ES2201989T3 - Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustion interna. - Google Patents

Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustion interna.

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ES2201989T3 ES00122780T ES00122780T ES2201989T3 ES 2201989 T3 ES2201989 T3 ES 2201989T3 ES 00122780 T ES00122780 T ES 00122780T ES 00122780 T ES00122780 T ES 00122780T ES 2201989 T3 ES2201989 T3 ES 2201989T3
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Abstract

Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna, que comprende: un conducto (13, 14) de escape conectado al motor de combustión interna; un catalizador (16) principal purificador de escape, previsto en dicho conducto de escape, para purificar el gas de escape que fluye en dicho conducto de escape; un catalizador (15) secundario purificador de escape, previsto en dicho conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador (16) principal purificador de escape, para purificar el gas de escape que fluye en dicho conducto de escape; un medio (17) de ignición previsto en dicho conducto de escape, entre dichos catalizadores purificadores de escape principal y secundario; un medio (3; 32) de suministro de componentes combustibles para suministrar combustible y aire al conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador secundario purificador de escape.

Description

Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna.
Técnica básica
El presente invento se refiere, en general, a una tecnología para purificar el gas de escape de los motores de combustión interna montados en automóviles y similares, y se refiere, en particular, a una tecnología para mejorar las emisiones de escape activando precozmente un catalizador purificador de escape, dispuesto en un conducto de escape de un motor de combustión interna.
En años recientes, se ha requerido que los motores de combustión interna, montados en automóviles y similares, eliminen los componentes de gas perjudiciales, contenidos en el gas de escape, antes de descargar el gas de escape al aire. En relación con dicho requerimiento, se ha propuesto una tecnología en la que se ah facilitado un catalizador purificador de escape, que elimina los componentes de gas perjudiciales contenidos en el gas de escape, en un conducto de escape de un motor de combustión interna.
Como catalizador purificador de escape descrito más arriba, se ha desarrollado una amplia variedad de catalizadores purificadores de escape incluyendo, por ejemplo, un catalizador de tres vías, un catalizador de reducción de oclusiones de NO_{x}, un catalizador de NO_{x} de reducción selectiva, un catalizador de oxidación, y un catalizador purificador de escape formado a partir de una combinación apropiada de dichos catalizadores purificadores de escape. Esos catalizadores purificadores de escape son generalmente capaces de purificar los componentes de gas perjudiciales del gas de escape cuando son activados a una temperatura prefijada o más. Por ello, esos catalizadores purificadores de escape no pueden purificar suficientemente los componentes de gas perjudiciales del gas de escape a temperaturas menores que la temperatura prefijada, por ejemplo, cuando el motor de combustión interna es arrancado en frío.
Especialmente, cuando el motor de combustión interna es arrancado en frío, es posible que la combustión de la mezcla sea inestable debido a la baja temperatura en el interior de los cilindros. Por ello, el motor de combustión interna descarga una cantidad relativamente grande de componentes de combustible inquemados. Si el catalizador purificador de escape está inactivo, se descarga al aire una gran cantidad de componentes de combustible inquemados sin ser purificados.
De acuerdo con ello, cuando el motor de combustión interna se arranca en frío, es importante activar precozmente el catalizador purificador de escape para eliminar la degradación de las emisiones de escape durante e inmediatamente después del arranque.
En relación con tal requerimiento, la patente japonesa número 2710269 revela una propuesta para un quemador calentador de catalizador para un motor de ignición por chispa.
Este quemador calentador de catalizador para el motor de ignición por chispa, descrito en la publicación de la patente de la patente mencionada más arriba, incluye un catalizador purificador de escape, dispuesto en un conducto de escape del motor de combustión interna, y un sistema de combustión dispuesto en el conducto de escape aguas arriba del catalizador purificador de escape. Cuando se calienta el motor de combustión interna después del arranque en frío, la mitad de los cilindros del motor de combustión interna funciona con una mezcla rica para producir un gas combustible, y se interrumpe la inyección de combustible a la otra mitad. El gas combustible, descargado de la primera mitad de cilindros, y el aire descargado de la segunda mitad de cilindros se mezclan y se queman en el sistema de combustión, calentando rápidamente, con ello, el catalizador purificador de escape.
El sistema de combustión utilizado en dicho quemador calentador de catalizador para el motor de ignición por chispa tiene una cámara para mezclar y quemar el gas combustible y el aire. No obstante, esta cámara tiene una superficie de la sección transversal mayor en comparación con la del conducto de escape y una mayor capacidad de calor. Por ello, el calor del gas de escape sería transferido al sistema de combustión cuando dicho sistema de combustión no esté en funcionamiento.
Entonces, cuando el calor del gas de escape sea transferido al sistema de combustión, el catalizador purificador de escape, situado aguas abajo del sistema de combustión, es enfriado por el gas de escape de baja temperatura, resultando una posibilidad de rebajar la temperatura del catalizador purificador de escape a una temperatura menor que la temperatura de activación.
Además, el sistema de combustión, descrito más arriba, del quemador calentador de catalizador para el motor de encendido por chispa, está situado inmediatamente aguas abajo de los tubos de bifurcación del escape. Por ello, la mezcla combustible de dentro del sistema de combustión es responsable de ser afectada por la pulsación del gas de escape, por lo cual la combustión de la mezcla combustible es responsable de hacerse inestable. Además, una temperatura de la atmósfera del conducto de escape y del sistema de combustión se convierte en baja inmediatamente después de arrancar en frío el motor de combustión interna, de modo que la combustión de la mezcla combustible es apta para hacerse inestable.
Tal combustión inestable de la mezcla combustible en el sistema de combustión hace difícil que la mezcla combustible sea quemada completamente, y es posible que acabe aumentando más bien la cantidad de componentes de combustible inquemados a descargarse en el aire.
El documento WO 97/25525 revela un motor de combustión interna, que tiene un convertidor catalítico y un sistema de encendido de gas de escape para ayudar a la reducción el tiempo de cebado del catalizador. El combustible en exceso es quemado en el postquemador, añadiendo aire a través de una bomba de aire y una válvula sin pasar el aire a través de las cámaras de combustión del motor.
Además, el documento WO 94/24423 muestra un método para hacer funcionar un motor, que tiene un postquemador y un convertidor catalítico aguas abajo del postquemador. Este método es muy similar al método empleado en el dispositivo mencionado más arriba según el documento WO 97/25525.
Resumen del invento
Se ha hecho el presente invento en vista de los problemas convencionales precedentes. Un primer objeto del presente invento es prevenir un descenso de temperatura indeseado de un catalizador purificador de escape durante el funcionamiento normal y suprimir la degradación de las emisiones de escape, 
\hbox{facilitando}
una tecnología capaz de mezclar el gas combustible y el aire sin facilitar una cámara de combustión especial, dedicada a mezclar el gas combustible y el aire, en una aparato para calentar un catalizador purificador de escape, quemando la mezcla combustible en un conducto de escape aguas arriba del catalizador purificador de escape.
Un segundo objeto del presente invento es prevenir la degradación de las emisiones de escape, causadas por la combustión de la mezcla combustible, y activar precozmente un catalizador purificador de escape, facilitando una tecnología para estabilizar la combustión de la mezcla combustible en un aparato para calentar un catalizador purificador de escape quemando la mezcla combustible en un conducto del escape aguas arriba del catalizador purificador del escape.
Se consigue este objeto por un aparato calentador de catalizador que tenga las características según la reivindicación 1. Se definen otros desarrollos en las reivindicaciones dependientes.
En un aparato calentador de catalizador construido como se ha descrito más arriba, el medio de suministro de componente combustible y el medio de encendido son accionados cuando el catalizador principal purificador de escape necesita ser calentado.
Cuando el medio de suministro de componente combustible es accionado, el combustible y el aire son suministrados al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape y entra en el catalizador secundario purificador de escape.
El catalizador secundario purificador de escape tiene una pluralidad de conductos de flujo, teniendo cada uno de ellos un diámetro mucho más pequeño en comparación con el del conducto de escape. Por ello, el combustible y el aire, que fluyen en tales conductos de flujo pequeños, se mezclan suficientemente entre sí. A consecuencia de ello, el gas que fluye hacia fuera del catalizador secundario purificador de aire es un gas combustible, que consiste en una mezcla previa de combustible y gas, a saber, una mezcla combustible.
La mezcla combustible descargada del catalizador secundario purificador del escape es encendida para la combustión por el medio de ignición dispuesto en el conducto de escape entre el catalizador secundario y el catalizador principal purificadores de escape. El gas quemado caliente producido por la combustión de la mezcla combustible entra en el catalizador principal purificador de escape, situado aguas abajo del medio de ignición. Cuando el gas quemado fluye a través del catalizador principal purificador de escape, una gran cantidad de calor es transferida desde el gas quemado al catalizador principal purificador de escape, por lo cual el catalizador principal purificador de escape es calentado rápidamente hasta un intervalo de temperatura de activación.
Por ello, según el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento, el combustible y el aire se mezclan en el catalizador secundario purificador de escape. Esto evita la necesidad de facilitar una cámara especial de mezclado previo para mezclar el combustible y el aire. Como consecuencia de ello, cuando el motor de combustión interna está en el estado normal de funcionamiento, el calor del gas de escape no es transferido a dicha cámara de premezclado, de modo que el catalizador principal purificador de escape no es enfriado indeseablemente por el gas de escape de baja temperatura.
En el aparato calentador de catalizador según el presente invento, el medio suministrador del componente combustible puede suministrar el combustible y el aire al conducto del escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape antes de que se complete el arranque del motor de combustión interna.
En este caso, el catalizador principal purificador de escape es calentado hasta el intervalo de temperatura de activación antes de que el motor de combustión interna inicie la combustión de la mezcla, en otras palabras, antes de que el motor de combustión interna descargue la mezcla quemada como gas de escape. Por ello, se han purificado los componentes de gas perjudicial del gas de escape en el catalizador principal purificador del escape en el momento en que el motor de combustión interna, después de completar la operación de arranque, comience a descargar la mezcla quemada como gas de escape.
Para suministrar el combustible y el aire al conducto del escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, inmediatamente antes de consumarse el arranque del motor de combustión interna, el medio de suministro de componente combustible puede ser adaptado a suministrar el combustible y el aire al conducto del escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape evitando el accionamiento de la bujía de cada cilindro del motor de combustión interna, y, permitiendo, al mismo tiempo, el accionamiento de la válvula de inyección de combustible en uno o más de los cilindros, durante el giro del motor de combustión interna, accionado por motor de arranque, de modo que los anteriormente mencionados uno o más cilindros descarguen una mezcla inquemada.
Para suministrar el combustible y el aire al pasaje de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, inmediatamente antes de completarse el arranque del motor de combustión interna, el medio de suministro del componente combustible puede ser adaptado a suministrar el combustible y el aire al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, permitiendo el accionamiento de la válvula de inyección de combustible de cada cilindro del motor de combustión interna, y, al mismo tiempo, evitando el accionamiento de la bujía de uno o más de los cilindros del motor de combustión interna, durante el giro del motor de combustible, accionado por motor de arranque, de modo que los antes mencionados uno o más cilindros descargue mezcla inquemada
Mientras tanto, en el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento, el medio de suministro de componente combustible puede ser adaptado a suministrar el combustible y el aire al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, inmediatamente después de consumarse el arranque del motor de combustión interna.
