BRPI0706058A2 - dispositivo de purificação de descarga e método de purificação de descarga de motor de combustão interna - Google Patents

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Kohei Yoshida
Kotaro Hayashi
Shinya Hirota
Takamitsu Asanuma
Hiromasa Nishioka
Hiroshi Otsuki
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Toyota Motor Co Ltd
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Abstract

DISPOSITIVO DE PURIFICAçAO DE DESCARGA E MéTODO DE PURIFICAçãO DE DESCARGA DE MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA. A presente invenção refere-se a um catalisador de aprisionamento de SOx, (11) no qual pelo menos um de um metal alcalino e um metal de terra alcalina é carregado difuso e está disposto dentro de uma passagem de descarga de um motor de combustão interna. Mantendo a tempera- tura do catalisador de aprisionamento de SOx, (11) durante a operação do motor na temperatura onde um nitrato de pelo menos um do metal alcalino e do metal de terra alcalina torna-se no estado fundido, uma ação de movimento e de coagulação de nitrato onde o nitrato no catalisador de aprisio- namento de SOx, (11) move-se para e coagula-se na superfície do catalisador de aprisionamento de SOx, (11) é promovida. Devido a esta ação de movimento e de coagulação de nitrato, o SOx, é removido enquanto restaurando a taxa de aprisionamento de SOx.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVODE PURIFICAÇÃO DE DESCARGA E MÉTODO DE PURIFICAÇÃO DEDESCARGA DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA".
CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um dispositivo de purificação dedescarga e um método de purificação de descarga de um motor de combus-tão interna.
TÉCNICA ANTERIOR
O combustível o óleo lubrificante utilizados no motor de combus-tão interna contém enxofre, portanto o gás de descarga contém SOx. No en-tanto, este SOx atua para diminuir grandemente o desempenho ou a durabi-lidade do catalisador de purificação de gás de descarga ou outro dispositivode pós-tratamento disposto em uma passagem de descarga de motor, por-tanto o SOx no gás de descarga é de preferência removido.
Portanto, é conhecido um motor de combustão interna no qualum catalisador de aprisionamento de SOx capaz de aprisionar o SOx contidono gás de descarga está disposto em uma passagem de descarga de motor(vide a Publicação de Patente Japonesa (A) Número 2005-133610). Estecatalisador de aprisionamento de SOx tem a propriedade de aprisionar o SOxcontido no gás de descarga quando a razão de ar - combustível do gás dedescarga que flui para dentro do catalisador de aprisionamento de SOx é po-bre, permitindo que o SOx aprisionado difunda gradualmente dentro do cata-lisador de aprisionamento de NOx quando a temperatura do catalisador deaprisionamento de SOx sobe quando a razão de ar - combustível do gás dedescarga é pobre, e como um resultado permitindo que a taxa de aprisiona-mento de SOx seja restaurada. Portanto, este motor de combustão internaestá provido com um meio de estimativa para estimar a taxa de aprisiona-mento de SOx pelo catalisador de aprisionamento de SOx. Quando a taxa deaprisionamento de SOx cai abaixo de uma taxa predeterminada, à tempera-tura do catalisador de aprisionamento de SOx é aumentada sob uma razãode ar combustível pobre do gás de descarga para por meio disto restaurara taxa de aprisionamento de SOx.No entanto, os inventores engajaram-se em uma pesquisa repe-tida deste tipo de catalisador de aprisionamento de SOx. Como um resultado,eles descobriram um novo método para permitir a restauração da taxa deaprisionamento de SOx e aprenderam que se utilizando este método, é pos-sível restaurar a taxa de aprisionamento de SOx ainda melhor.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Um objetivo da presente invenção é de prover um dispositivo depurificação de descarga e um método de purificação de descarga de um mo-tor de combustão interna projetado para utilizar este novo método de modo arestaurar bem a taxa de aprisionamento de SOx.
