ES2377566T3 - Dispositivo de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna y método para la purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo (30) de purificación de gases de escape de un motor (100) de combustión interna en el que se dispone de un medio (37) de abastecimiento de agente reductor dispuesto en un conducto de escape para el suministro de agente reductor por goteo a un catalizador (33, 34) de almacenamiento de reducción de NOx, que sirve para ocluir y reducir los componentes de NOx en un gas de escape, desde su lado de aguas arriba, de modo que los componentes de NOx contenidos en dicho catalizador de NOx se reducen y se purifican por el agente reductor suministrado al efecto por los medios (37) de suministro de dicho agente, dicho dispositivo comprende: unos medios de determinación para determinar si el agente reductor por goteo suministrado por los medios (37) de suministro de dicho agente se ha esparcido al menos en un intervalo predeterminado, y unos medios de ajuste de regulación del caudal de los gases de escape enviados a dicho catalizador de NOx; caracterizado porque la velocidad de flujo de los gases de escape se reduce por dicho ajuste significa que cuando dichos medios de determinación hacen una determinación de que dicho agente reductor se ha esparcido.
Description
Dispositivo de purificación de gases de escape
de un motor de combustión interna y método para la purificación de
los gases de escape de un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de purificación de gases de escape de un motor de
combustión interna de acuerdo al preámbulo de la reivindicación 1, y
un método de control de emisiones de escape de un motor de
combustión interna para la purificación de los componentes de NOx
contenido en un gas de escape, de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 23.
En el pasado, se ha conocido un dispositivo de
purificación de gases de escape de un motor de combustión interna
que se proporciona con un catalizador de reducción de NOx de
almacenamiento para ocluir y reducir los NOx para la purificación de
los componentes de NOx en un gas de escape (véase, por ejemplo, un
documento de patente primero (solicitud de patente japonesa abierta
Nº 2.000-240428), un documento de segunda patente
(solicitud de patente japonesa abierta Nº
H6-200740), un documento de patente tercera
(solicitud de patente japonesa abierta Nº
2000-345.831), y un documento de patente cuarto
(solicitud de patente japonesa abierta No.
S62-106826)). En este tipo de dispositivo de
depuración de los escapes de gas, un agente reductor se suministra
con el catalizador de NOx en los momentos apropiados, de modo que
los componentes de NOx contenidos o en poder del catalizador de NOx
se reduzcan por ello de ser purificado, por lo tanto la regeneración
del catalizador de NOx.
Aquí, como en los métodos para la alimentación
del agente reductor para el catalizador de NOx, en general, existen
los siguientes casos: es decir, un caso es que un líquido se evapora
el agente reductor y se suministra en estado gaseoso, y otro caso es
que un líquido reductor se suministra en su estado líquido o gotas.
En el caso de suministro de un agente de reducción en su estado
gaseoso, es un mérito que una zona determinada se pueda poner en una
atmósfera reductora en un corto período de tiempo, pero es un
demérito que sea imposible de reducir y depurar el NOx celebrada en
el catalizador de NOx a menos que el catalizador de NOx todo tiene
que ser puesto en una atmósfera reductora. En contraste con esto, en
el caso de suministro de un agente de reducción en su estado de
gota, no es un mérito que es posible reducir el NOx, celebrada en el
catalizador de NOx a nivel local la creación de una atmósfera
reductora, sin la necesidad de poner todo el catalizador de NOx en
una atmósfera reductora.
Sin embargo, en el caso de suministro de una
gota como agente reductor, surge un problema que es difícil crear
una atmósfera de reducción a nivel local, por lo que se hace difícil
reducir NOx y purificar el lugar en el catalizador de NOx a una
solución de grado satisfactorio. En este caso, téngase en cuenta que
si la cantidad de agente reductor suministrado es demasiado grande,
se libera o emite a la atmósfera, como sin ser adherida al
catalizador de NOx, de modo que la cantidad del agente reductor que
se suministra debe ser limitada. US 5 974 791A revela un
dispositivo/método genérico como se define en el preámbulo de la
reivindicación 1/reivindicación 23.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es la reducción y purificación del NOx y contenido en un
catalizador de NOx de una manera eficiente.
Otro objeto de la presente invención es reducir
y purificar una cantidad suficiente de los NOx, contenida en el
catalizador de NOx.
Un objeto de la presente invención consiste en
regenerar el catalizador de NOx en un amplio rango de los
mismos.
Con el fin de resolver los problemas antes
mencionados o los objetos, la presente invención proporciona un
dispositivo de purificación de los gases de escape de acuerdo con la
reivindicación 1, y un método de acuerdo con la reivindicación 23.
Otros desarrollos de la invención son definidos en las
reivindicaciones dependientes.
Es decir, en la presente invención, se adopta
una construcción que después deque un agente reductor en líquido o
gotas se ha esparcido (adherido) a todo el catalizador de NOx, el
caudal de gases de escape a través del catalizador de NOx es
reducido (incluyendo el caso en que se reduce la velocidad de flujo
a cero).
De acuerdo con esa interpretación de la presente
invención, el caudal de los gases de escape no se reduce en el
momento en que el agente reductor se suministra, por lo que es
posible suministrar fácilmente el agente reductor a la totalidad
desde aguas abajo del catalizador de NOx hasta aguas arriba, de
manera uniforme. Es decir, el agente reductor se realiza junto con
los gases de escape, por lo que en un estado donde se reduce el
caudal de los gases de escape, se hace difícil para suministrar el
agente reductor en el lado aguas abajo del catalizador de NOx. En
contraste con esto, en la presente invención, el agente reductor se
suministra cuando el caudal de los gases de escape no se reduce, y
por lo tanto, el agente reductor puede ser suministrado aguas abajo
de manera satisfactoria. Además, dado que el caudal de los gases de
escape se reduce después de que el agente reductor se ha extendido a
todo el catalizador de NOx, es posible ampliar un área de una
atmósfera reductora formado alrededor de la gota de
agente-como la reducción conforme con el catalizador
de NOx así como para mantener la atmósfera reductora durante un
largo período de tiempo. Es decir, el agente reductor conforme con
el catalizador de NOx se evapora, una atmósfera reductora se forma
alrededor del catalizador de NOx durante el progreso de la
evaporación. En este caso, el gas, que forma la atmósfera de
reducción alrededor de la gota, como agente reductor, se debe al
flujo, junto con los gases de escape (que no es la atmósfera
reductora).En consecuencia, menor será la velocidad de flujo de los
gases de escape, mayor será el rango de la atmósfera reductora, y
cuanto más tiempo en la atmósfera reductora puede mantenerse. Por
otra parte, la tasa de flujo de los gases de escape es pequeña, la
región de la atmósfera reductora es amplia, y la reducción de la
atmósfera continúa durante un largo período de tiempo, como
resultado de que la temperatura del catalizador de NOx aumenta
rápidamente o en una fase temprana tiempo. Por lo tanto, la
liberación de NOx y la reducción de la velocidad o tasa por el
catalizador de NOx se incrementan, y la eficiencia de la
purificación del NOx se eleva de forma sinérgica.
Como un dispositivo de depuración de gases más
específicos de gas para un motor de combustión interna, de acuerdo
con la presente invención, se proporciona un dispositivo de
purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en
la que se dispone unos medios de abastecimiento de agente reductor
en un conducto de escape para el suministro de una gota a un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx, que sirve para
ocluir y reducir los componentes de NOx en los gases de escape,
desde su lado de aguas arriba, de modo que los componentes de NOx
contenidos en dicho catalizador de NOx se reducen y se purifican por
el agente reductor suministrado desde dichos medios de suministro de
agente reductor, dicho dispositivo se caracteriza por comprender lo
siguiente:
- \bullet
- unos medios de determinación para determinar si la gota de agente reductor suministrada por los medios de suministro de dicho agente reductor se ha extendido a por lo menos un intervalo predeterminado, y
- \bullet
- unos medios de ajuste para la regulación del flujo de los gases de escape enviados a dicho catalizador de NOx;
- \bullet
- en el que la velocidad de flujo de los gases de escape se reduce por dichos medios de ajuste cuando dichos medios de determinación hacen la determinación de que el agente reductor se ha extendido.