En este caso, la mezcla combustible es quemada en el conducto de escape aguas arriba del catalizador principal purificador de escape, inmediatamente después de arrancar el motor de combustión interna, y, a causa de ello, el catalizador principal purificador del escape es rápidamente calentado hasta el intervalo de temperatura de activación.
Como consecuencia de ello, se puede eliminar la degradación de las emisiones del escape, inmediatamente después de arrancar el motor de combustión
interna, incluso cuando el motor de combustión interna es arrancado estando el catalizador principalpurificador del escape en estado inactivo.
Para suministrar el combustible y el aire al conducto del escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, inmediatamente antes de consumarse el arranque del motor de combustión interna, el medio suministrador del componente combustible puede adaptarse a suministrar el combustible y el aire al conducto del escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, haciendo que uno o más de los cilindros del motor de combustión interna descarguen gas de escape conteniendo combustible inquemado, así como haciendo que los restantes cilindros descarguen gas de escape conteniendo aire inquemado, inmediatamente después de consumarse el arranque del motor de combustión interna.
El medio de suministro de componente combustible puede adaptarse a que haga que uno o más de los cilindros del motor de combustión interna descarguen el gas de escape, que contiene combustible inquemado, quemando una mezcla rica en los anteriormente mencionados uno o más cilindros, de modo que el combustible inquemado quede en el gas de escape descargado desde los antes mencionados uno o más cilindros.
El medio de suministro de componente combustible puede adaptarse a que haga que los antes mencionados uno o más cilindros del motor de combustión interna descarguen el gas de escape conteniendo combustible inquemado, inyectando combustible principal para la combustión desde la válvula de inyección de combustible de los anteriormente mencionados uno o más cilindros. El tiempo para inyectar secundariamente combustible puede ser la última mitad de la carrera de expansión de los antes mencionados uno o más cilindros o durante la carrera del escape de los mismos, después de terminarse la combustión del combustible principal.
El medio de suministro de componente combustible puede adaptarse a que haga que uno o más de los cilindros del motor de combustión interna descargue el gas de escape, que contiene combustible inquemado, provocando que se produzca la combustión de baja temperatura en los antes mencionados uno o más cilindros. En este caso, el combustible inyectado desde la(s) válvula(s) de inyección de combustible no es quemado completamente en el(los) cilindro(s) de combustión de baja temperatura, con lo que queda una cantidad relativamente grande de combustible inquemado en el gas de escape descargado desde el(los) cilindro(s).
El método de llevar a cabo la combustión a baja temperatura puede ejemplificarse aquí con un método llamado una recirculación de gas de escape (EGR) para recircular algo del gas de escape, que fluye en el sistema del escape del motor de combustión interna, al sistema de admisión del mismo.
El medio de suministro de componente combustible puede adaptarse a que haga al(a los) otro(s) cilindro(s) del motor de combustión interna que descargue(n) el gas de escape conteniendo aire inquemado, quemando una mezcla pobre en el(los) antes 
\hbox{mencionado(s)}
otro(s) cilindro(s).
El medio de suministro de componente combustible puede adaptarse a que haga que el(los) otro(s) cilindro(s) del motor de combustión interna descargue(n) el gas de escape conteniendo aire sin quemar, impidiendo la actuación de la(s) válvula(s) de inyección de combustible del(de los) otro(s) cilindro(s) antes mencionados.
El medio de suministro de componente combustible puede adaptarse a que suministre el combustible y el aire al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, quemando una mezcla rica en cada cilindro del motor de combustión interna, y, al mismo tiempo, suministrando aire secundario al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, inmediatamente después de consumarse el arranque del motor de combustión interna. Obsérvese que la expresión "el conducto del escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape", tal como se utiliza aquí, se refiere al conducto desde las cámaras de combustión del motor de combustión interna hasta el catalizador secundario purificador del escape, y, por ejemplo, incluye un conducto del escape conectado a los orificios del escape formados en el motor de combustión interna o el conducto del escape conectado al motor de combustión interna.
El aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento puede incluir además un medio, que evite el reflujo de llama, para impedir que la llama de la mezcla combustible encendida por el medio de ignición fluya hacia atrás en el conducto de escape.
En este caso, puesto que la llama de la mezcla combustible encendida por el medio de ignición no fluye hacia atrás por el conducto de escape, la llama se estabiliza y el catalizador principal purificador de escape puede ser calentado fiablemente.
El medio preventivo del reflujo de la llama puede ser aquí una rejilla de alambre, que tenga una multiplicidad de orificios de diámetro igual o menor que un diámetro de extinción de la llama. No obstante, es preferible hacer el diámetro del conducto de escape del catalizador secundario purificador de escape igual o menor que el diámetro de extinción de llama, de modo que se agregue la función del medio de prevención del reflujo de llama al catalizador secundario purificador de escape.
En el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento, el catalizador principal purificador de escape puede ser uno de los llamados catalizadores de flujo de pared que incluyen un material base poroso, que comprende un conducto de flujo, que tiene su extremo de aguas arriba abierto y el de aguas abajo cerrado, y un conducto de flujo que tiene su extremo de aguas arriba cerrado y el de aguas abajo abierto, en el que el primer conducto de flujo y el último conducto de escape están dispuestos alternativamente en una forma de panal.
Así, pues, cualquier hollín o similar producido por la combustión de la mezcla combustible es eliminado por el catalizador principal purificador de escape, con lo que se previene la degradación de las emisiones de escape debidas a la combustión de la mezcla combustible.
En el aparato calentador del catalizador del motor de combustión interna según el presente invento, se puede disponer el medio de ignición de modo que la llama que resulta de la ignición de la mezcla combustible se produzca en una porción aguas arriba de un soporte de catalizador dentro del catalizador principal purificador de escape. La porción que está aguas arriba del soporte del catalizador dentro del catalizador principal purificador de escape tiene preferiblemente una estructura aislada del calor.
De acuerdo con tal aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna, que tiene la estructura descrita más arriba, la mezcla combustible se quema en la porción de aguas arriba del soporte del catalizador dentro del catalizador principal purificador de escape. Esto evita la necesidad de una cámara especial de combustión para quemar la cámara de combustible. Como consecuencia de ello, el calor del gas de escape no es transferido a la cámara de combustión cuando el motor de combustión interna está en el estado normal de funcionamiento.
El aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento puede incluir además un medio de suministro de aire para suministrar sólo el aire al conducto de escape, aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, por un periodo prefijado después de consumarse el calentamiento del catalizador principal purificador de escape.
En este caso, sólo se suministra el aire al conducto de escape, aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, por el periodo prefijado después de consumarse el calentamiento del catalizador principal purificador de escape. Por ello, la mezcla combustible que queda en el conducto de escape desde el catalizador secundario purificador de escape hasta el medio de ignición es eliminada completamente. Como consecuencia de ello, la combustión de la mezcla combustible no tiene lugar en el conducto de escape después de consumarse el calentamiento del catalizador principal purificador de escape.
Obsérvese que, cuando se estructura el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento de modo que caliente el catalizador principal purificador de escape antes de arrancar el motor de combustión interna, el aparato calentador de catalizador incluye preferiblemente además: un medio de suministro de aire para suministrar aire sólo al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape para un periodo prefijado, después de que el catalizador principal purificador de escape se haya calentado hasta un intervalo de temperatura deseado; y un medio de arranque de motor para arrancar el motor de combustión interna después de un intervalo del periodo prefijado.
El presente invento utiliza los siguientes medios para conseguir el segundo objeto precedente.
Más específicamente, el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento incluye además: un medio estrangulador del escape para estrangular una porción de flujo del gas de escape, que fluye en el conducto de escape cuando el medio de suministro de componente de combustible está suministrando el combustible y el aire al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape, además del conducto de escape conectado al motor de combustión interna; un catalizador principal purificador de escape facilitado en el conducto de escape para purificar el gas de escape, que fluye en el conducto de escape; un catalizador secundario purificador de escape facilitado en el conducto de escape, aguas arriba del catalizador principal purificador de escape, para purificar el gas de escape, que fluye en el conducto de escape; un medio de ignición facilitado en el conducto de escape entre el catalizador principal y el catalizador secundario purificadores de escape; y un medio de suministro de componente de combustible para suministrar combustible y aire al conducto de escape aguas arriba del catalizador secundario purificador de escape.
En tal aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna, estructurado como se ha descrito más arriba, cuando el catalizador principal purificador de escape necesita ser calentado, se activan el medio de suministro de componente combustible y el medio de ignición y el medio de estrangulación del escape estrangula la porción de flujo en el conducto de escape.
En este caso, puesto que el medio estrangulador de escape estrangula la proporción de flujo en el conducto de escape, se incrementa la presión en el conducto de escape desde el motor de combustión interna hasta el medio estrangulador de escape, con lo que se suprime la pulsación del gas de escape descargado desde el motor de combustión interna.
Como consecuencia de ello, se mejora la capacidad de ignición de la mezcla combustible y se estabiliza la combustión de la mezcla combustible, haciendo posible, con ello, que el catalizador purificador de escape sea calentado fiablemente.
Obsérvese que, en el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna según el presente invento, se puede facilitar el medio estrangulador de escape en el conducto de escape aguas abajo del medio de ignición, y preferiblemente, se puede facilitar en el conducto de escape aguas abajo del catalizador principal purificador de escape.
En este caso, cuando el medio estrangulador estrangula la porción de flujo del gas de escape en el conducto de escape, se incrementa la presión en el conducto de escape, con lo que se suprime la pulsación del gas de escape. Además, se eleva la temperatura atmosférica en la proximidad del medio de ignición, con lo que se mejora la capacidad de ignición de la mezcla combustible.
Cuando el medio estrangulador del escape se dispone en el conducto de escape, aguas abajo del catalizador principal purificador de escape, el gas quemado de la mezcla combustible fluye a través del catalizador principal purificador de escape a una velocidad baja, debido a la porción de flujo estrangulado del gas de escape en el conducto de escape.
Breve descripción de los dibujos
Figura 1 es un diagrama que muestra una estructura esquemática de un motor de combustión interna, al cual se ha aplicado un aparato calentador de catalizador según el presente invento;
Figura 2 es un primer diagrama, que ilustra una estructura interna de un segundo catalizador purificador de escape:
Figura 3 es un segundo diagrama, que ilustra la estructura interna de un segundo catalizador purificador de escape;
Figura 4 es un diagrama de bloques, que muestra una estructura interna de una unidad de control electrónico (ECU);
Figura 5 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de calentador de catalizador según la Realización 1;
Figura 6 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de un calentador de catalizador
según la Realización 2;
Figura 7 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de un calentador de catalizador según la Realización 3;
Figura 8 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de un calentador de catalizador según la Realización 4;
Figura 9 es un diagrama, que muestra una estructura esquemática de un motor de combustión interna al que se ha aplicado un aparato calentador de catalizador según la Realización 5;
Figura 10 es un diagrama de bloques, que muestra una estructura interna de una ECU según la Realización 5;
Figura 11 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de un calentador de catalizador según la Realización 5;
Figura 12 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de un calentador de catalizador según la Realización 6;
Figura 13 es un diagrama, que muestra una estructura esquemática de un motor de combustión interna al que se ha aplicado un aparato calentador de catalizador según la Realización 7;
Figura 14 es un diagrama de bloques, que muestra una estructura interna de una ECU según la Realización 7; y
Figura 15 es un diagrama de flujos, que ilustra una rutina de control de un calentador de catalizador según la Realización 7.
Descripción de las realizaciones preferidas
En adelante, se describirán realizaciones específicas de un aparato calentador de catalizador según el presente invento en relación con los dibujos que acompañan.
