en el depósito de solución, combustible líquido en el depósito
de combustible de un sistema según la reivindicación 5, la
extracción de parte de dicho combustible líquido para suministrar
una línea de alimentación de un motor de combustión, la
recirculación de parte del combustible líquido extraído al depósito
de combustible, la transferencia de calor del combustible dentro
del depósito de combustible a la solución dentro del depósito de
solución.
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