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso, es preferible que el rango
predeterminado es toda una gama de catalizador de NOx, pero no es
necesariamente así. Además, en la presente invención, incluso
después del procesamiento de la disminución de la velocidad de flujo
de los gases de escape de acuerdo con los medios de ajuste se ha
iniciado, el suministro del agente reductor se puede continuar. Por
otra parte, como el ajuste medio de la velocidad de flujo de los
gases de escape, se enumeran, por ejemplo, una construcción en la
que se proporcionan una pluralidad de conductos de gas de escape, de
tal modo que la cantidad de gases de escape suministra a cada paso
se cambia por una válvula o similar, una construcción que adopta un
sistema de válvulas variables, una construcción en la cual se ajusta
la cantidad de aire de admisión y/o la cantidad de gases de escape
por la ingesta y/o válvulas de escape, una construcción en la que la
cantidad de EGR se ajusta mediante una válvula EGR, y una
construcción en la cual se ajusta la cantidad de aire de admisión
por una válvula de mariposa. Además, el combustible (petróleo
liviano en el caso de un motor diesel) se enumera como un ejemplo
adecuado del agente reductor.
De acuerdo con esa interpretación de la presente
invención, el caudal de los gases de escape no se reduce en el
momento en que el agente reductor se suministra, por lo que el
agente reductor se puede llevar fácilmente hasta el lado aguas abajo
del catalizador de NOx, junto con los gases de escape. Como
resultado, el agente reductor puede ser fácilmente suministrado a la
totalidad desde aguas arriba del catalizador de NOx hasta el lado de
aguas abajo del mismo. En consecuencia, el agente reductor se puede
esparcir fácilmente en el rango predeterminado de manera uniforme.
Además, dado que el caudal de los gases de escape se reduce después
de que el agente reductor se ha extendido en el rango
predeterminado, es posible ampliar una zona de la atmósfera
reductora formada alrededor de la gota de
agente-como la reducción conforme con el catalizador
de NOx, así como para mantener la atmósfera reductora durante un
largo período de tiempo. Además, la temperatura del catalizador de
NOx aumenta rápidamente o en una etapa temprana, de modo que la
liberación y la reducción de la velocidad o la velocidad del NOx
debida al catalizador NOx se incrementan.
Por otra parte, cuando dicho medio de la
determinación que hace la determinación de que el agente reductor se
ha esparcido, el suministro del agente reductor por dichos medios
suministradores de agente reductor puede ser detenido y,
posteriormente, el caudal de los gases de escape puede ser
disminuido por dichos medios de ajuste.
De este modo, el agente reductor se puede evitar
que se consuma más de lo necesario. En particular, incluso en caso
de que un agente reductor que contiene HC (por ejemplo, combustible)
se utiliza, es posible suprimir que la HC se emita o se libere a la
atmósfera.
Un elemento que se convierte en una referencia
de determinación o criterio de acuerdo a dichos medios de
determinación puede incluir al menos uno de los ratios de
purificación de NOx de dicho catalizador de NOx, la cantidad de HC
emitida para el lado aguas abajo de dicho catalizador de NOx, la
temperatura de dicho catalizador de NOx, el tiempo transcurrido
desde el inicio del suministro del agente reductor por los medios
suministradores de agente reductor, y el caudal de los gases de
escape que ha pasado a través de una unidad de volumen del
catalizador dentro de una unidad de tiempo.
En este caso, cuando la tasa de depuración de
NOx se utiliza como un elemento que se convierte en una referencia
de la determinación o criterio, es posible reconocer, a partir de la
tasa de depuración de NOx tras la transformación de la reducción y
purificación del NOx contenido en el catalizador de NOx se realiza
por el suministro del agente reductor, si el agente reductor se ha
extendido en el intervalo predeterminado. En consecuencia, el agente
reductor se puede hacer para extenderse en el rango predeterminado
de forma adecuada mediante la realización del llamado de control de
retroalimentación en el que se corrige el tiempo de suministro del
agente reductor cuando el siguiente suministro de agente reductor se
lleva a cabo. En este caso, téngase en cuenta que la tasa de
depuración de NOx es la relación de una parte de los NOx purificada
por el catalizador de NOx a la totalidad de NOx expulsado de los
cilindros. Por ejemplo, esta tasa de depuración de NOx se puede
calcular, por ejemplo, a partir de los resultados de la detección de
un par de sensores de NOx dispuestos a los lados aguas arriba y
aguas abajo, respectivamente, del catalizador de NOx.
Además, en el caso de usar, como un elemento de
un criterio de determinación, el HC expulsado para el lado aguas
abajo del catalizador de NOx, cuando se detecta que HC se ha
expulsado en el lado aguas abajo del catalizador de NOx, o cuando la
cantidad del HC expulsado para el lado aguas abajo del catalizador
de NOx supera una predeterminada cantidad, se puede determinar que
el agente reductor se ha extendido en el intervalo predeterminado.
La detección de HC se puede realizar mediante el uso de un sensor de
HC. En este caso, tenga en cuenta que en el caso del uso del HC como
un elemento de un criterio de determinación, es necesario que el HC
se encuentre como un componente para el agente reductor.
Por otra parte, en el caso de la utilización de
la temperatura del catalizador de NOx como un elemento de criterio
de determinación, cuando la temperatura del catalizador de NOx
supera una temperatura determinada (una temperatura prefijada, o una
temperatura determinada sobre la base de la temperatura de
referencia en la consideración de otras condiciones), es posible
determinar que el agente reductor se ha extendido en el intervalo
predeterminado. En este sentido, es preciso señalar que la
temperatura del catalizador de NOx pueden ser detectada directamente
por la utilización de un sensor de temperatura, o estimarse a partir
de una temperatura de otra ubicación.
Por otra parte, en el caso de la utilización,
como elemento de criterio de determinación, del tiempo transcurrido
desde el inicio del suministro del agente reductor por los medios de
suministro de agente reductor, significa que cuando el tiempo
transcurrido sobrepasa un tiempo predeterminado, puede ser
determinado que el agente reductor se ha extendido en el intervalo
predeterminado. En este sentido, téngase en cuenta que el tiempo
transcurrido se puede medir con el uso de un temporizador. En este
caso, un tiempo de referencia preestablecido, un tiempo determinado
sobre la base de un tiempo de referencia en la consideración de
otras condiciones o similares, se puede utilizar como se ha dicho de
tiempo predeterminado, y el caudal de los gases de escape (SV)
habiendo pasado por la unidad de volumen del catalizador por unidad
de tiempo se conoce como un ejemplo adecuado para las otras
condiciones.
En este caso, téngase en cuenta que la
determinación se podrá hacer mediante el uso de sólo uno de estos
elementos para los criterios de determinación, o bien utilizando dos
o más elementos de una manera integral.
Además, es preferible que un segundo medio para
la determinación se proporcione para determinar si el ajuste de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape por
dichos medios de ajuste ha terminado.
De acuerdo con la construcción anterior de la
presente invención, el tratamiento de la disminución de la velocidad
de flujo de los gases de escape puede ser terminado cuando sea
necesario. En consecuencia, es posible devolver el caudal de los
gases de escape a un nivel normal en la etapa más temprana
posible.
El elemento que se convierte en un criterio para
la determinación de dichos segundos medios determinación puede
incluir al menos una de las tasa de depuración de NOx de dicho
catalizador de NOx, el HC expulsado para el lado aguas abajo de
dicho catalizador de NOx, la temperatura de dicho catalizador de
NOx, el tiempo transcurrido desde el inicio del ajuste de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape por
dichos medios de ajuste, y el caudal de los gases de escape habiendo
pasado por la unidad de volumen de dicho catalizador por unidad de
tiempo.
Aquí, en el caso de utilizar la tasa de
depuración de NOx como elemento para la determinación de una
referencia o criterio, es posible reconocer a posteriori, a
partir de la tasa de depuración de NOx tras el proceso de la
reducción y purificación de NOx contenido en el catalizador de NOx,
se lleva a cabo mediante el suministro del agente reductor, si el
tiempo de duración en el que el caudal de los gases de escape
decrece es adecuado. En consecuencia, es posible corregir la
duración del tiempo de forma adecuada mediante la realización de los
llamados controles de retroalimentación en el que se corrige el
tiempo de duración cuando el agente reductor se suministra en el
momento siguiente.
Además, en el caso de usar, como un elemento de
un criterio de determinación, el HC expulsado para el lado de aguas
abajo del catalizador de NOx, cuando el HC e deja de ser expulsado
para el lado de aguas abajo del catalizador de NOx, o cuando la
cantidad de HC expulsado para el lado de aguas abajo del catalizador
de NOx se convierte en menor que una cantidad predeterminada, se
puede determinar que el proceso de la reducción de la velocidad de
flujo de los gases de escape va a ser terminado.
Por otra parte, en el caso de la utilización de
la temperatura del catalizador de NOx como un elemento de
determinación de referencia, cuando la temperatura del catalizador
de NOx se convierte en menor que una temperatura predeterminada (una
temperatura de referencia preestablecida, la temperatura determina
en base a una referencia de temperatura en la consideración de otras
condiciones, etc), se puede determinar que el proceso de la
reducción de la velocidad de flujo de los gases de escape va a ser
terminado.