Realización 1
Primero, se describirá un aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la Realización 1 del presente invento con relación a las figuras 1 a 5.
La figura 1 es un diagrama, que muestra una estructura esquemática de un motor de combustión interna al que se ha aplicado el aparato calentador de catalizador del presente invento, y los sistemas de admisión y escape del mismo.
El motor 1 de combustión interna de la figura 1 es un motor de gasolina de cuatro ciclos, refrigerado por agua, que tiene cuatro cilindros 2a. El motor 1 de combustión interna está dotado de bujías 2b, enfrentadas a las respectivas cámaras de combustión de los cilindros 2a. El motor 1 de combustión interna está dotado también de válvulas 3 de inyección de combustible, que tienen sus orificios de inyección enfrentados a las respectivas cámaras de combustión de los cilindros 2a.
Cada válvula 3 de inyección de combustible comunica con un tubo 4 de distribución de combustible, que comunica, a su vez, con una bomba de combustible que no se ha representado. El tubo 4 de distribución de combustible recibe el combustible descargado por la bomba de combustible y distribuye el combustible recibido a cada válvula 3 de inyección de combustible.
Las válvulas 3 de inyección de combustible están conectadas a los respectivos circuitos 5 excitadores a través de cableado eléctrico, de modo que cada válvula 3 de inyección de combustible sea abierta para inyectar el combustible en respuesta a una potencia eléctrica excitadora aplicada a ella desde el circuito 5 excitador asociado.
Los tubos 6 de bifurcación de entrada están conectados al motor 1 de combustión interna de modo que comuniquen con las respectivas cámaras de combustión de los cilindros 2a a través de respectivos orificios de entrada no representados.
Los tubos 6 de bifurcación de entrada están conectados a una cámara 7 de compensación, que está conectada, a su vez, a un tambor 9 depurador de aire a través de un tubo 8 de entrada.
Se ha facilitado el tubo 8 de entrada con válvula 10 de estrangulamiento, que coopera con un pedal de acelerador no representado para ajustar la porción de flujo o la entada de aire, que fluye al tubo 8 de entrada. Se ha facilitado la válvula 10 de estrangulamiento con un sensor 11 de posición de estrangulamiento para emitir una señal eléctrica correspondiente a un grado de apertura de la válvula 10 de estrangulamiento.
Se ha facilitado un medidor 12 de flujo de aire para emitir una señal eléctrica, correspondiente a la masa de aire de entrada que fluye en el tubo 8 de entrada, en el tubo 8 de entrada, aguas arriba de la válvula 10 de estrangulamiento.
Los tubos 13 de bifurcación de escape están conectados al motor 1 de combustión interna de modo que comuniquen con las respectivas cámaras de combustión de los cilindros 2a a través de los respectivos orificios de escape no representados. Los tubos 13 de bifurcación de escape están conectados a un tubo 14 de escape, que, a su vez, está conectado a un silenciador, no representado, aguas abajo en el tubo 14 de escape.
El tubo 14 de escape se ha facilitado con un primer catalizador 15 purificador de escape para purificar componentes de gas perjudiciales contenidos en el gas de escape, que fluye por el tubo 14 de escape. El primer catalizador 15 purificador de escape es una realización de un catalizador secundario purificador de aire según el presente invento. Por ejemplo, el primer catalizador 15 purificador de escape es un catalizador de tres vías, que incluye un soporte de cerámica en forma de celosía de cordierita, que tiene una pluralidad de agujeros pasantes, que se extienden a lo largo de una dirección de flujo del gas de escape, y una capa catalítica en forma de revestimiento sobre la superficie del soporte de cerámica. La capa catalítica está formada por una sustancia catalítica de metal precioso basado en platino-rodio (Pt-Rh) o basado en paladio-rodio (Pd-Rh) conducido en la superficie de alúmina (Al) porosa que tenga una multiplicidad de poros.
El primer catalizador 15 purificador de escape, tal como se ha estructurado más arriba, se activa a una temperatura igual o superior a una temperatura prefijada. Cuando el gas de escape, que tiene una relación aire-combustible próxima a una relación deseada, se introduce en el primer catalizador 15 purificador de escape, el primer catalizador 15 purificador de escape hace reaccionar hidrocarburo (HC) y monóxido de carbono (CO), contenido en el gas de escape, con oxígeno (O_{2}) dentro de él, oxidando, con ello, (HC) y (CO) produciendo agua (H_{2}O) y dióxido de carbono (CO_{2}). Al mismo tiempo, el primer catalizador 15 purificador de escape hace reaccionar óxido de nitrógeno (NO_{x}) en el gas de escape con HC y CO dentro de él, reduciendo, con ello, el NO_{x} a agua (H_{2}O), dióxido de carbono (CO_{2}) y nitrógeno (N_{2}).
El tubo 14 de escape se ha dotado de un segundo catalizador 16 purificador de gas, aguas abajo del primer catalizador 15 purificador de escape. El segundo catalizador 16 purificador de escape es una realización de un catalizador principal purificador de escape según el presente invento, e incluye una envoltura 16a formada por un cuerpo cilíndrico que tiene porciones ahusadas de cono por ambos extremos, y un cuerpo 16b de catalizador dispuesto dentro del cuerpo cilíndrico de la envoltura 16a.
Como se muestra en las figuras 2 y 3, el cuerpo 16b de catalizador es un catalizador purificador de escape de flujo de pared, que está formado por un soporte poroso y una capa catalítica formada sobre la superficie del soporte poroso. El soporte poroso incluye un primer y un segundo conductos 160, 161, respectivamente, que están dispuestos en forma de panal. El primer conducto 160 de flujo tiene su extremo de aguas arriba abierto y el extremo de aguas abajo cerrado, mientras que el segundo conducto 161 de flujo tiene su extremo de aguas arriba cerrado y el extremo de aguas abajo abierto.
El soporte descrito más arriba puede incluir, por ejemplo, una cerámica porosa y zeolita, y la capa catalítica puede incluir una capa catalítica, formada a partir de una sustancia catalítica de metal precioso basada en platino-rodio (Pt-Rh) o basada en paladio-rodio (Pd-Rh) soportada en la superficie de una alúmina (Al) porosa, o una capa catalítica formada a partir de:(i) al menos un elemento seleccionado de un grupo consistente en un metal alcalino, tal como potasio (K), sodio (Na), litio (Li) o cesio (Cs), un metal alcalinotérreo, tal como bario (Ba) o calcio (Ca), y un elemento de tierras raras, tal como lantano (La) o itrio (Y), y (ii) un metal precioso, tal como platino (Pt).
En el segundo catalizador 16 purificador de escape estructurado como se ha descrito más arriba, el gas de escape que entra en el segundo catalizador 16 purificador de escape es introducido primero en el primer conducto 160 de flujo, y luego, a través de los poros formados en el tabique del soporte al segundo conducto 161 de flujo. Después de ello, el gas de escape se descarga del segundo conducto 161 de flujo al tubo 14 de escape de aguas abajo.
Mientras que el gas de escape está fluyendo a través de los poros de la pared del soporte, el soporte recoge material en partículas, tal como hollín y componentes inquemados de combustible contenidos en el gas de escape, y la capa catalítica que está sobre la superficie del portador purifica los componentes de gas perjudiciales contenidos en el gas de escape.
Volviendo a la figura 1, la porción cónica situada aguas arriba del cuerpo 16b catalizador de la envoltura 16a del segundo catalizador 16 purificador de aire es dotada de un dispositivo 17 de ignición, formado por un elemento piezométrico. Este dispositivo 17 de ignición implementa el medio de ignición según el presente invento.
Esa porción cónica de la envoltura 16a está preferiblemente formada por una estructura aislada del calor. Un método de formar la porción cónica con la estructura aislada del calor puede incluir, por ejemplo, aplicar un revestimiento de cerámica sobre la superficie de la pared interior de la porción cónica, formando la pared exterior de la porción cónica para que tenga una estructura doble, y facilitando una capa de vacío entre las superficies de la pared de la estructura doble, y otros métodos pueden utilizarse para dotar la estructura aislada del calor de la porción cónica.
El tubo 14 de escape está dotado de un sensor 18 de relación aire-combustible entre el primer catalizador 15 purificador de escape y el segundo catalizador 16 purificador de escape. El sensor 18 de relación aire-combustible emite una señal eléctrica, que corresponde a la relación aire-combustible del gas de escape, que fluye por el tubo 14 de escape, es decir, la relación aire-combustible del gas de escape que entra en el segundo catalizador 16 purificador de gas.
El sensor 18 de relación aire-combustible está formado por, por ejemplo, una porción de electrolito sólido formada a partir de bióxido de zirconio (ZrO_{2}) cocido en forma cilíndrica, un electrodo exterior de platino, que cubre la superficie exterior de la porción de electrolito sólido, y un electrodo interior de platino, que cubre la superficie interna de la porción de electrolito sólido. Cuando se aplica un voltaje entre los electrodos, el sensor 18 de la relación aire-combustible emite un valor de voltaje proporcional a la concentración de oxígeno en el gas de escape (concentración de componentes de gas inquemados cuando la relación aire-combustible es más rica que la relación aire-combustible teórica) que resulta de la migración de iones oxígeno.
El tubo 14 de escape está dotado de una válvula 19 de estrangulamiento de escape aguas abajo del segundo catalizador 16 purificador de escape. La válvula 19 de estrangulamiento del escape ajusta la proporción de flujo del gas de escape, que fluye por el tubo 14 de escape. La válvula 14 de estrangulamiento de escape está dotada de un servomotor 20 estrangulador de escape, formado por un motor paso a paso o similar para abrir y cerrar la válvula 19 de estrangulamiento de escape según la magnitud de la potencia eléctrica aplicada.
El motor 1 de combustión interna está dotado de un sensor 21 de posición del cigüeñal para emitir una señal pulsatoria cada vez que un árbol de cigüeñal (no mostrado) es girado un ángulo prefijado (por ejemplo, 10 grados). El sensor 21 de posición del cigüeñal está formado por un rotor temporizador montado en el extremo del árbol del cigüeñal, y una escobilla electromagnética unida a un bloque cilíndrico del motor 1 de combustión interna.
El motor 1 de combustión interna también está dotado de un sensor 22 de temperatura de agua para emitir una señal eléctrica correspondiente a la temperatura del agua de refrigeración, que fluye por una camisa de refrigeración formada en el bloque cilíndrico y el cabezal del cilindro del motor 1 de combustión interna.
El motor 1 de combustión interna, estructurado como se ha descrito más arriba, incluye además una unidad 23 (ECU) de control electrónico para controlar el motor 1 de combustión interna. Varios sensores, tales como el sensor 11 de posición de estrangulamiento, el medidor 12 de flujo de aire, el sensor 18 de relación aire-combustible, el sensor 21 de posición del cigüeñal y el sensor 22 de temperatura de agua están conectados a la ECU 23 a través de un cableado eléctrico, de modo que las señales de salida de los sensores sean introducidas en la ECU 23.
Además, las bujías 2b, circuitos 5 excitadores, el dispositivo 17 de ignición, y el servomotor 20 estrangulador de escape están conectados a la ECU 23 a través de cableado eléctrico, de modo que la ECU 23 pueda controlarlos utilizando como parámetros los valores de las señales de salida de los sensores.
Tal como se muestra en la figura 4, la ECU 23 incluye una unidad 25 (CPU) central de procesamiento, una memoria 26 (ROM) de sólo lectura, una memoria 27 (RAM) de acceso aleatorio, una RAM 28 de reserva, una vía de acceso y una vía 30 de salida, que están conectadas entre sí a través de un bus 24 bidireccional. La ECU 23 incluye además un convertidor 30 (A/D) analógico/digital conectado a la vía 29 de acceso.
La vía 29 de acceso recibe una señal de salida de un sensor, que emite una señal de forma digital, tal como el sensor 21 de posición del cigüeñal, y transmite la señal a la CPU 25 y/o a la RAM 27.
Además, la vía 29 de acceso recibe, a través del convertidor 30 (A/D), señales de salida de sensores, que emiten señales de forma analógica, tales como el sensor 11 de posición de estrangulamiento, el medidor 12 de flujo de aire, el sensor 18 de relación aire-combustible y el sensor 22 de temperatura de agua, y transmite las señales a la CPU 25 y/o la RAM 27.
La vía 31 de salida está conectada a las bujías 2b, los circuitos 5 excitadores, el dispositivo 17 de ignición y el servomotor 20 de estrangulamiento de escape a través de un cableado eléctrico, de modo que se transmita una señal de control emitida desde la CPU 25 a las bujías 2b, a los circuitos 5 excitadores, al dispositivo 17 de ignición o al servomotor 20 estrangulador de escape.
La ROM 26 almacena varios programas de aplicación, tales como una rutina de control de tiempo de ignición para determinar el tiempo de ignición de cada bujía 2b, una rutina de control de volumen de inyección de combustible para determinar la cantidad de combustible a ser inyectada desde cada válvula 3 de inyección de combustible, una rutina de control de retroalimentación de relación aire-combustible para controlar por retroalimentación el volumen de inyección de combustible, una rutina de control temporal de inyección de combustible para determinar el tiempo de la inyección de combustible de cada válvula 3 de inyección de combustible, y una rutina de control de estrangulamiento de escape para determinar el grado de apertura de la válvula 19 de estrangulamiento de escape, y además, la ROM 26 almacena una rutina de control de calentamiento de catalizador para calentar el segundo catalizador 16 purificador de escape.
Además de estos programas de aplicación, la ROM 26 incluye también varias listas de control. Las listas de control incluyen, por ejemplo, una lista de control de tiempos de ignición, que indican la relación entre el estado de funcionamiento del motor 1 de combustión interna y el tiempo de ignición, una lista de control de volumen de inyección de combustible indicando la relación entre el estado de funcionamiento del motor 1 de combustión interna y el volumen de inyección de combustible, una lista de control de tiempos de inyección de combustible indicando la relación entre el estado de funcionamiento del motor 1 de combustión interna y el tiempo de inyección de combustible, y una lista de control de apertura de la válvula de estrangulamiento de escape indicando la relación entre el estado de funcionamiento del motor 1 de combustión interna y el grado de apertura de la válvula 19 de estrangulamiento de escape.
La RAM 27 almacena las señales de salida de los sensores, los resultados de cálculo de la CPU 25, y similares. Los resultados de cálculo incluyen, por ejemplo, una velocidad del motor calculada a partir de la señal de salida del sensor 21 de posición del cigüeñal. Los datos se actualizan cada vez que el sensor 21 de posición del cigüeñal emite una señal.
La RAM 28 de reserva es una memoria estable capaz de almacenar incluso después de que se pare el motor 1 de combustión interna, y que almacena un valor de aprendizaje relativo al control de ignición, un valor de aprendizaje relativo al control de inyección de combustible, un valor de aprendizaje relativo al control de estrangulamiento de escape y similares.
La CPU 25 funciona según los programas de aplicación almacenados en la ROM 26. La CPU 25 determina el estado operativo del motor 1 de combustión interna a partir de las señales de salida de los sensores almacenadas en la RAM 27. Basándose en el estado operativo determinado y en las listas de control, la CPU 25 ejecuta controles tales como control de ignición y control de inyección de combustible, y también ejecuta el control de calentamiento de catalizador, que es el tema objeto del presente invento.
El control de calentamiento de catalizador es el control para activar precozmente el cuerpo 16b del catalizador del segundo catalizador 16 purificador de escape, y este control se ejecuta cuando se ha arrancado el motor 1 de combustión interna, estando inactivos el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, tal como cuando el motor 1 de combustión interna es arrancado en frío.
En el control de calentamiento del catalizador, la CPU 25 determina primero si, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo o no cuando el motor 1 de combustión interna es arrancado.
Cuando la CPU 25 determina que ambos catalizadores, el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, están inactivos, la CPU 25 ejecuta un proceso de calentamiento de catalizador con el fin de activar el segundo catalizador 16 purificador de escape precozmente. Cuando la CPU 25 determina que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, y preferiblemente, si la CPU 25 determina que el segundo catalizador 16 purificador de escape está activo, la CPU 25 no ejecuta el proceso de calentamiento de catalizador.
En el proceso de calentamiento de catalizador, la CPU 25 impide primero la aplicación de la potencia eléctrica excitadora a las bujías 2b, y activa el motor de arranque, sin representar, y, al mismo tiempo, la CPU 25 aplica la potencia eléctrica excitadora a los circuitos 5 excitadores para activar las válvulas 3 de inyección de combustible. Entonces, la CPU 25 aplica la potencia eléctrica excitadora al dispositivo 17 de ignición.
En este caso, cada cilindro 2a del motor 1 de combustión interna es alimentado de aire y combustible. No obstante, puesto que las bujías 2b no se han activado, cada cilindro 2a descarga el aire y el combustible aún en estado inquemado.
El aire y el combustible descargados desde cada cilindro 2a fluyen al primer catalizador 15 purificador de escape a través de los tubos 13 de bifurcación del escape y el tubo 14 de escape. Puesto que el conducto de escape en el primer catalizador 15 purificador de escape tiene un diámetro mucho menor en comparación con el del tubo 14 de escape, el aire y el combustible se mezclan entre sí mientras fluyen a través del conducto de escape de dicho diámetro mucho menor. Como consecuencia de ello, cuando el aire y el combustible abandonan el primer catalizador 15 purificador de escape, se convierten en una mezcla bien mezclada, excelente combustible.
La mezcla combustible, que fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape, alcanza el segundo catalizador 16 purificador de escape a través del tubo 14 de escape. La mezcla combustible alcanza y entra en el segundo catalizador 16 purificador de escape, es encendida y quemada por el dispositivo 17 de ignición, previsto en la porción cónica aguas arriba del cuerpo 16b del catalizador en la envoltura 16a del segundo catalizador 16 purificador de escape. Puesto que el dispositivo 17 de ignición está situado inmediatamente aguas arriba del cuerpo 16b del catalizador, la llama de la mezcla combustible calienta rápidamente el cuerpo 16b del catalizador.
Además, el segundo catalizador 16 purificador de escape de la presente realización es un catalizador purificador de escape de flujo de pared. Por ello, cualquier hollín o similar, producido por dicha combustión de la mezcla combustible sería captado por el segundo catalizador 16 purificador de escape y no sería, por ello, descargado al aire.
Obsérvese que, en la presente realización, con vistas a que se produzca reflujo de la llama, generada por la combustión de la mezcla combustible, aguas arriba del dispositivo 17 de ignición, el conducto de flujo del escape en el primer catalizador 15 purificador de escape está hecho de modo que tenga un diámetro menor que un diámetro de extinción de la llama. Como consecuencia de ello, la llama generada por la combustión de la mezcla combustible no refluye aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape, con lo cual se estabiliza la combustión de la mezcla combustible.
Adicionalmente, en el proceso de calentamiento de catalizador de la presente realización, la CPU 25 cierra también la válvula 19 de estrangulamiento de escape hasta un grado prefijado. Como consecuencia de ello, se incrementa la presión dentro del conducto de escape desde el motor 1 de combustión interna hasta la válvula 19 de estrangulamiento del escape. Entonces, se suprime la pulsación del gas de escape por la presión incrementada y se incrementa la temperatura dentro del conducto de escape. Así, pues, se mejora la capacidad de ignición y la estabilidad de la combustión de la mezcla combustible.
El proceso de calentamiento de catalizador descrito más arriba se continúa por un tiempo prefijado. El tiempo prefijado es un periodo de tiempo requerido para elevar la temperatura del cuerpo 16b del catalizador hasta la temperatura de activación por el proceso de calentamiento de catalizador, y el periodo de tiempo se obtiene de antemano experimentalmente.
Obsérvese que el tiempo prefijado puede ser ya sea un valor de tiempo fijo o un valor de tiempo variable, que se varía según una temperatura de lecho del catalizador del cuerpo 16b del catalizador al arrancar el motor 1 de combustión interna.
Después de continuar la ejecución del proceso de calentamiento de catalizador por un tiempo prefijado, la CPU 25 ejecuta un proceso de eliminar la mezcla combustible por un tiempo prefijado para eliminar completamente la mezcla combustible, que queda en el conducto de escape desde el motor 1 de combustión interna hasta el dispositivo 17 de ignición.
En el proceso de remoción de mezcla combustible, la CPU 25 realiza, por ejemplo, el bloqueo de la aplicación de potencia eléctrica excitadora a las bujías 2b y, además, el bloqueo de la aplicación de potencia eléctrica excitadora a los circuitos 5 excitadores, y el control del servomotor 20 de estrangulamiento del escape. de modo que se abra completamente la válvula 19 de estrangulamiento del escape.
En este caso, cada cilindro 2a del motor 1 de combustión interna es abastecido sólo de aire y, por ello, cada cilindro 2a descarga dicho aire. El aire descargado de cada cilindro fluye secuencialmente a través de los tubos 13 de bifurcación del escape, el tubo 14 de escape, el primer catalizador 15 purificador de escape, el tubo 14 de escape, el segundo catalizador 16 purificador de escape, y el tubo 14 de escape.
En este momento, puesto que la válvula 19 de estrangulamiento del escape está completamente abierta, el aire descargado de cada cilindro 2a se precipita y fluye a través de los tubos 13 de bifurcación del escape, el tubo 14 de escape, el primer catalizador 15 purificador de escape, el tubo 14 de escape, el segundo catalizador 16 purificador de escape, y el tubo 14 de escape.
Como consecuencia de ello, la mezcla combustible que queda en el conducto de escape, que se extiende desde el motor 1 de combustión interna hasta el segundo catalizador 16 purificador de escape (es decir, en los tubos 13 de bifurcación del escape, el tubo de escape, el primer catalizador 15 purificador de escape, y el tubo 14 de escape) es forzada hacia el segundo catalizador 16 purificador de escape por el aire, que fluye a través del conducto de escape. Así, pues, la mezcla combustible es purificada en el cuerpo 16b del catalizador activado por el proceso de calentamiento del catalizador.
Después de ejecutar el proceso de remoción de la mezcla combustible por el tiempo prefijado, la CPU 25 comienza la aplicación de la potencia eléctrica excitadora a las bujías 2b y a los circuitos 5 excitadores, y arranca el motor 1 de combustión interna. Puesto que la mezcla combustible, que queda en el conducto de escape, que se extiende desde el motor 1 de combustión interna hasta el segundo catalizador 16 purificador de escape, ha sido completamente eliminada, no se genera llama alguna en un amplio margen, que cubre desde los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna hasta el segundo catalizador 16 purificador del escape.
A continuación, se describirá detalladamente el control de calentamiento de catalizador de la presente realización.
La CPU 25 ejecuta una rutina de control de calentamiento de catalizador, como se muestra en la figura 5, con el fin de ejecutar el control del calentamiento de catalizador.