Además, en el caso de utilizar, como elemento
para la determinación de un criterio, el tiempo transcurrido desde
el inicio del ajuste de la disminución de la velocidad de flujo de
los gases de escape por dichos medios de ajuste, cuando el tiempo
transcurrido sobrepasa un tiempo predeterminado (por segunda vez
predeterminado), se puede determinar que el proceso de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape va a ser
terminado. En este caso, un tiempo de referencia preestablecido, un
tiempo determinado sobre la base de un tiempo de referencia en la
consideración de otras condiciones o similares, se puede utilizar
como se ha dicho de tiempo predeterminado (la segunda vez
determinado), y una tasa de flujo de los gases de escape (SV)
habiendo pasado a través de la unidad de volumen del catalizador por
unidad de tiempo se cita como un ejemplo adecuado para las otras
condiciones.
En este caso, tenga en cuenta que la
determinación se podrá hacer mediante el uso de sólo uno de estos
elementos para los criterios de determinación, o bien utilizando dos
o más elementos de una manera integral.
Además, es preferible que la menor de las
temperaturas de dicho catalizador de NOx, y el mayor caudal de los
gases de escape se reduzcan por dichos medios de ajuste.
Como resultado, es posible ajustar correctamente
la velocidad de flujo de los gases de escape de acuerdo con la
temperatura del catalizador de NOx. Es decir, cuanto menor es la
temperatura del catalizador de NOx, mayor es la velocidad a la que
el NOx, contenido en el catalizador de NOx se reduce. Por lo tanto,
cuanto menor es la temperatura del catalizador de NOx, mayor será la
necesidad de mantener la atmósfera reductora durante un largo
período de tiempo. En consecuencia, al disminuir el caudal de los
gases de escape de acuerdo con la disminución de temperatura del
catalizador de NOx, se hace posible mantener la atmósfera de
reducción por el período de tiempo más largo, por lo que el caudal
de los gases de escape se puede ajustar a un nivel que corresponde a
la temperatura del catalizador de NOx.
Además, el suministro se puede hacer por un
primer camino de escape y por un segundo camino de escape dispuestos
en el lado de aguas abajo de dicho medio de suministro de agente de
reducción, con un catalizador de NOx que se proporciona en cada una
de dichas vías de escape primera y segunda, y una válvula para
ajustar la velocidad de flujo de los gases de escape con respecto a
cada una de estas vías de escape, en la que cuando el proceso de
reducción y purificación del NOx contenido en los catalizadores de
NOx no se realiza, los gases de escape son obligados a salir por las
dos rutas de escape, mientras que cuando dicho proceso de
purificación se lleva a cabo, el suministro del agente reductor a
uno de dichos catalizadores de NOx mediante los medios
suministradores de dicho agente reductor se inicia con los gases de
escape siendo controlados por dicha válvula para que el flujo sólo
vaya en uno de dichos caminos de escape en el que uno de dichos
catalizadores de NOx está dispuesto para el proceso de purificación,
y cuando el proceso de la disminución de la velocidad de flujo de
los gases de escape por medio de dichos medios de ajuste se lleva a
cabo, los gases de escape se controlan con la válvula tal que el
flujo vaya hacia la otra ruta de escape de dicha válvula, por lo que
el caudal de los gases de escape a una de dichas rutas de escape en
la que uno de dichos catalizadores de NOx dispuestos para el proceso
de purificación es reducido.
De acuerdo con esa interpretación de la presente
invención, el conducto de escape está constituido por una pluralidad
de caminos de tal manera que el caudal de los gases de escape para
cada ruta puede ser cambiado correctamente, logrando así el proceso
de disminución de caudal de los gases de escape. Además, cuando el
proceso de la reducción y purificación de los NOx no se lleva a
cabo, los gases de escape son llevados a pasar por ambas rutas de
escape primera y segunda en las que los catalizadores de NOx se
disponen, respectivamente. En consecuencia, los catalizadores de NOx
dispuestos en las rutas de escape, respectivamente, son utilizados,
por lo que no hay ninguna necesidad particular de aumentar la
capacidad de los catalizadores. Por otra parte, cuando el
tratamiento de reducción y purificación de NOx se lleva a cabo, el
agente reductor se suministra sólo a una de las vías de escape en la
que uno de dichos catalizadores de NOx está dispuesto. En
consecuencia, el agente reductor se puede utilizar sin desperdicio.
Además, cuando el tratamiento de la disminución de la velocidad de
flujo de los gases de escape se lleva a cabo, el caudal de los gases
de escape al otro de dichos caminos de escape se incrementa por la
válvula, por lo que el caudal de los gases de escape por una de
dichas rutas de escape en la que se dispone une de dichos
catalizadores de NOx para el proceso de purificación se reduce. En
consecuencia, el proceso de disminución de la velocidad de flujo de
los gases de escape a uno de dichos catalizadores de NOx para ser
purificado se puede hacer sin modificar la cantidad total de la tasa
de flujo de los gases de escape.
Además, cuando los SOx, contenidos en el
catalizador de NOx se reducen y se purifican, y cuando las
partículas adheridas a los catalizadores de NOx, que también tienen
una función de filtro, se eliminan por oxidación, el proceso de
aumento y disminución del caudal de los gases de escape a través de
que uno de dichos caminos de escape en el que el uno de dichos
catalizadores de NOx está dispuesto para el proceso de purificación
se lleva a cabo por dicha válvula al menos una vez.
De este modo, es posible llevar a cabo la
purificación de la reducción de SOx, o la eliminación de la
oxidación de las partículas en toda la zona de los catalizadores de
NOx en forma adecuada. Es decir, cuando estas operaciones se llevan
a cabo, es necesario elevar la temperatura de los catalizadores de
NOx en un valor igual o superior a una temperatura predeterminada.
Con el fin de llevar a cabo estas operaciones de proceso sobre toda
la superficie de los catalizadores de NOx, la temperatura de toda la
zona de los catalizadores de NOx deberá ser elevada a un valor igual
o superior a la temperatura predeterminada. En este caso, cuando el
caudal de los gases de escape es pequeño, el agente reductor es
suministrado principalmente en el lado de aguas arriba del
catalizador de NOx, y por lo tanto la temperatura de los
catalizadores de NOx en el lado de aguas arriba del mismo se eleva
principalmente por la reacción reductora de dicho agente reductor,
mientras que cuando el caudal de los gases de escape es grande, una
gran cantidad de agente reductor se suministra al lado de de aguas
abajo de los catalizadores de NOx, por lo que la temperatura de los
catalizadores de NOx en el lado de aguas abajo de la misma también
se convierte en elevada por la reacción reductora del agente
reductor. Por lo tanto, mediante la realización del proceso de
aumentar y disminuir la velocidad de flujo de los gases de escape
por lo menos una vez, la temperatura de los catalizadores de NOx se
puede elevar en toda la superficie desde el lado de aguas arriba
hacia el lado aguas abajo del mismo.
Además, dicha válvula se compone de una válvula
central que es capaz de cambiar la ruta a través de la cual fluye el
gas de escape a la vía de escape primera o la ruta de escape
segunda, dicho proceso de aumento y disminución se lleva a cabo por
dicha válvula interruptor que cambia alternativamente la vía por la
que el gas emitido fluye entre dichos caminos de escape primero y
segundo, y el momento en que se suministre el agente reductor por
los medios de suministro se sincroniza con el momento en que el
camino a través del cual fluye el gas de escape se pueden cambiar
por dicha válvula.
De este modo, es posible llevar a cabo
adecuadamente el proceso de aumento y disminución de la tasa de
flujo de los gases de escape con respecto a los de la ruta de escape
primero y la ruta de escape segunda.
Por otra parte, un método de purificación de
gases de escape de un motor de combustión interna para la
purificación del NOx contenido en un gas de escape de acuerdo con la
presente invención comprende:
- \bullet
- Una etapa de adhesión del agente reductor en forma de goteo a un catalizador de almacenamiento de reducción de NOx mediante el suministro de un agente reductor de un lado de aguas arriba de dicho catalizador de NOx que ocluye y reduce el NOx; y
- \bullet
- Una etapa de disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape enviados al catalizador de NOx después de que se determine por unos medios de determinación que el agente reductor en forma de goteo se ha extendido en al menos un intervalo predeterminado en el catalizador de NOx.
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso, téngase en cuenta que las
construcciones respectivas antes mencionadas se pueden adoptar en
combinación con otras siempre que sea posible.
Como se describe en los párrafos anteriores, de
acuerdo con la presente invención, es posible reducir y purificar el
NOx contenido en los catalizadores de NOx de una manera eficiente.