La rutina de control del calentamiento de catalizador es una rutina que se almacena previamente en la ROM 26 para ejecutarla al arrancar el motor 1 de combustión interna.
En la rutina de control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina primero en la Etapa S501 si el primer catalizador 15 purificador de escape o el segundo catalizador 16 purificador de escape está activado o no.
El método para determinar si el primero o el segundo catalizador purificador de escape está activado puede incluir, por ejemplo, la determinación de si las respectivas temperaturas del lecho de catalizador del primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape han sido reducidas a una temperatura menor que las respectivas temperaturas de activación o no, basándose en el tiempo transcurrido desde la última operación de parada del motor 1 de combustión interna hasta volver a arrancarlo; agregar un sensor de temperatura para detectar una temperatura del lecho del catalizador a cada uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, y determinar si los valores de la señal de salida de los respectivos sensores de temperatura son menores que las respectivas temperaturas de activación o no; o estimando las respectivas temperaturas del lecho del catalizador de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape a partir de la señal de salida (temperatura del agua de refrigeración) del sensor 22 de temperatura, y determinar si los valores estimados son menores que las respectivas temperaturas de activación o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S501 que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo (preferiblemente, se determina activo el segundo catalizador 16 purificador de escape), la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control normal de arranque.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S501 que los dos catalizadores 15, 16 purificadores de escape primero y segundo están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S502 y comienza la ejecución del proceso de calentamiento de catalizador. Más específicamente, la CPU 25 controla el servomotor 20 de estrangulamiento de escape de modo que cierre la válvula 19 de estrangulamiento de escape hasta el grado prefijado. Después de ello, la CPU 25 comienza la aplicación de la potencia eléctrica excitadora al motor de arranque, los circuitos 5 excitadores, que corresponden a las válvulas 3 de inyección de combustible de todos los cilindros 2a, y el dispositivo 17 de ignición, y, al mismo tiempo, que bloquea la aplicación de la potencia eléctrica excitadora a las bujías 2b de todos los cilindros 2a.
En la Etapa S503, la CPU 25 actualiza un valor de referencia de un primer contador C1 para contar el tiempo de excitación del proceso de calentamiento del catalizador.
En la Etapa S504, la CPU 25 determina si el valor de referencia del primer contador C1 actualizado en la Etapa S503 es o no, al menos, igual o mayor que un valor CS1 prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento del catalizador se ha ejecutado, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S504 que el valor de referencia del primer contador C1 es menor que el valor CS1 prefijado, la CPU 25 ejecuta la Etapa S503 y las etapas subsiguientes.
Por otra parte, cuando la CPU 25 determina en la Etapa S504 que el valor de referencia del primer contador C1 es igual o mayor que el valor CS1 prefijado, la CPU 26 pasa a la Etapa S505 y comienza la ejecución del proceso de remoción de la mezcla combustible. Más específicamente, la CPU 25 impide la aplicación de la potencia eléctrica excitadora a los circuitos 5 excitadores correspondientes a todos los cilindros 2a, bujías 2b de todos los cilindros 2a, y el dispositivo 17 de ignición, a la vez que continua la activación del motor de arranque, y, al mismo tiempo, la CPU 25 también controla el servomotor 20 de estrangulamiento del escape de modo que la válvula 19 de estrangulamiento del escape sea devuelta a su estado de apertura total.
En la Etapa S506, la CPU 25 actualiza un valor de referencia de un segundo contador C2 para contar el tiempo de ejecución del proceso de remoción de la mezcla combustible.
En la Etapa S507, la CPU 25 determina si el valor de referencia del segundo contador C2 actualizado en la Etapa S506 es o no es, al menos, igual a un valor CS2 prefijado, es decir, si el proceso de remoción de la mezcla combustible se ha ejecutado, al menos, durante el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S507 que el valor de referencia del segundo contador C2 es menor que el valor CS2 prefijado, la CPU repite la ejecución de la Etapa S506 y las etapas subsiguientes.
Por otro lado, cuando la CPU 25 determina en la Etapa S507 que el valor de referencia del segundo contador C2 es igual al valor CS2 prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S508 y termina la ejecución del proceso de remoción de la mezcla combustible.
En la Etapa S509, la CPU 25 repone los respectivos valores de referencia de los primero y segundo contadores C1, C2 a "cero" y termina la ejecución de esta rutina. Después de ello, la CPU 25 ejecuta el control normal de arranque del motor.
De acuerdo con la rutina de control del calentamiento del catalizador descrita más arriba, cuando se arranca el motor 1 de combustión interna estando inactivos los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, tal como cuando se arranca en frío el motor 1 de combustión interna, se suministran el combustible y el aire al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape, con lo cual el combustible y el aire están suficientemente mezclado uno con otro dentro del primer catalizador 15 purificador de escape, resultando que se forma una excelente mezcla combustible.
Esta mezcla combustible es quemada por el dispositivo 17 de ignición provisto en la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape, y el cuerpo 16b del catalizador es calentado por la llama producida por la combustión de la mezcla combustible.
En este momento, puesto que la válvula 19 de estrangulamiento del escape ha estrangulado la porción de flujo en el tubo 14 de escape, se suprime la pulsación del gas de escape descargado del motor 1 de combustión interna, y se aumenta la temperatura atmosférica dentro del conducto de escape. Como consecuencia de ello, se mejoran la capacidad de ignición y la estabilidad de la combustión de la mezcla combustible. Además, cuando la proporción de flujo en el conducto de escape es estrangulada por la válvula 19 de estrangulamiento del escape, se disminuye la velocidad a la que fluye el gas quemado de la mezcla combustible a través del cuerpo 16b del catalizador. Con ello, se mejora la eficiencia de la conducción de calor desde el gas quemado al cuerpo 16b del catalizador.
Así, pues, de acuerdo con el aparato de calentamiento de catalizador del motor de combustión interna de la presenta realización, el primer catalizador 15 purificador de escape se dispone aguas arriba del segundo catalizador 16 purificador de escape a ser calentado, y el dispositivo 17 de ignición se dispone en la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. Por ello, el combustible y el aire pueden mezclarse suficientemente y ser deseablemente quemados sin facilitar una cámara especial premezcladora para mezclar el combustible y el aire y una cámara de combustión especial para quemar el combustible y el aire.
Como consecuencia de ello, cuando el motor de combustión interna está en el estado de funcionamiento normal, el calor del gas de escape no es transferido a la cámara premezcladora, cámara de combustión y similar, con lo que el gas de escape a una temperatura baja no fluye al catalizador purificador de escape. Así, pues, se puede impedir que la temperatura del catalizador purificador de escape disminuya hasta un valor menor que la temperatura de activación, con lo que se evita la degradación de las emisiones de escape.
De acuerdo con el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna de la presente realización, el segundo catalizador 16 purificador de escape es un catalizador de flujo de pared. Por ello, incluso si se produce material (PM) en partículas como hollín por la combustión de la mezcla combustible, el PM es captado por el segundo catalizador 16 purificador de escape, y no es descargado al aire.
De acuerdo con el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna de la presenta realización, la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape tiene una estructura aislada del calor. Por ello, el calor generado por la combustión de la mezcla combustible no es radiado a través de la superficie de la pared de la porción cónica. Así, pues, básicamente todo el calor generado por la combustión de la mezcla combustible puede ser transferido al cuerpo 16b del catalizador.
De acuerdo con el aparato calentador de catalizador del motor de combustión interna de la presente realización, sólo el aire es descargado del motor 1 de combustión interna por un periodo prefijado después de completarse el calentamiento del segundo catalizador 16 purificador de escape. Así, pues, la mezcla combustible que queda en el conducto de escape, que se extiende desde el motor 1 de combustión interna al dispositivo 17 de ignición, puede ser eliminada. Como consecuencia de ello, no se genera llama en un amplio margen que cubre desde los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna hasta el dispositivo 17 de ignición, cuando la combustión de la mezcla es iniciada en el motor 1 de combustión interna.
Además, de acuerdo con el aparato calentador del catalizador del motor de combustión interna de la presente realización, a causa del estrangulamiento de la porción de flujo del conducto de escape, el segundo catalizador 16 purificador de escape puede calentarse con mejor capacidad de ignición y estabilidad de la combustión de la mezcla combustible y también mejor eficiencia de la conducción de calor desde el gas quemado de la mezcla combustible hasta el cuerpo 16b del catalizador. Como consecuencia de ello, se puede conseguir fiablemente una rápida activación del cuerpo 16b del catalizador.
Realización 2
A continuación, se describirá un aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la Realización 2 del presente invento en relación con la figura 6. Se describirá aquí la estructura diferente de la de la Realización 1, pero se omitirá la descripción que tenga la misma estructura.
En la Realización 1 precedente, el combustible y el aire se suministran al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape, al girar el motor por medio del motor de arranque del motor 1 de combustión interna, inyectando el combustible desde las válvulas 3 de inyección de combustible de todos los cilindros 2a, y, al mismo tiempo, impidiendo que sean activadas las bujías 2b de todos los cilindros 2a.
En este caso, la CPU 25 ejecuta una rutina de control del calentamiento del catalizador tal como muestra la figura 6.
La rutina de control del calentamiento de catalizador de la figura 6 es una rutina que se almacena previamente en la ROM 26 para ejecutar al arrancar el motor 1 de combustión interna.
En esta rutina de control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina primero en la Etapa S601 si el primero o el segundo catalizador 15, 16 purificador de escape está activo o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S601 que, al menos, uno de entre el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control de arranque normal.
Por otro lado, cuando la CPU 25 determina en la Etapa S601 que ambos, el primero y el segundo catalizadores purificadores de escape, están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S602 e inicia la ejecución del proceso de calentamiento de catalizador. Más específicamente, la CPU 25 controla el servomotor 20 de estrangulamiento de escape hasta un grado prefijado. Después de ello, la CPU 25 inicia la aplicación de potencia eléctrica excitadora al motor de arranque, el(los) circuito(s) 5 excitador(es) que corresponden a la(s) válvula(s) 3 de inyección de combustible de uno o más de los cilindros 2a (por ejemplo, dos cilindros), y el dispositivo 17 de ignición, y, al mismo tiempo, que impide la aplicación de la potencia eléctrica excitadora a las bujías 2b de todos los cilindros 2a.
En este caso, uno o más de los cilindros 2a, que tienen la(s) válvula(s) de inyección de combustible activada(s) descargan el combustible y el aire en estado inquemado, mientras que el(los) otro(s) 
\hbox{cilindro(s)}
descarga(n) sólo aire. El combustible y el aire descargados del(de los) antes mecionado(s) uno o más cilindro(s) 2a descargan sólo aire. El combustible y el aire descargados de los antes mencionados uno o más cilindros 2a se suministran a través del(de los) correspondiente(s) tubo(s) 3 de bifurcación del escape hasta el tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape.
El combustible y el aire suministrados al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador purificador de escape fluye adentro del primer catalizador 15 purificador del escape, donde el combustible y el aire son suficientemente mezclados entre sí para formar una excelente mezcla combustible.
La mezcla combustible así formada fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape hacia el tubo 14 de escape aguas debajo de dicho catalizador 15, y luego, a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. La mezcla combustible que fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape es quemada por el dispositivo 17 de ignición provisto en la porción cónica, y el cuerpo 16b del catalizador del segundo catalizador 16 purificador de escape es calentado por la llama generada por la combustión de la mezcla combustible.
En relación nuevamente con la figura 6, la CPU 25 pasa a la Etapa S603 subsiguiente al proceso de la Etapa S602 y actualiza un valor de referencia del primer contador C1 para contar el tiempo de ejecución del proceso de calentamiento del catalizador.
En la Etapa S604, la CPU 25 determina si el valor de referencia del primer contador C1 actualizado en la Etapa S603 es, al menos, igual o mayor que el valor CS1 prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento de catalizador ha sido ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S604 que el valor de referencia del primer contador C1 es menor que el valor CS1 prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S603 y las etapas subsiguientes.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S604 que el valor de referencia del primer contador C1 es igual al valor CS1 prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S605 e inicia el proceso de remoción de la mezcla combustible.
En la Etapa S606, la CPU 25 actualiza un valor de referencia del segundo contador C2 para contar el tiempo de ejecución del proceso de remoción de la mezcla combustible.
En la Etapa S607, la CPU 25 determina si el valor de referencia del segundo contador C2 actualizado en la Etapa S606 es, al menos, igual al valor CS2 prefijado o no, es decir, si el proceso de remoción de la mezcla combustible se ha ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S607 que el valor de contador del segundo contador C2 es menor que el valor CS2 prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S606 y las etapas subsiguientes.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S607 que el valor de referencia del segundo contador C2 es igual al valor CS2 prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S608 y termina la ejecución del proceso de remoción de la mezcla combustible.
En la Etapa S609, la CPU 25 repone los valores de referencia respectivos de los primero y segundo contadores C1, C2 a "cero" y termina la ejecución de esta rutina. Después de ello, la CPU 25 ejecuta el control normal de arranque del motor.
Según la rutina del control del calentamiento de catalizador descrita más arriba, se pueden obtener los mismos efectos que los de la realización 1. Además, puesto que sólo son accionadas la(s) válvula(s) 3 de inyección de combustible de uno o más de los cilindros 2a, se puede minimizar la cantidad de combustible requerida para el proceso de calentamiento de catalizador.
Obsérvese que la descripción precedente de la presente realización ejemplificaba un caso donde, cuando el combustible y el aire se suministran al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape, activando la(s) válvula(s) 3 de inyección de combustible sólo en uno o más de los cilindros 2a, mientras que se impide que sean activadas las bujías 2b de todos los cilindros 2a. No obstante, calentar el catalizador purificador de escape y arrancar el motor 1 de combustión interna puede realizarse en paralelo, permitiendo la activación de la(s) bujía(s) 2b y la(s) válvula(s) 3 de inyección de combustible de los cilindros 2a distintos de los antes mencionados uno o más cilindros 2a.
Ejemplo 1 comparativo
En adelante, se describirá un aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según un ejemplo comparativo relación con la figura 7. En este caso, se describirá la estructura diferente de la de la Realización 1, pero se omitirá la descripción de la estructura igual.
En la Realización 1, el control del calentamiento de catalizador se ejecuta inmediatamente antes de la consumación del arranque del motor 1 de combustión interna, es decir, durante el giro del motor 1 de combustión interna por el motor de arranque. En el ejemplo presente, no obstante, el control del calentamiento de catalizador se lleva a cabo inmediatamente después del arranque del motor 1 de combustión interna.
El control del calentamiento de catalizador según el presente ejemplo se ejecuta cuando el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape están inactivos en el momento de consumación del arranque del motor 1 de combustión interna. En el control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 quema la mezcla rica en uno o más de los cilindros 2a (por ejemplo, dos cilindros) del motor 1 de combustión interna (de aquí en adelante, se hará referencia a dicha operación como "operación rica"), y quema la mezcla pobre en el(los) otro(s) cilindro(s) 2a (por ejemplo, los restantes dos cilindros) (de aquí en adelante, se hará referencia dicha operación como "operación pobre").
En este caso, el gas de escape descargado desde los arriba mencionados uno o más cilindros 2a contiene una gran cantidad de combustible en estado inquemado, mientras que el gas de escape descargado desde los arriba mencionados otro(s) cilindro(s) 2a contiene una gran cantidad de aire (oxígeno) en estado inquemado.
El gas de escape, que contiene componentes de combustible inquemados, y el gas de escape, que contiene aire inquemado, son conducidos a través de los tubos 13 de bifurcación del escape al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape, y luego, fluyen hacia el primer catalizador 15 purificador de escape.
En el primer catalizador 15 purificador de escape, el gas de escape que contiene combustible inquemado y el gas de escape que contiene aire inquemado fluyen a través de un conducto de flujo, que tiene un diámetro mucho menor en comparación con el del tubo 14 de escape. Por ello, el combustible inquemado y el aire contenido en el gas de escape están suficientemente mezclados según fluyen a través de dicho conducto.
Como consecuencia de ello, en el gas de escape que fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape se forma una excelente mezcla combustible de combustible y aire, bien mezclada, Así, pues, la mezcla combustible es quemada por el dispositivo 17 de ignición en la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape.
En adelante, se describirá en detalle el control del calentamiento de catalizador del presente ejemplo.
La CPU 25 ejecuta una rutina de control del calentamiento de catalizador, como se muestra en la figura 7, con el fin de ejecutar el control del calentamiento de catalizador. La rutina del control del calentamiento de catalizador es una rutina que es almacenada previamente en la ROM 26 para ejecutarla al arrancar el motor 1 de combustión interna.
En la rutina del control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina primero en la Etapa S701 si el arranque del motor 1 de combustión interna ha sido consumado o no. El método de hacer la determinación de la consumación del arranque del motor 1 de combustión interna puede incluir, por ejemplo, determinar si la velocidad del motor es incrementada o no, al menos, hasta un valor prefijado o superior.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S701 que no se ha consumado el arranque del motor 1 de combustión interna, la CPU realiza repetidamente la Etapa S701 hasta que se haya consumado el arranque del motor 1 de combustión interna.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S701 que el arranque del motor 1 de combustión interna se ha consumado, la CPU 25 pasa a la Etapa S702 y determina si el primero o segundo catalizador 15, 16 purificador del escape está activo o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S702 que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control normal de arranque.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S702 que ambos catalizadores, el primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S703 y comienza la ejecución del proceso de calentamiento del catalizador.
En el proceso de calentamiento de catalizador, la CPU 25 realiza una operación rica de, por ejemplo, los primero y segundo cilindros de entre los cuatro cilindros 2a del motor 1 de combustión interna, controlando los circuitos 5 excitadores correspondientes a los primero y segundo cilindros, de modo que se produzca la mezcla que tiene una relación aire-combustible más baja que la relación aire combustible teórica (es decir, relación rica de aire-combustible) en los primero y segundo cilindros. Al mismo tiempo, la CPU 25 realiza una operación pobre en los restantes tercero y cuarto cilindros, controlando los circuitos 5 excitadores correspondientes a los tercero y cuarto cilindros, de modo que se produzca una mezcla que tenga una relación aire-combustible más alta que la relación aire-combustible teórica (es decir, relación aire-combustible pobre) en los tercero y cuarto cilindros.
En este caso, los primero y segundo cilindros de la operación rica descargan el gas de escape, que contiene una gran cantidad de combustible inquemado, mientras que los tercero y cuarto cilindros de operación pobre descargan el gas de escape que contiene una gran cantidad de aire (oxígeno) inquemado. El gas de escape descargado desde los primero y segundo cilindros (es decir, el gas de escape que contiene combustible inquemado) y el gas de escape descargado desde los tercero y cuarto cilindros (es decir, el gas de escape que contiene aire inquemado) son suministrados a través de los tubos 13 de bifurcación del escape al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape.
El combustible y el aire contenidos en el gas de escape son mezclados para formar una excelente mezcla combustible dentro del primer catalizador 15 purificador de escape. El gas de escape, que contiene tal mezcla combustible, fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape al tubo 14 de escape aguas abajo del mismo, y luego, desde el tubo 14 de escape a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. La mezcla combustible, que fluye hacia la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador del escape, es quemada por el dispositivo 17 de ignición provisto en la porción cónica, y el cuerpo 16b del catalizador del segundo catalizador 16 purificador de escape es calentado por la llama generada por dicha combustión de la mezcla combustible.
Volviendo a referirse a la figura 7, la CPU 25 pasa a la Etapa S704, subsiguiente al proceso de la Etapa S703, y actualiza un valor de referencia de un contador C para contar el tiempo de ejecución del proceso de calentamiento del catalizador.
En la Etapa S705, la CPU 25 determina si el valor de referencia del contador C actualizado en la Etapa S704 es, al menos, igual al valor CS prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento del catalizador ha sido ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S705 que el valor de referencia del contador C es menor que el valor CS prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S704 y las etapas subsiguientes.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S705 que el valor de referencia del contador C es igual al valor CS prefijado del contador C, la CPU 25 pasa a la Etapa S706, y termina la ejecución del proceso de calentamiento de catalizador. La CPU 25 repone el valor de referencia del contador C a "cero" y controla los circuitos 5 excitadores, de modo que devuelva al motor 1 de combustión interna a su estado de funcionamiento normal.
De acuerdo con la rutina de control del calentamiento de catalizador descrita más arriba, en el caso en que el segundo catalizador 16 purificador de escape es calentado después del arranque del motor 1 de combustión interna, el combustible y el aire pueden estar suficientemente mezclados y deseablemente quemados sin requerir una cámara especial de premezclado para mezclar el combustible y el aire, porque el primer catalizador 15 purificador de escape se ha dispuesto aguas arriba del segundo catalizador 16 purificador de escape, y el dispositivo 17 de ignición se ha dispuesto en la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape.
Como consecuencia de ello, cuando el motor de combustión interna está en el estado normal de funcionamiento, el calor del gas de escape no es transferido a una cámara de mezcla previa, cámara de combustión o similar, por lo cual el gas de escape a una baja temperatura no fluye adentro del catalizador purificador de escape. Así, pues, se puede evitar que la temperatura del catalizador purificador de escape puede sea rebajada a un valor menor que la temperatura de activación, con lo que se evita la degradación de las emisiones de escape.
Obsérvese que, en el presente ejemplo, la mezcla que tiene una relación aire-combustible pobre es quemada en el(los) cilindros(s) 2a, que es de esperar descarguen aire inquemado. No obstante, también es posible impedir inyección de combustible al(los) cilindro(s) 2a que, es de esperar descarguen aire inquemado.
Ejemplo 2 comparativo
En adelante, se describirá un aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna según un segundo ejemplo comparativo en relación con la figura 8. En este caso, se describirá la estructura diferente de la del ejemplo 1 comparativo, pero se omitirá la descripción de la estructura igual.
En el ejemplo 1 comparativo descrito más arriba, uno o más de los cilindros 2a funcionan en operación rica, de modo que descarguen el gas de escape, que contiene combustible inquemado, inmediatamente después de la consumación del arranque del motor 1 de combustión interna. Sin embargo, en el presente ejemplo, uno o más de los cilindros 2a funcionan con una relación aire-combustible normal. Luego, el combustible es inyectado secundariamente desde la(s) correspondiente(s) válvula(s) 3 de inyección de combustible durante la expansión o carrera del escape de uno o más de los cilindros 2a, de modo que se haga que los anteriormente mencionados uno o más cilindros 2a descarguen el gas de escape que contiene combustible inquemado.
En este caso, la CPU 25 ejecuta una rutina de control del calentamiento de catalizador como se muestra en la figura 8.
La rutina de control del calentamiento de catalizador de la figura 8 es una rutina que se almacena previamente en la ROM 26 para ejecución al arrancar el motor 1 de combustión interna.