Además, es posible reducir y purificar una cantidad suficiente de
NOx contenido en los catalizadores de NOx. Además, los catalizadores
de NOx pueden ser regenerados en una amplia gama de los mismos.
Fig. 1 es una vista esquemática de la
construcción general de un motor de combustión interna provisto de
un dispositivo de purificación de gases de escape.
Fig. 2A es una vista que explica el agente
reductor en forma de goteo (en el caso de una gran cantidad de
SV).
Fig. 2B es una vista que explica el agente
reductor en forma de goteo (en el caso de una pequeña cantidad de
SV).
Fig. 3 es una representación gráfica que ilustra
la relación entre la temperatura de un catalizador de NOx y la
velocidad a la que el NOx, contenido en el catalizador de NOx se
libera y se reduce.
Fig. 4A es un diagrama de tiempos (un ejemplo
preferente) que ilustra la relación entre un impulso para el
accionamiento de una válvula que activa una vía de escape y un pulso
para añadir el agente reductor.
Fig. 4B es un diagrama de tiempos (un ejemplo
inadecuado) que ilustra la relación entre un impulso para el
accionamiento de la válvula que cambia la ruta del gas de escape y
un pulso para añadir el agente reductor.
Ahora bien, la mejor manera de llevar a cabo la
presente invención se describirá más adelante en detalle, a modo de
ejemplo, en base a la siguiente realización, al referirse a los
dibujos adjuntos. Sin embargo, se debe entender que las medidas,
materiales, configuraciones, los acuerdos relativos y el estilo de
los componentes descritos en la realización de los siguientes son
sólo ilustrativas, pero no debe ser interpretado como limitación del
alcance de la presente invención de ninguna manera, en particular, a
menos que se especifique lo contrario.
\newpage
Ejemplo
1
Un dispositivo de purificación de gases de
escape de un motor de combustión interna y un método de control de
emisiones de escape de un motor de combustión interna de acuerdo con
una ejecución preferente de la presente invención se describe con
referencia a la figura. 1 a través de la figura. 4. Fig. 1 es una
vista esquemática de la construcción de todo el motor de combustión
interna con el dispositivo de purificación de gases de escape. Fig.
2 es una vista explicativa de una gota, como agente reductor. Es
decir, en la figura. 2, se ilustra la forma en que la gota, como
agente reductor crea una atmósfera de reducción, así como una
porción del catalizador de NOx a la que se adhiere la gota, como
agente reductor, y la cantidad de oclusión del NOx de alrededor. En
este caso, téngase en cuenta que la figura. 2A muestra el caso de SV
(la velocidad de flujo de los gases de escape que ha pasado por la
unidad de volumen del catalizador por unidad de tiempo) es grande, y
la figura. 2B muestra el caso de SV es pequeño. Fig. 3 es una
representación gráfica que ilustra la relación entre la temperatura
del catalizador de NOx y la velocidad a la que el NOx, contenido en
el catalizador de NOx se libera y se reduce. Fig. 4 es un diagrama
de tiempos que ilustra la relación entre el pulso para el
accionamiento de una válvula que permite cambiar entre las rutas de
escape y un pulso para añadir el agente reductor. En este sentido,
la figura. 4A muestra un ejemplo apropiado o preferente, y la
figura. 4B muestra un ejemplo inadecuado.
Ahora bien, el esquema del motor de combustión
interna 100 de acuerdo con esta ejecución se describe a continuación
con referencia a la figura. 1. En esta ejecución, la descripción se
hará al tomar un ejemplo de un motor diesel como motor de combustión
interna 100. El motor de combustión interna 100 de acuerdo con esta
forma de realización incluye un motor adecuado 10, un tubo de
admisión 20 para el suministro de aire fresco al motor apropiado 10,
un dispositivo de purificación de gases de escape 30 para la
purificación del gas de escape emitido por el motor adecuado 10 para
liberar a la atmósfera, y un dispositivo de recirculación de gases
de escape (dispositivo EGR) 40 para el retorno de una parte de los
gases de escape a una toma de aire con el fin de controlar la
generación de NOx. El dispositivo de recirculación de gases de
escape 40 está provisto de un refrigerador de EGR 41 para enfriar el
gas de escape retornado (gas EGR).
El dispositivo de purificación de gases de
escape 30 está provisto de dos vías de escape, es decir, una ruta de
escape primera 31 y una ruta de escape segunda 32, en un tubo de
escape. Los catalizadores de reducción de almacenamiento de NOx 33,
34 están dispuestos en estas vías de escape, respectivamente. Como
ejemplo concreto de estos catalizadores de NOx, son citados un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx y un filtro de
partículas que lleva a cabo como un catalizador de reducción de NOx.
Además, una válvula de cambio 35 es capaz de controlar el caudal de
los gases de escape de estos caminos de gases de escape está
dispuesta en una parte de aguas arriba de estas vías de escape de
gas. Esta válvula interruptor 35 se puede cambiar entre el estado en
que se abren tanto a la entrada de un canal de la ruta de escape
primero 31 y la entrada de un canal de la ruta de escape segundo 32,
y el estado en el que la entrada de un canal de flujo de estas vías
de escape se abre, y la entrada del paso de flujo de otra se cierra.
Además, la válvula de interruptor 35 puede controlar la velocidad de
flujo de los gases de escape a cada una de las rutas de escape
mediante el ajuste de la zona abierta de la entrada de cada paso del
flujo de estas vías de escape de gas.
Un sensor de temperatura 36 está instalado en el
dispositivo de purificación de gases de escape 30 para medir las
temperaturas de los catalizadores de NOx 33, 34. Además, la válvula
37 se dispone en un colector de escape aguas arriba de la parte de
la rama de la ruta de escape primera 31 y la ruta de escape segunda
32 para el suministro de agente reductor a estas vías de escape. En
esta ejecución, el agente reductor suministrado por la válvula de
adición 37 es un combustible (petróleo liviano).
Los catalizadores de reducción de almacenamiento
de NOx 33, 34 según esta ejecución tienen la propiedad de que
absorben NOx bajo la condición de que el gas de escape contiene una
gran proporción de los componentes oxidativos (atmósfera oxidante),
pero la liberación de NOx para los gases de escape para la reducción
bajo la condición de que el gas de escape contiene una pequeña
proporción de componentes oxidativos con la presencia de un agente
reductor (HC, etc) (atmósfera reductora).
En este caso, téngase en cuenta que los
catalizadores de NOx 33, 34 no absorben más NOx cuando un límite
predeterminado de NOx es absorbido. En consecuencia, el control para
recuperar la capacidad de absorción de NOx de los catalizadores de
NOx 33, 34 se repite a intervalos regulares mediante la purificación
de los catalizadores de NOx 33, 34 a través de la liberación y la
reducción de los NOx contenidos en ellos. Este control se realiza
sobre la base de una tasa de depuración de NOx, una historia de
funcionamiento, etc.
Cuando el proceso de la liberación y la
reducción de los NOx contenidos en los catalizadores de NOx 33, 34
se lleva a cabo, el aceite ligero, que sirve como un agente
reductor, se inyecta por la válvula de adición 37. El aceite ligero
por goteo inyectado de este modo es llevado al lado de aguas abajo
de las vías de escape, junto con los gases de escape. Como
resultado, el aceite ligero por goteo se adhiere a los catalizadores
de NOx 33, 34. El aceite ligero por goteo adherido a los
catalizadores de NOx 33, 34 se evapora poco a poco para formar una
atmósfera reductora en los alrededores, y el NOx, contenido en el
catalizador de NOx 33, 34 es liberado y se reduce para ser
purificado en una región donde la reducción de la atmósfera se ha
formado. En este caso, cuanto mayor sea el tiempo de duración de la
atmósfera reductora, la cantidad de NOx que se libera y reduce
aumentará
En esta ejecución, tanto en la entrada del paso
del flujo de la ruta de escape primera 31 y la entrada del paso del
flujo de la ruta de escape segunda 32 se abren al cambiar la válvula
35 en el momento de la operación normal (cuando el proceso de la
liberación y la reducción de los NOx contenidos en los catalizadores
de NOx no se lleva a cabo).
En lo sucesivo, un procedimiento para el proceso
de la liberación y la reducción de los NOx contenidos en los
catalizadores de NOx se describe en el orden de los procesos a
realizar. En este caso, téngase en cuenta que el proceso en
cualquiera de los catalizadores de NOx 33 dispuestos en la ruta de
escape primera 31 y el catalizador de NOx 34 dispuesto en la ruta de
escape segunda 32 se lleva a cabo de acuerdo con el mismo
procedimiento. En consecuencia, este documento hará referencia sólo
a los casos cuando el tratamiento de catalizador de NOx 33 dispuesto
en la ruta de escape primera 31 se lleva a cabo.
En primer lugar, a través de la válvula 35, la
entrada del paso del flujo de la ruta de escape 32 se cierra y la
entrada del paso del flujo de la ruta de escape primera 31 se abre
para que el aceite ligero se suministre por que se inyecta desde la
válvula de adición 37. El aceite ligero de este modo inyectado es
llevado hacia el lado de aguas abajo de la ruta de escape primera 31
junto con los gases de escape. Como resultado, el aceite ligero por
goteo se adhiere al catalizador de NOx 33 dispuesto en la ruta de
escape primera 31. Aquí, en esta ejecución, el aceite ligero por
goteo es llevado con el flujo de los gases de escape siendo lo
suficientemente alto, de modo que el aceite ligero se suministra al
lado de aguas abajo del catalizador de NOx 33 en una extensión
adecuada.
Cuando se realiza una determinación de una
sección determinada no ilustrada tal que el aceite ligero se ha
esparcido en un rango predeterminado (en esta ejecución, toda la
región del catalizador de NOx 33), el suministro de aceite ligero
por la válvula de adición 37 es detenido. A partir de entonces, la
entrada del paso del flujo de la ruta de escape segunda 32 se abre
por la válvula 35, de modo que los gases de escape llegan a entrar
en el camino de escape segundo 32, lo que disminuye el caudal de los
gases de escape en la primera ruta de escape 31.
Luego, cuando por una segunda sección
determinada no ilustrada que determina si el ajuste de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape ha de
ser terminado, se determina que el ajuste de la disminución de
caudal ha de ser terminado, la válvula 35 vuelve a su posición
original. Sin embargo, con respecto al catalizador NOx 33 dispuesto
en la ruta de escape primera 31 y al catalizador de NOx 34 dispuesto
en la ruta de escape segunda 32, en general, es necesario llevar a
cabo el proceso de liberación y la reducción de los NOx contenidos
en los catalizadores de NOx al mismo tiempo. En consecuencia, es
conveniente aplicar el proceso anterior para el catalizador de NOx
34 de forma continua después de la aplicación del proceso con el
catalizador de NOx 33.
La sección de determinación para determinar si
el aceite ligero se ha esparcido en un área predeterminada es una de
las funciones que una unidad de control no ilustrada (ECU) tiene
para controlar el funcionamiento de diversos componentes presentes
en el motor de combustión interna 100. La ECU es un dispositivo que
procesa aritméticamente señales eléctricas de entrada de diferentes
tipos de sensores por medio de una microcomputadora, y emite señales
eléctricas a diferentes tipos de actuadores a través de un circuito
de salida de procesamiento. En este caso, es innecesario decir que
los actuadores hacia los que las señales eléctricas emiten desde la
centralita después de la determinación de la sección de la
determinación son la válvula de adición 37 y la válvula 35 en esta
ejecución. Aunque se pueden adoptar una variedad de técnicas como
técnica de determinación de la sección de la determinación, algunos
ejemplos de los mismos se describen en este documento.
De la tasa de depuración de NOx tras llevarse a
cabo el proceso de la purificación del NOx contenido en los
catalizadores para la reducción de NOx, es posible reconocer a
posteriori si el aceite ligero que actúa como agente reductor se
había esparcido en el intervalo predeterminado. Esto es así porque,
en general, si el aceite ligero en realidad se ha esparcido en el
rango predeterminado, la tasa de depuración de NOx supera un valor
objetivo, mientras que si no, la tasa de depuración de NOx es menor
que el valor objetivo. En consecuencia, es posible hacer que el
aceite ligero se esparza en el rango predeterminado de forma
adecuada mediante la realización del llamado control de
retroalimentación en el que se corrige el tiempo de suministro o la
duración del aceite ligero cuando el aceite ligero se suministra la
siguiente vez. En este caso, téngase en cuenta que la tasa de
depuración de NOx se entiende como el cociente entre los NOx
emitidos por el cilindro que son purificados (absorbidos) por los
catalizadores de NOx y todo el NOx. Por ejemplo, esta tasa de
depuración de NOx puede ser calculada a partir de los resultados de
la detección de un par de sensores de NOx dispuestos aguas arriba y
aguas abajo de los catalizadores de NOx.
Es decir, en este caso, las señales eléctricas
son de entrada a la ECU desde los sensores de NOx dispuestos aguas
arriba y aguas abajo de los catalizadores de NOx, respectivamente.
La ECU calcula la tasa de depuración de NOx a partir de estas
señales de entrada, y cuando la tasa de depuración de NOx así
calculada es inferior a una tasa de depuración objetivo de NOx, se
calcula además una diferencia entre estas tasas de purificación, de
la que la centralita puede calcular un valor de corrección para el
suministro de aceite ligero cuando el aceite ligero se suministre en
la siguiente ocasión.
Cuando se detecta que HC se ha dirigido hacia el
lado de aguas abajo de cada catalizador de NOx, o cuando la cantidad
de HC de escape dirigida para el lado de aguas abajo de cada
catalizador de NOx supera una determinada cantidad, es posible
determinar que el aceite ligero se ha esparcido en el intervalo
predeterminado. Esto es porque si el HC es expulsado en el lado
aguas abajo de cada catalizador de NOx, se considera que el aceite
ligero ha llegado al extremo de aguas abajo de cada catalizador de
NOx, y si la cantidad de HC expulsado hacia el lado de salida de
cada catalizador de NOx supera la cantidad predeterminada, se
considera que el aceite ligero en cada uno de los catalizadores de
NOx se ha esparcido en una predeterminada extensión. En este caso,
téngase en cuenta que la detección de HC se puede realizar mediante
el uso de un sensor de HC.
Cuando la temperatura de cada catalizador de NOx
supera una temperatura determinada (una temperatura de referencia
preestablecida, una temperatura determinada en base a una
temperatura de referencia en la consideración de otras condiciones,
etc.), es posible determinar que el aceite ligero se ha esparcido en
el rango predeterminado. Esto se debe a que la temperatura de cada
catalizador de NOx aumenta de acuerdo con un incremento del área
donde el aceite ligero ha sido suministrado. En este caso, téngase
en cuenta que la temperatura de cada catalizador de NOx pueden ser
detectada por el sensor de temperatura 36.
Cuando el tiempo transcurrido desde el inicio
del suministro del aceite ligero por la válvula de adición 37 supera
un tiempo predeterminado, es posible determinar que el aceite ligero
se ha esparcido en el intervalo predeterminado. Esto se debe a la
relación entre el tiempo de suministro de aceite ligero y el
intervalo en que el aceite ligero se ha esparcido se puede estimar
por medio de experimentos y análisis. En este sentido, téngase en
cuenta que el tiempo transcurrido se puede medir con el uso de un
temporizador. En este caso, un tiempo de referencia preestablecido,
un tiempo determinado sobre la base de un tiempo de referencia en la
consideración de otras condiciones o similares, se puede utilizar
como "tiempo determinado", y el caudal de los gases de escape
(SV) habiendo pasado por la unidad de volumen de cada catalizador
por unidad de tiempo se cita como un ejemplo adecuado para las otras
condiciones.
Los métodos de determinación (1) - (4) descritos
anteriormente se pueden utilizar individualmente o de forma
independiente, pero es posible utilizar dos o más de estos métodos
de determinación en combinación. Por ejemplo, mediante la adopción
de estos métodos de determinación (2) - (4), cuando se determine de
acuerdo con todos estos métodos de determinación que "el aceite
ligero se ha esparcido en el rango predeterminado", una
determinación final se puede decir que "el aceite ligero se ha
esparcido en el rango predeterminado ". Además, el método de
determinación (1) se puede combinar con cualquiera de los métodos de
determinación (2) - (4). En concreto, en el caso de la adopción de
cualquiera de estos métodos de determinación (2) - (4), puede
producirse un error en el resultado de la determinación, por lo que
para hacer frente a esto, es posible hacer una determinación más
adecuada mediante la aplicación del control de retroalimentación en
(1).
La relación entre el caudal de los gases de
escape y la cantidad de NOx que se liberará y reducirá desde el
catalizador de NOx se describe con especial referencia a la figura.
2A y la figura. 2B. En estas figuras, la aparición del aceite ligero
por goteo adherido a la superficie de un catalizador de NOx se
ilustra esquemáticamente en una parte superior, y la cantidad de
oclusión de NOx en el catalizador de NOx se ilustra en la parte
inferior. La Fig. 2A indica el caso donde SV es grande, y la figura.
2B indica el caso donde SV es pequeño.