En la rutina de control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina primero en la Etapa S801 si se ha consumado o no el arranque del motor 1 de combustión interna.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S801 que no se ha consumado el arranque del motor 1 de combustión interna, la CPU 25 realiza repetidamente la Etapa S801 hasta que se haya consumado el arranque del motor 1 de combustión interna.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S801 que se ha consumado el arranque del motor 1 de combustión interna, la CPU 25 pasa a la Etapa S802 y determina si el primero o el segundo catalizador 15, 16 purificador del escape está activo o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S802 que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control de arranque normal.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S802 que ambos catalizadores, el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S803 e inicia la ejecución del proceso de calentamiento del catalizador.
En el proceso de calentamiento de catalizador, la CPU 25 controla, por ejemplo, los circuitos 5 excitadores correspondientes al primero y segundo cilindros de entre los cuatro cilindros 2a del motor 1 de combustión interna, de modo que se produzca una mezcla, que tenga una relación aire-combustible normal en el primero y el segundo cilindros, y controla también dichos circuitos 5 excitadores de modo que inyecten secundariamente el combustible desde las correspondientes válvulas 3 de inyección de combustible durante la carrera del escape de los primero y segundo cilindros. Al mismo tiempo, la CPU 25 controla los circuitos 5 excitadores correspondientes a los restantes tercero y cuarto cilindros de modo que se produzca una mezcla, que tenga una relación aire-combustible mayor que la relación aire-combustible teórica (es decir, relación aire-combustible pobre) en los tercero y cuarto cilindros. Así, pues la CPU realiza operación pobre de los tercero y cuarto cilindros.
En este caso, los primero y segundo cilindros descargan el gas de escape, que contiene un combustible pobre, mientras que los tercero y cuarto cilindros descargan el gas de escape, que contiene una gran cantidad de aire (oxígeno) inquemado. El gas de escape descargado de los primero y segundo cilindros (es decir, el gas de escape que contiene combustible inquemado) y el gas de escape descargado de los tercero y cuarto cilindros (es decir, el gas de escape que contiene aire inquemado) son suministrados a través de los tubos 13 de bifurcación del escape al tubo 14 de escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape.
El combustible y el aire contenidos en el gas de escape son mezclados para formar una excelente mezcla combustible dentro del primer catalizador 15 purificador de escape. El gas de escape, que contiene dicha mezcla combustible, fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape al tubo 14 de escape aguas abajo del mismo, y luego, fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. La mezcla combustible, que fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape, es quemada por el dispositivo 17 de ignición provisto en la porción cónica, y el cuerpo 16b del segundo catalizador 16 purificador del escape es calentado por la llama generada por dicha combustión.
Volviendo a la referencia de la figura 8, la CPU 25 pasa a la Etapa S804, subsiguiente al proceso de la Etapa S803, y actualiza un valor de referencia del contador C para contar el tiempo de ejecución del proceso de calentamiento de catalizador.
En la Etapa S805, la CPU 25 determina si el valor de referencia del contador C actualizado en la Etapa S804 es, al menos, igual al valor CS prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento de catalizadora se ha ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S805 que el valor de referencia del contador C es menor que el valor CS prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S804 y las etapas subsiguientes.
Cuado la CPU 25 determina en la Etapa S805 que el valor de referencia del contador C es igual al valor CS prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S806, y termina la ejecución del proceso de calentamiento del catalizador. La CPU 25 repone el valor de referencia del contador C a "cero", y controla los circuitos 5 excitadores, de modo que se lleve al motor 1 de combustión interna a su estado de funcionamiento normal.
De acuerdo con la rutina de control del calentamiento de catalizador descrita más arriba, se pueden obtener los mismos efectos que los del ejemplo 1 comparativo.
Ejemplo 3 comparativo
En adelante, se describirá un aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según el ejemplo 3 comparativo en relación con las figuras 9 a 11. Se describirá en él la estructura diferente de la del ejemplo 1 comparativo, pero se omitirá la descripción de la estructura igual.
En el ejemplo 1 comparativo descrito más arriba, en el caso en que el combustible y el aire inquemados sean suministrados aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape, inmediatamente después de la consumación del arranque del motor 1 de combustión interna, uno o más de los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna funcionan en operación rica, mientras que el(los) otro(s) cilindro(s) 2a funcionan en operación pobre. Como consecuencia de ello, los antes mencionados uno o más cilindros 2a descargan el gas de escape, que contiene combustible inquemado, mientras que los antes mencionados otro(s) cilindro(s) 2a descargan el gas de escape, que contiene aire inquemado. Sin embargo, en el ejemplo presente, todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna funcionan en operación rica, y el aire secundario se suministra al gas de escape descargado de todos los cilindros 2a Así, pues, el gas de escape, que contiene combustible inquemado y aire inquemado se suministra aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape.
Cada tubo 13 de bifurcación del escape conectado al motor 1 de combustión interna, es provisto de una tobera 32 de inyección de aire secundario, que tiene su orificio de inyección enfrente del orificio de escape del correspondiente cilindro 2a, como se ha mostrado en la figura 9.
Como se ha mostrado en la figura 10, las toberas 32 de inyección de aire secundario están conectadas al orificio 31 de salida de la ECU 23 por medio de cableado eléctrico, y las toberas 32 de inyección de aire secundario se abren en respuesta a la aplicación de potencia eléctrica excitadora de la ECU 23, e inyectan el aire secundario suministrado desde una bomba de aire, no representada, a los orificios de escape de los respectivos cilindros 2ª.
En adelante, se describirá el control de calentamiento de catalizador del presente ejemplo.
Según el presente ejemplo, la CPU 25 ejecuta una rutina de control de calentamiento de catalizador como se ha mostrado en la figura 11 para ejecutar el control de calentamiento de catalizador. Esta rutina de control de calentamiento de catalizador es una rutina que se ha almacenado previamente en la ROM 26 para ejecutarla en el momento del arranque del motor 1 de combustión interna.
En la rutina de control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina primero en la Etapa S1101 si se ha consumado o no el arranque del motor 1 de combustión interna.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1101 que no se ha consumado el arranque del motor 1 de combustión interna, la CPU 25 realiza repetidamente la Etapa S1101 hasta que se haya consumado el arranque del motor 1 de combustión interna.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1101 que el arranque del motor 1 de combustión interna se ha consumado, la CPU 25 pasa a la Etapa S1102 y determina si el primero o segundo catalizador 15, 16 purificador de escape está activo o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1102 que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control normal de arranque.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1102 que ambos catalizadores, el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S1103 e inicia el proceso de calentamiento de catalizador.
En el proceso de calentamiento del catalizador, la CPU 25 realiza, por ejemplo, la operación rica de todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna, de modo que descarguen el gas de escape, que contiene una gran cantidad de combustible inquemado de todos los cilindros 2a. Al mismo tiempo, la CPU 25 aplica la potencia eléctrica excitadora a las toberas 32 de inyección de aire secundario, de modo que se inyecte el aire secundario a los orificios de escape de los respectivos cilindros 2a.
En este caso, el gas de escape, que contiene una gran cantidad de combustible inquemado, y el aire secundario son suministrados a los orificios de escape de todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna. El gas de escape y el aire secundario son conducidos desde los orificios de escape a los tubos 13 de bifurcación del escape, y luego, fluyen a través del tubo 14 de escape al primer catalizador 15 purificador de escape.
El combustible inquemado contenido en el gas de escape y el aire secundario son mezclados para formar una excelente mezcla combustible dentro del primer catalizador 15 purificador de escape. El gas de escape, que contiene tal mezcla combustible, fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape hacia el tubo 14 de escape aguas abajo del mismo, y luego, fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. La mezcla combustible, que fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape, es quemada por el dispositivo 17 de ignición en la porción cónica, y el cuerpo 16b del catalizador del segundo catalizador 16 purificador de escape es calentado por la llama generada por tal combustión.
Volviendo a la referencia de la figura 11, la CPU 25 pasa a la Etapa S1104, subsiguiente al proceso de la Etapa S1103, y actualiza el valor de referencia del contador C para contar el tiempo de ejecución del proceso de calentamiento del catalizador.
En la Etapa S1105, la CPU 25 determina si el valor de referencia del contador C actualizado en la Etapa S1104 es, al menos, igual al valor CS prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento del catalizador se ha ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1105 que el valor de referencia del contador C es menor que el valor CS prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S1104 y las etapas subsiguientes.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1105 que el valor de referencia del contados C es igual al valor CS prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S1106, y termina la ejecución del proceso de calentamiento del catalizador. La CPU 25 repone el valor de refrenciar del contador C a "cero", y controla los circuitos 5 excitadores, de modo que lleven el motor 1 de combustión interna al estado de funcionamiento normal.
De acuerdo con la rutina de control del calentamiento de catalizador descrita más arriba, se pueden obtener los mismos efectos que los del ejemplo 1 comparativo.
Ejemplo 4 comparativo
En adelante, se describirá un aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según el ejemplo 4 comparativo con relación a la figura 12. Se describirá en él la estructura diferente de la del ejemplo 3 comparativo, pero se omitirá la descripción de la estructura igual.
En el ejemplo 3 comparativo descrito más arriba, en el caso en que el gas de escape, que contiene combustible y aire inquemados, sea suministrado aguas arriba del primer catalizador 15 purificador del 
\hbox{escape,}
inmediatamente después de la consumación del arranque del motor 1 de combustión interna, todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna funcionan en operación rica, y el aire secundario es suministrado al gas de escape descargado de todos los cilindros 2a. No obstante, en el presente ejemplo, todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna funcionan con una relación normal aire-combustible. Durante la carrera del escape de los cilindros 2a, el combustible es inyectado secundariamente desde las respectivas válvulas 3 de inyección de combustible, y el aire secundario es inyectado desde las respectivas toberas de inyección de aire secundario. Así, pues, el gas de escape, que contiene combustible (combustible pobre) inquemado y aire (aire secundario) inquemado es suministrado aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape.
En este caso, la CPU 25 ejecuta una rutina de control del calentamiento de catalizador tal como se muestra en la figura 12.
La rutina de control del calentamiento de catalizador de la figura 12 es una rutina que es almacenada previamente en la ROM 26 para ejecutarla en el momento del arranque del motor 1 de combustión interna.
En la rutina de control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina primero en la Etapa S1201 si el arranque del motor 1 de combustión interna ha sido consumado o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1201 que el arranque del motor 1 de combustión interna no se ha consumado, la CPU 25 realiza repetidamente la Etapa S1201 hasta que el arranque del motor 1 de combustión interna se haya consumado.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1201 que el arranque del moto 1 de combustión interna se ha consumado, la CPU 25 pasa a la Etapa S1202 y determina si el primero o el segundo catalizador 15, 16 purificador de escape está activo o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1202 que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control normal de arranque.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1202 que ambos catalizadores, el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores del escape, están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S1203 e inicia el proceso de calentamiento del catalizador.
En el proceso de calentamiento de catalizador, la CPU 25 opera, por ejemplo, todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna con una relación aire-combustible normal. Durante la carrera del escape de los cilindros 2a, la CPU 25 inyecta secundariamente el fuel desde las respectivas válvulas 3 de inyección de combustible, de modo que el gas de escape que contiene combustible pobre inquemado sea descargado de los cilindros 2a. Además, la CPU 25 aplica la potencia eléctrica excitadora a las toberas 32 de inyección de aire secundario, de modo que inyecten el aire secundario a los orificios de escape de los respectivos cilindros 2a.