En estas figuras, un carácter de referencia S
designa la superficie del catalizador de NOx, un carácter de
referencia A indica que el aceite ligero por goteo adherido a la
superficie S del catalizador de NOx, y un carácter B de referencia
indica una región de atmósfera reductora. El aceite ligero por goteo
adherido a la superficie S del catalizador de NOx se evapora de su
superficie a través de la vaporización para formar la atmósfera
reductora B. El tiempo o el tiempo durante el cual se mantiene el
estado de la atmósfera reductora formada de esta manera es la más
larga en el medio (T en estos dibujos) del aceite ligero por goteo A
adherido a la superficie S del catalizador de NOx, y reduce o
disminuye a medida que la distancia desde el aceite ligero se
incrementa. En este caso, téngase en cuenta que la parte indicada a
0 en estos dibujos es una parte en la que la formación de la
atmósfera reductora es de 0 en el tiempo. Es decir, la posición de
la línea continua indicada por 0 es una posición límite en la cual
puede formarse la atmósfera de reducción formada por el aceite
ligero A. En este caso, téngase en cuenta que la cantidad de NOx que
se liberará y reducirá del catalizador de NOx aumenta a medida que
el tiempo o la duración de la atmósfera reductora aumenta. En
consecuencia, una gran cantidad de NOx se libera y se reduce en las
proximidades del centro del aceite ligero A adherid a la superficie
del catalizador de NOx (una región indicada como X en los dibujos),
pero cuanto mayor sea la distancia desde allí (una región indicada
en los dibujos por Y), a más insuficiencia más aumenta la cantidad
de NOx que se liberará y reducirá, por lo que el NOx no se libera
del todo en una región (una región indicada como Z en los dibujos),
donde no se ha formado la atmósfera de reducción.
En este sentido, téngase en cuenta que un gas
que forma la atmósfera reductora es obligado a fluir junto con los
gases de escape, lo que es un ambiente oxidativo en el caso de los
motores diesel. Como resultado de ello, cuanto mayor sea el caudal
de los gases de escape, más rápidamente el gas que forma la
atmósfera reductora fluirá. En consecuencia, cuanto menor sea el
caudal de los gases de escape, mayor será el rango en que la
atmósfera reductora se puede hacer, por lo más largo es el tiempo en
el que la atmósfera reductora se puede mantener. De lo anterior,
como se puede ver de una comparación entre la figura. 2A y la
figura. 2B, cuanto más pequeño es el SV, más grande es la cantidad
de NOx que se liberará y reducirá del catalizador de NOx, y el
catalizador de NOx puede ser regenerado en un rango más amplio.
Además, cuanto menor es la SV, más rápido se eleva la temperatura
del catalizador de NOx, por lo que más rápido será la velocidad a la
que el NOx contenido en el catalizador de NOx se libera y se reduce,
lo que mejora la eficiencia de la liberación y la reducción de los
NOx de manera sinérgica.
Como se señaló anteriormente, el catalizador de
NOx tiene la propiedad de que la velocidad a la que el NOx contenido
en el catalizador de NOx se libera y se reduce se hace más rápida de
acuerdo con el aumento o bajada de la temperatura de los mismos (ver
Fig. 3). En consecuencia, en el caso de realizar el proceso de la
liberación y la reducción del NOx, cuanto mayor es la temperatura
del catalizador de NOx, más corto es el tiempo durante el cual se
mantiene la atmósfera reductora, mientras que cuanto más baja sea la
temperatura del catalizador de NOx, el tiempo durante el cual
necesita ser mantenida la atmósfera reductora es mayor. Además, en
el caso de que la temperatura del catalizador de NOx sea baja, es
posible elevar la temperatura del catalizador de NOx en una etapa
temprana, aumentando el tiempo durante el cual se mantiene la
atmósfera de reducción, así como hacer la región de la atmósfera
reductora mayor.
De lo anterior, en esta ejecución, cuando el
caudal de los gases de escape se ajusta para disminuir, la cantidad
del ajuste disminución se modifica de acuerdo con la temperatura
detectada por el sensor de temperatura 36. Es decir, cuanto menor es
la temperatura detectada, más se reduce el caudal de los gases de
escape. De esta manera, cuanto menor es la temperatura del
catalizador de NOx, es posible aumentar el tiempo durante el cual se
mantiene la atmósfera reductora, y hacer que el rango de la
atmósfera reductora sea mayor. Como se describió anteriormente, en
esta ejecución, el caudal de los gases de escape se puede ajustar a
un nivel óptimo en función de la temperatura del catalizador de
NOx.
Cuando el aceite ligero adherido al catalizador
de NOx se ha evaporado por completo y el proceso de la liberación y
la reducción de los NOx contenidos en los catalizadores de NOx se
termina, es necesario devolver el caudal de los gases de escape a un
original nivel. En consecuencia, mediante el uso de una sección
segunda de determinación que determina si el ajuste de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape ha de
ser terminado, la tasa de flujo de los gases de escape se devuelve a
su nivel original cuando se determina por la sección segunda de
determinación que el ajuste de la disminución debe ser terminado.
Por lo tanto, el deterioro de la capacidad de conducción debido al
control de la disminución de la tasa de flujo puede ser suprimido a
un mínimo mediante la devolución de la tasa de flujo de los gases de
escape a un nivel normal en el momento adecuado. La sección segunda
de determinación es una de las funciones que la ECU tiene, similar a
la sección de la determinación antes mencionada, que determina si el
aceite ligero se ha esparcido en el intervalo predeterminado.
En este caso, téngase en cuenta que la tasa de
depuración de NOx, el HC expulsado para el lado de aguas abajo de
los catalizadores de NOx, las temperaturas de los catalizadores de
NOx, el tiempo transcurrido, etc. se puede utilizar como una técnica
de determinación o método de acuerdo con la sección segunda de
determinación, como en el caso de la sección de determinación para
determinar si el aceite ligero se ha esparcido en el intervalo
predeterminado. La razón por la que estos factores pueden ser
utilizados en la técnica de determinación o método de acuerdo con la
sección segunda de determinación se desprende de la explicación
antes mencionada de la técnica de determinación de conformidad con
la sección de la determinación que determina si el aceite ligero se
ha esparcido en el rango predeterminado. Por lo tanto, una
explicación detallada de los mismos se omite.
En general, el catalizador de NOx tiene la
propiedad de que absorbe no sólo los NOx, sino también los SOx
contenidos en los gases de escape. Como la cantidad de SOx,
contenida en el catalizador de NOx aumenta, lo que se llama
intoxicación de SOx causa que la capacidad de absorción de NOx se
reduzca. En consecuencia, con el fin de eliminar el envenenamiento
de SOx, el proceso de la eliminación del SOx, contenido en el
catalizador de NOx a través de la liberación y la reducción de los
mismos (el proceso de recuperación de intoxicación de SOx) se lleva
a cabo en el momento adecuado. Además, en general, en caso de que el
catalizador de NOx también tenga una función de filtro, como en el
caso en que el catalizador de NOx tiene la forma de un filtro de
partículas que lleva el antes mencionado catalizador de reducción de
NOx, por ejemplo, el tratamiento de la eliminación oxidativa de
partículas materiales capturadas (PM: sustancia en partículas)
(proceso de eliminación oxidativa PM) es oportuno realizarlo.
Cuando este proceso de recuperación de
intoxicación de SOx y el proceso de la eliminación oxidativa PM se
llevan a cabo, es necesario elevar la temperatura del catalizador de
NOx a una temperatura alta (por ejemplo, 600ºC). Por lo tanto, para
realizar la recuperación de intoxicación de SOx y el proceso de la
eliminación oxidativa PM sobre toda la superficie del catalizador de
NOx, es necesario que toda la superficie del catalizador de NOx esté
a alta temperatura.
Por consiguiente, en esta ejecución, cuando
estas operaciones de proceso se llevan a cabo, el camino a través
del cual fluye el gas de escape se cambia alternativamente entre la
ruta de escape primera 31 y la ruta de escape segunda 32 por medio
de la válvula de interruptor 35. En este caso, téngase en cuenta que
el cambio tan sólo es necesario hacerse al menos una vez. Como
resultado, en cada una de las rutas de escape, los cambios de los
gases de escape, por lo menos una vez, de un estado en el que el SY
es pequeño a un estado en el que el SV es alto (o viceversa). En
consecuencia, mediante la inyección de aceite ligero por la válvula
de adición 37 durante este tiempo, es posible suministrar el aceite
ligero para todo el área entera de los catalizadores de NOx 33, 34.
Como consecuencia, las áreas enteras de los catalizadores de NOx 33,
34, pueden ser uniformemente realizadas a una temperatura alta.