En este caso, el gas de escape que contiene una gran cantidad de combustible pobre inquemado y el aire secundario se aplican a los orificios de escape de todos los cilindros 2a del motor 1 de combustión interna. El gas de escape y el aire secundario son conducidos desde los orificios de escape a los tubos 13 de bifurcación del escape, y luego, fluyen a través del tubo 14 de escape hacia el primer catalizador 15 purificador de escape.
El combustible pobre inquemado contenido en el gas de escape y el aire secundario son mezclados para formar una excelente mezcla combustible dentro del primer catalizador 15 purificador de escape. El gas de escape, que contiene dicha mezcla combustible, fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape al tubo 14 de escape, y luego, fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. La mezcla combustible, que fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador del escape, es quemada por el dispositivo 17 de ignición previsto en la porción cónica, y el cuerpo 16b del catalizador del segundo catalizador 16 purificador de escape es calentado por la llama generada por dicha combustión.
Volviendo a referirse a la figura 12, la CPU 25 pasa a la Etapa S1204, subsiguiente al proceso de la Etapa S1203, y actualiza un valor de referencia del contador C para contabilizar el tiempo de ejecución del proceso de calentamiento de catalizador.
En la Etapa S1205, la CPU 25 determina si el valor de referencia actualizado del contador C es, al menos, igual al valor CS prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento del catalizador ha sido ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1205 que el valor de referencia del contador C es menor que el valor CS prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S1204 y las etapas subsiguientes.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1205 que el valor de referencia del contador C es igual al valor CS prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S1206, y termina la ejecución del proceso de calentamiento de catalizador. La CPU 25 repone el valor de referencia del contador C a "cero", y controla los circuitos 5 excitadores, de modo que lleve al motor 1 de combustión interna al estado normal de funcionamiento.
Según la rutina de control del calentamiento de catalizador descrita más arriba, se pueden obtener los mismos efectos que los del ejemplo 3 comparativo, mientras opera el motor 1 de combustión interna a una relación aire-combustible normal.
Ejemplo 5 comparativo
Se describirá, en adelante, un aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según el ejemplo 5 comparativo en relación con las figuras 13 a 15. En esta descripción, se describirá la estructura diferente de la del ejemplo 1 comparativo, pero se omitirá la descripción de la estructura igual.
En el ejemplo 1 comparativo descrito más arriba, en el caso de que inmediatamente después de la consumación del arranque del motor 1 de combustión interna funcionen en operación rica uno o más de los cilindros 2a, de modo que descarguen el gas de escape que contiene combustible inquemado de los uno o más cilindros 2a. No obstante, en el presente ejemplo, se lleva a cabo una llamada recirculación (EGR) de gas de escape para recircular el gas de escape a uno o más de los cilindros 2ª, de modo que se realice una combustión de baja temperatura en uno o más de los cilindros 2a. Así, pues, la temperatura de combustión de la mezcla en los antes mencionados uno o más cilindros 2a es rebajada, con lo que el gas de escape, que contiene una gran cantidad de componentes de combustible inquemados, es descargado.
Tal como se muestra en la figura 13, un conducto 33 de recirculación (EGR) de gas de escape es conectado a los tubos 13 de bifurcación del escape. Debiéndose conectar las bifurcaciones del conducto 33 de EGR a cada tubo 6 de bifurcación de admisión. Se facilita una válvula 34 de recirculación (EGR) de gas de escape, para posibilitar y bloquear la comunicación entre el conducto 33 de EGR y el correspondiente tubo 6 de bifurcación de admisión, en la comunicación entre el conducto 33 de EGR y cada tubo 6 de bifurcación de admisión.
Tal como se muestra en la figura 14, las válvulas 34 de EGR están conectadas al orificio 31 de salida de cada ECU 23 por medio de un cableado eléctrico, de modo que las válvulas 34 de EGR sean abiertas y cerradas según una corriente de control desde la ECU 23.
Se describirá, en adelante, el control del calentamiento de catalizador según el presente ejemplo.
En el presente ejemplo, la CPU 25 ejecuta una rutina de control de calentamiento de catalizador, como se muestra en la figura 15, para ejecutar el control del calentamiento de catalizador. La rutina de control del calentamiento de catalizador es una rutina que se almacena previamente en la ROM 26 para ejecutarla en el momento del arranque del motor 1 de combustión interna.
En la rutina de control del calentamiento de catalizador, la CPU 25 determina en la Etapa S1501 si el arranque del motor 1 de combustión interna se ha consumado o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1501 que el arranque del motor 1 de combustión interna no se ha consumado, la CPU 25 realiza repetidamente la Etapa S1501 hasta que se haya consumado el arranque del motor 1 de combustión interna.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1501 que el arranque del motor 1 de combustión interna se ha consumado, la CPU 25 pasa a la Etapa S1502 y determina si el primero o el segundo catalizador 15, 16 purificador de escape está activo o no.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1502 que, al menos, uno de los primero y segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape está activo, la CPU 25 termina la ejecución de esta rutina y ejecuta el control normal de arranque.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1502 que ambos catalizadores, el primero y el segundo catalizadores 15, 16 purificadores de escape, están inactivos, la CPU 25 pasa a la Etapa S1503 e inicia el proceso de calentamiento del catalizador.
En el proceso de calentamiento de catalizador, la CPU 25 abre, por ejemplo, la(s) válvula(s) 34 de EGR correspondiente(s) a uno o más de los cilindros 2a (es decir, primero y segundo cilindros) del motor 1 de combustión interna para una combustión de baja temperatura. Así, pues, el gas de escape, que contiene una cantidad relativamente grande de componentes de combustible inquemados, es descargado de los antes mencionados uno o más cilindros 2a. Al mismo tiempo, la CPU 25 realiza una operación pobre en los 
\hbox{otro(s)}
cilindro(s) 2a (por ejemplo, tercero y cuarto cilindros), con lo que el gas de escape, que contiene una cantidad relativamente grande de aire inquemado, es descargado del(de los) otro(s) cilindro(s) 2a.
En este caso, los primero y segundo cilindros descargan el gas de escape, que contiene una gran cantidad de combustible inquemado, mientras que el tercero y cuarto cilindros descargan el gas de escape, que contiene una gran cantidad de aire (oxígeno) inquemado. El gas de escape descargado de los primero y segundo cilindros (es decir, el gas de escape que contiene combustible inquemado) y el gas de escape descargado de los tercero y cuarto cilindros (es decir, el gas de escape que contiene aire inquemado) se suministran a través de los tubos 13 de bifurcación del escape aguas arriba del primer catalizador 15 purificador de escape.
El combustible y el aire contenidos en el gas de escape son mezclados, para formar una excelente mezcla combustible, dentro del primer catalizador 15 purificador de escape. El gas de escape, que contiene tal mezcla combustible, fluye afuera del primer catalizador 15 purificador de escape al tubo 14 de escape aguas abajo del mismo, y luego, fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape. La mezcla combustible que fluye a la porción cónica del segundo catalizador 16 purificador de escape es quemada por el dispositivo 17 de ignición previsto en la porción cónica, y el cuerpo 16b del catalizador del segundo catalizador 16 purificador del escape es calentado por la llama generada por tal combustión.
Volviendo a referirse a la figura 15, la CPU 25 pasa a la Etapa S1504, subsiguiente al proceso de la Etapa S1503, y actualiza un valor de referencia del contador C para contabilizar el tiempo de ejecución del proceso de calentamiento de catalizador.
En la Etapa S1505, la CPU 25 determina si el valor de referencia actualizado del contador C es, al menos, igual al valor CS prefijado o no, es decir, si el proceso de calentamiento del catalizador se ha ejecutado o no, al menos, por el tiempo prefijado o más.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1505 que el valor de referencia del contador C es menor que el valor CS prefijado, la CPU 25 repite la ejecución de la Etapa S1504 y las etapas subsiguientes.
Cuando la CPU 25 determina en la Etapa S1505 que el valor de referencia del contador C es igual al valor CS prefijado o mayor, la CPU 25 pasa a la Etapa S1506, y termina la ejecución del proceso de calentamiento de catalizador. La CPU 25 repone el valor de referencia del contador C a "cero", y controla los circuitos 5 excitadores, de modo que lleven al motor 1 de combustión interna al estado de funcionamiento normal.
De acuerdo con la rutina de control del calentamiento de catalizador arriba descrita, se pueden obtener los mismos efectos que los del ejemplo 1 comparativo.

Claims (10)

1. Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna, que comprende: un conducto (13, 14) de escape conectado al motor de combustión interna; un catalizador (16) principal purificador de escape, previsto en dicho conducto de escape, para purificar el gas de escape que fluye en dicho conducto de escape; un catalizador (15) secundario purificador de escape, previsto en dicho conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador (16) principal purificador de escape, para purificar el gas de escape que fluye en dicho conducto de escape; un medio (17) de ignición previsto en dicho conducto de escape, entre dichos catalizadores purificadores de escape principal y secundario; un medio (3; 32) de suministro de componentes combustibles para suministrar combustible y aire al conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador secundario purificador de escape; caracterizado porque dicho medio (3; 32) de suministro de componentes de combustible suministra el combustible y el aire al conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador (15) secundario purificador de escape, permitiendo la actuación de una válvula (3) de inyección de combustible de, al menos, uno de los cilindros de dicho motor de combustión interna y, al mismo tiempo, impidiendo la actuación de una bujía de cada cilindro, durante el giro de dicho motor de combustión interna por medio del motor de arranque, inmediatamente antes de la consumación del arranque del motor de combustión interna.
2. Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicho catalizador principal purificador de escape incluye un material de base porosa, que incluye un conducto de flujo que tiene su extremo de aguas arriba abierto y el de aguas abajo cerrado, y un conducto de flujo, que tiene su extremo de aguas arriba cerrado y el de aguas abajo abierto, en el que el primer conducto de flujo y el último conducto de flujo están dispuestos alternativamente en forma de panal.
3. Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicho medio de ignición se ha dispuesto de modo que la llama, que resulta de la ignición de una mezcla combustible sea producida en una porción aguas arriba de un soporte de catalizador dentro de dicho catalizador principal purificador de escape.
4. Aparato de calentamiento de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 3, en el que la porción de aguas arriba del soporte del catalizador, dentro de dicho catalizador principal purificador de escape, tiene una estructura aislada del calor.
5. Aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, que comprende además un medio de suministro de aire para suministrar sólo aire al conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador secundario purificador de escape, durante un periodo prefijado, después de la consumación del calentamiento de dicho catalizador principal purificador de escape.
6. Aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 5, que comprende además: un medio de arranque del motor para arrancar dicho motor de combustión interna después de un intervalo de dicho periodo prefijado.
7. Aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, que comprende además un medio de estrangulamiento de escape para estrangular una porción de flujo del gas de escape, que fluye a través de dicho conducto de escape, cuando dicho medio de suministro de componentes de combustible está suministrando el combustible y el aire al conducto de escape aguas arriba de dicho catalizador secundario purificador de escape.
8. Aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 7, en el que dicho medio de estrangulamiento de escape se ha previsto en dicho conducto de escape aguas abajo de dicho catalizador principal purificador de escape.
9. Aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, que comprende además un medio que previene el reflujo de la llama, previsto en dicho conducto de escape aguas arriba de dicho medio de ignición, para prevenir que la llama de una mezcla encendida por dicho medio de ignición fluya hacia atrás en dicho conducto de escape.
10. Aparato calentador de catalizador de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que el conducto de escape, formado en dicho catalizador secundario purificador de escape, tiene un diámetro igual o menor que un diámetro de extinción de la llama.
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