En este caso, se hará referencia a la
oportunidad de conducir la válvula 35, y la sincronización de la
inyección del aceite ligero por la válvula de adición 37 años cuando
estas operaciones de proceso se llevan a cabo, al referirse a la
figura. 4. La Fig. 4 es un diagrama de tiempo que ilustra la
relación entre el pulso de accionamiento enviado a la válvula de
interruptor de 35 y un pulso de accionamiento enviado a la válvula
de adición 37. Cuando el pulso de adición se activa o está en un
nivel alto, el aceite ligero se inyecta por la válvula de adición 37
años, mientras que cuando el pulso de adición está apagado o en un
nivel bajo, la válvula de adición 37 se detiene por lo que el aceite
ligero no es inyectado. Además, cuando el pulso de accionamiento de
la válvula se encuentra en 1 (alta), sólo está abierta a entrada del
paso del flujo de la ruta de escape primera 31 por la válvula 35,
mientras que cuando el pulso de accionamiento de la válvula se
encuentra en 2 (bajo), sólo está abierta la entrada del canal de
flujo de la ruta de escape segunda 32 por válvula 35.
La figura. 4A representa un ejemplo preferente o
apropiado. De acuerdo con el diagrama de tiempos que se muestra en
la figura. 4A, el aceite ligero se inyecta por la válvula de adición
37 en la sincronización con el momento en que el camino a través del
cual fluye el gas de escape se conecta a la ruta de escape primera
31, y en la ruta de escape segunda 32. En este caso, sustancialmente
la misma cantidad de aceite ligero puede suministrarse a la ruta de
escape primera 31 y la ruta de escape segunda 32, respectivamente,
bajo la condición de la misma velocidad de flujo de los gases de
escape. En consecuencia, el tratamiento adecuado se puede hacer con
respecto a los dos catalizadores de NOx 33, 34.
Por otro lado, la figura. 4B representa un
ejemplo inadecuado. De acuerdo con el diagrama de tiempos mostrado
en la figura. 4B, el aceite ligero se inyecta por la válvula de
adición 37 en la sincronización con el momento en que el camino a
través del cual fluye el gas de escape se conecta a la ruta de
escape primera 31 solamente. En este caso, las cantidades de aceite
ligero que se suministrarán a la ruta de escape primera 31 y la ruta
de escape segunda 32 son diferentes unas de otras, y las tasas de
flujo de los gases de escape cuando el aceite ligero se suministra
con el flujo de la primera y segunda ruta de escape también son
diferentes el uno del otro. En consecuencia, el tratamiento adecuado
no se puede hacer con respecto a los catalizadores de NOx 33,
34.
Como se describe anteriormente, de acuerdo con
el motor de combustión interna provisto de un dispositivo de
purificación de gases de escape y de un método de control de
emisiones de escape de un motor de combustión interna, de acuerdo
con esta ejecución, cuando el proceso de la liberación y la
reducción de los NOx, contenidos en los catalizadores de NOx 33, 34
se lleva a cabo, el aceite ligero por goteo puede ser fácilmente
adherido a todas las áreas de la totalidad de los catalizadores de
NOx 33, 34, por lo que la región de la atmósfera reductora formada
por gotas individuales de aceite ligero puede ser ampliada, y el
estado de la atmósfera reductora se puede mantener durante un largo
período de tiempo. Además, la temperatura del catalizador de NOx
aumenta rápidamente o en una etapa temprana, de modo que la
liberación y la velocidad de reducción de NOx debido al catalizador
de NOx se puede mejorar. En consecuencia, el NOx contenido en los
catalizadores de NOx 33, 34 puede ser eficientemente reducido y
purificado, y una cantidad suficiente de NOx pueden ser reducida.
Además, los catalizadores de NOx 33, 34 pueden ser regenerados en
amplios rangos o zonas de manera satisfactoria.
En esta ejecución, como método de proceso de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape, no se
adopta el método de la organización de dos rutas de escape y el
ajuste de la velocidad de flujo de los gases de escape a cada una de
las rutas de escape. Sin embargo, es necesario decir que tres o más
rutas de escape pueden ser proporcionadas para disminuir la
velocidad de flujo de los gases de escape ajustando el caudal de los
gases de escape a cada una de las rutas de escape. Además, como
método de proceso o esquema de la disminución de la velocidad de
flujo de los gases de escape, aparte de lo anterior, se enumeran una
construcción que adopta un sistema de válvulas variables, una
construcción en la que la cantidad de aire de admisión y/o la
cantidad de los gases de escape pueden ser ajustados por las tomas
y/o válvulas de escape, una construcción en la cual se ajusta la
cantidad de EGR por una válvula EGR, y una construcción en la cual
se ajusta la cantidad de aire de admisión por una válvula de
mariposa. En concreto, por ejemplo, la tasa de flujo de los gases de
escape puede ser disminuida por acortar la duración de la válvula en
apertura de cada una de las válvulas de admisión y de escape por
medio de un sistema de válvulas variable, o mediante el ajuste de
una válvula de mariposa a su lado de cierre y una válvula EGR para
su apertura lateral, o apretando una válvula de mariposa de escape
(= una válvula dispuesta en un conducto de escape: esto es diferente
de la llamada válvula VVT de escape que está instalada en camiones,
etc. por lo que es regulado como para ser utilizado como un freno
motor en el momento de desaceleración).
Además, en esta ejecución, después de que la
inyección del aceite ligero por la válvula de adición 37 ha
terminado, el proceso de disminución de la velocidad de flujo de los
gases de escape se lleva a cabo. Esto se debe principalmente a la
perspectiva de eliminar el consumo innecesario de aceite ligero,
pero la inyección de aceite ligero por la válvula de adición 37
puede ser algo continuada después de que el proceso de la
disminución de la velocidad de flujo de los gases de escape se ha
iniciado.
Además, en esta ejecución, se muestra la
construcción en la que se dispone la válvula 35 para cambiar el
camino por el que el gas emitido fluye entre la ruta de escape
primera 31 y la ruta de escape segunda 32 en un punto aguas arriba
de estas vías de escape, pero como se puede disponer una válvula de
cambio para cambiar la trayectoria del flujo de los gases de escape
entre las rutas de escape en un punto aguas abajo en la confluencia
o cruce de estas vías de escape. La construcción antigua es mejor en
la orientación del aceite ligero a una deseada de las rutas de
escape de una manera fiable, pero la última construcción es mejor
cuando se considera la temperatura del medio ambiente.
Además, en esta ejecución, mediante la
disposición de la válvula de adición 37 en el colector de escape,
las distancias de la válvula de adición 37 a los catalizadores de
NOx 33, 34 puede ser suficientemente amplia. Como resultado, la
temperatura del combustible en forma de aceite ligero que se inyecta
desde la válvula de adición 37 se eleva de manera satisfactoria, por
lo que el aceite ligero está en un estado fácilmente vaporable o
evaporable. Además, la válvula de adición 37 está dispuesta en un
lugar aguas arriba de un turbo 38. En consecuencia, el combustible
que fluye en el turbo 38 se agita en él, por lo que el combustible
se puede hacer llegar a los catalizadores de NOx 33, 34 de una
manera relativamente uniforme.
Claims (23)
1. Un dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna en el que se
dispone de un medio (37) de abastecimiento de agente reductor
dispuesto en un conducto de escape para el suministro de agente
reductor por goteo a un catalizador (33, 34) de almacenamiento de
reducción de NOx, que sirve para ocluir y reducir los componentes de
NOx en un gas de escape, desde su lado de aguas arriba, de modo que
los componentes de NOx contenidos en dicho catalizador de NOx se
reducen y se purifican por el agente reductor suministrado al efecto
por los medios (37) de suministro de dicho agente, dicho dispositivo
comprende:
unos medios de determinación para determinar si
el agente reductor por goteo suministrado por los medios (37) de
suministro de dicho agente se ha esparcido al menos en un intervalo
predeterminado, y
unos medios de ajuste de regulación del caudal
de los gases de escape enviados a dicho catalizador de NOx;
caracterizado porque
la velocidad de flujo de los gases de escape se
reduce por dicho ajuste significa que cuando dichos medios de
determinación hacen una determinación de que dicho agente reductor
se ha esparcido.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna, como se establece
en la reivindicación 1, caracterizado porque cuando dicho
medio de determinación hace la determinación de que dicho agente
reductor se ha esparcido, el suministro del agente reductor por los
medios (37) de suministro de dicho agente se interrumpe, y a partir
de entonces la tasa de flujo de los gases de escape se reduce por
dicho medio de ajuste.
3. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna, como se
establece en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dichos medios de determinación es la tasa de depuración de NOx de
dicho catalizador NOx (33, 34).
4. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna, como se
establece en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dichos medios de determinación es el HC expulsado hacia el lado de
aguas debajo de dicho catalizador de NOx (33, 34).
5. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna, como se
establece en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dichos medios de determinación es la temperatura de dicho
catalizador NOx (33, 34).
6. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna, como se
establece en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dichos medios de determinación es el tiempo transcurrido desde el
inicio del suministro del agente reductor por los medios (37) de
suministro de dicho agente.
7. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna como se
establece en la reivindicación 6, caracterizado porque dicho
medio de determinación determina que el agente reductor se ha
esparcido en el rango predeterminado cuando el tiempo transcurrido
desde el inicio del suministro del agente reductor por los medios
(37) de suministro de dicho agente supera un tiempo
predeterminado.
8. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna como se
establece en la reivindicación 7, caracterizado porque dicho
tiempo predeterminado es un tiempo de referencia preestablecido, o
un tiempo que se establece en base a dicho tiempo de referencia en
atención a una velocidad de flujo de los gases de escape habiendo
pasado por una unidad de volumen de dicho catalizador (33, 34) por
unidad de tiempo.
9. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un elemento
que se convierte en un criterio para la determinación de dichos
medios de determinación incluye al menos uno de: una tasa de
depuración de NOx de dicho catalizador de NOx (33, 34), HC expulsado
hacia el lado de aguas abajo de dicho catalizador de NOx (33, 34),
la temperatura de dicho catalizador de NOx (33, 34), el tiempo
transcurrido desde el inicio del suministro del agente reductor por
los medios (37) de suministro de dicho agente, y una tasa de flujo
de los gases de escape habiendo pasado por una unidad de volumen de
dicho catalizador (33, 34) por unidad de tiempo.
10. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna según lo
establecido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado por que comprende además un segundo medio de
determinación para determinar si el ajuste de la disminución de la
velocidad de flujo de los gases de escape por dichos medios de
ajuste ha de ser terminado.
11. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna como se
establece en la reivindicación 10, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dicho segundo medio de determinación es la tasa de depuración de NOx
de dicho catalizador NOx (33, 34).
12. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna como se
establece en la reivindicación 10, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dicho segundo medio de determinación es el HC expulsado hacia el
lado de aguas abajo de dicho catalizador NOx (33, 34).
13. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna como se
establece en la reivindicación 10, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dicho segundo medio de determinación es la temperatura del
catalizador de NOx (33, 34).
14. El dispositivo (30) de purificación de los
gases de escape de un motor (100) de combustión interna como se
establece en la reivindicación 10, caracterizado porque un
elemento que se convierte en un criterio para la determinación de
dicho segundo medio de determinación es el tiempo transcurrido desde
el inicio del ajuste de la disminución de la velocidad de flujo de
los gases de escape por dicho medio de ajuste.
15. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 14, caracterizado porque dicho segundo
medio de determinación determina que el ajuste de la disminución de
la velocidad de flujo de los gases de escape por dichos medios de
ajuste se termina cuando el tiempo transcurrido desde el inicio del
ajuste de la disminución de la velocidad de flujo de los gases de
escape por dichos medios de ajuste supera un segundo tiempo
predeterminado.
16. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 15, caracterizado porque dicho segundo
tiempo predeterminado es un tiempo de referencia preestablecido, o
un tiempo que se establece en base a dicho tiempo de referencia en
atención a una velocidad de flujo de los gases de escape gas que
pasa a través de una unidad de volumen de dicho catalizador (33, 34)
por unidad de tiempo.
17. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 10, caracterizado porque un elemento que
se convierte en un criterio para la determinación de dicho segundo
medio de determinación incluye al menos uno de: una tasa de
depuración de NOx de dicho catalizador (33, 34) de NOx, HC expulsado
hacia el lado de aguas abajo de dicho catalizador (33, 34) de NOx,
la temperatura de dicho catalizador (33, 34) de NOx, el tiempo
transcurrido desde el inicio del ajuste de la disminución de la
velocidad de flujo de los gases de escape por dichos medios de
ajuste, y una tasa de flujo de los gases de escape habiendo pasado
por una unidad de volumen de dicho catalizador (33, 34) por unidad
de tiempo.
18. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna según lo
establecido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,
caracterizada porque cuanto menor es la temperatura de dicho
catalizador (33, 34) de NOx, mayor es la reducción del caudal de los
gases de escape por dichos medios de ajuste.
19. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna según lo
establecido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18
caracterizado por que comprende además:
una ruta de escape primera (31) y una ruta de
escape segunda (32) dispuestas en el lado de aguas abajo del medio
(37) de suministro dicho agente de reducción, con un catalizador de
NOx (33, 34) que está ubicado en cada una de dichas vías de escape
primera y segunda (31, 32); y
una válvula (35) que regula el caudal de los
gases de escape con respecto a cada una de dichas vías de escape
(31, 32);
en la que cuando el proceso de reducción y
purificación de NOx contenido en los catalizadores de NOx (33, 34)
no se realiza, los gases de escape son obligados a escapar por cada
una de dichas vías de escape (31, 32);
cuando dicho proceso de purificación se lleva a
cabo, el suministro del agente reductor a uno de dichos
catalizadores de NOx (33, 34) mediante el medio (37) de suministro
de dicho agente se inicia con los gases de escape controlados por
dicha válvula (35) de flujo para que solamente fluya en uno de
dichos caminos de escape (31, 32) en el que el uno de dichos
catalizadores de NOx (33, 34) está dispuesto para el proceso de
purificación, y
cuando el proceso de disminución de la velocidad
de flujo de los gases de escape por medio de dichos medios de ajuste
se lleva a cabo, los gases de escape se controlan de modo que fluyan
por el otro de dichos caminos de escape (31, 32) mediante dicha
válvula (35), por lo que el caudal de los gases de escape por uno de
dichos caminos de escape (31, 32) en el que se dispone uno de dichos
catalizadores de NOx (33, 34) para el proceso de purificación, es
reducido.
\vskip1.000000\baselineskip
20. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 19, caracterizado porque cuando los SOx
contenidos en dichos catalizadores de NOx (33, 34) se reducen y se
purifican, y cuando las partículas adheridas a dichos catalizadores
de NOx (33, 34), que también tienen una función de filtro, son
eliminados oxidativamente, el proceso de aumento y disminución de la
tasa de flujo de los gases de escape que fluye a través de uno de
dichos caminos de escape (31, 32) en el que uno de dichos
catalizadores de NOx (33, 34) está dispuesto para el proceso de
purificación, se lleva a cabo mediante dicha válvula al menos una
vez.
21. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 20, caracterizado porque
dicha válvula (35) comprende una válvula de
interruptor que es capaz de cambiar el camino a través del cual
fluye el gas de escape a dicha vía de escape primera (31), o dicha
vía de escape segunda (32);
dicho proceso de aumento y disminución se lleva
a cabo por dicha válvula de interruptor (35) que cambia
alternativamente la vía por la que el gas emitido fluye entre dichos
caminos de escape primero y segundo (31, 32), y
el momento en que se suministra el agente
reductor mediante el medio (37) de suministro de dicho agente se
sincroniza con el momento en que el camino a través del cual fluye
el gas de escape es cambiado por dicha válvula (35).
\vskip1.000000\baselineskip
22. El dispositivo (30) de purificación de gases
de escape de un motor (100) de combustión interna como se establece
en la reivindicación 21, caracterizado porque después de que
el agente reductor haya comenzado a ser suministrado por el medio
(37) de suministro de dicho agente en sincronización con el momento
en que el camino a través del cual fluye el gas de escape se conecta
a cualquiera de las rutas de escape (31, 32), a través de dicha
válvula (35) de interruptor, el suministro de agente reductor se
detiene durante el tiempo en que los gases de escape fluyen a través
de uno de dichos caminos de escape primero y segundo (31, 32), y,
posteriormente, el agente reductor comienza a ser suministrado por
el medio de suministro de dicho agente en sincronización con el
momento en que el camino a través del cual fluye el gas de escape se
cambia al otro de dichos caminos de escape primero y segundo (31,
32) por dicha válvula (35) de interruptor.
23. Un método de purificación de gases de escape
de un motor (100) de combustión interna para la purificación de NOx
contenido en los gases de escape, dicho método comprende:
una etapa de hacer que el agente reductor por
goteo se adhiera a un catalizador de NOx (33, 34) del tipo de
reducción por oclusión mediante el suministro de un agente reductor
desde el lado de aguas arriba de dicho catalizador de NOx (33, 34)
que ocluye y reduce el NOx
y además caracterizado por
una etapa de disminución de la tasa de flujo de
los gases de escape enviados a dicho catalizador de NOx (33, 34)
después de él es determinada por un medio de determinación que dicho
agente reductor por goteo se ha esparcido por al menos un intervalo
predeterminado en dicho catalizador NOx (33, 34).
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