De acordo com a presente invenção, está provido um dispositivode purificação de descarga de um motor de combustão interna que dispõeum catalisador de aprisionamento de SOx capaz de aprisionar o SOx contidono gás de descarga dentro de uma passagem de descarga de motor, emque o catalisador de aprisionamento de SOx carrega pelo menos um de ummetal alcalino e um metal de terra alcalina difuso dentro do mesmo, umatemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx é mantida a uma tem-peratura onde um nitrato de pelo menos um do metal alcalino e do metal deterra alcalina torna-se um estado fundido durante a operação do motor, pormeio de que uma ação de movimento e de coagulação de nitrato onde o ni-trato no catalisador de aprisionamento de SOx move-se para e coagula nasuperfície do catalisador de aprisionamento de SOx é promovida, e a açãode movimento e de coagulação de nitrato é utilizada para restaurar a taxa deaprisionamento de SOx e remover o SOx.
Ainda, de acordo com a presente invenção, está provido um mé-todo de purificação de descarga para remover o SOx contido no gás de des-carga por um catalisador de aprisionamento de SOx disposto dentro de umapassagem de descarga de motor, que compreende carregar pelo menos umde um metal alcalino e um metal de terra alcalina difuso no catalisador deaprisionamento de SOx, mantendo uma temperatura do catalisador de aprisi-onamento de SOx a uma temperatura onde um nitrato de pelo menos um dometal alcalino e do metal de terra alcalina torna-se um estado fundido duran-te a operação do motor de modo a promover uma ação de movimento e decoagulação de nitrato onde o nitrato no catalisador de aprisionamento deSOx move-se para e coagula na superfície do catalisador de aprisionamentode SOx, e utilizar a ação de movimento e de coagulação de nitrato para res-taurar a taxa de aprisionamento de SOx e remover o SOx.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Figura 1 é uma vista geral de um motor de combustão interna dotipo de ignição de compressão, Figura 2 é uma vista geral de outra modali-dade de um motor de combustão interna do tipo de ignição de compressão,Figura 3 é uma vista geral que mostra ainda outra modalidade de um motorde combustão interna do tipo de ignição de compressão, Figura 4 é uma vis-ta que mostra a estrutura de um filtro de particulado, Figura 5 é uma vista emcorte transversal de uma parte de superfície de um carreador de catalisadorde um catalisador de armazenamento de NOx, Figura 6 é uma vista em cortetransversal de uma parte de superfície de um material de base de um catali-sador de aprisionamento de SOx, Figura 7 é uma vista que mostra uma taxade aprisionamento de SOx, Figura 8 é uma vista que mostra uma temporiza-ção de injeção, Figura 9 é uma vista que mostra uma taxa de aprisionamentode SOx padrão, Figura 10 é uma vista que mostra um mapa de quantidadesde aprisionamento de SOx SOXA e SOXB, Figura 11 é uma vista que mostrauma quantidade de redução RS da taxa de aprisionamento de SOx etc., Fi-gura 12 é uma vista que mostra uma quantidade de aumento IS da taxa deaprisionamento de SOx etc., Figura 13 é uma vista que mostra a relação en-tre a quantidade de aprisionamento de SOx ZS0X1 e quantidade de SOxarmazenada SO(n) para um controle de aumento de temperatura etc., Figura14 é um gráfico de tempo que mostra as mudanças na quantidade de aprisi-onamento de SOxZSOXI etc., Figura 15 é um fluxograma para a execuçãode uma primeira modalidade de tratamento para a restauração da capacida-de de aprisionamento de SOx, Figura 16 é um fluxograma para a execuçãode uma primeira modalidade de processamento para a restauração da capa-cidade de aprisionamento de SOx, Figura 17 é um gráfico de tempo que mos-tra o processamento para a restauração da capacidade de aprisionamentode SOx, Figura 18 é um gráfico de tempo que mostra o processamento paraa restauração da capacidade de aprisionamento de SOx, Figura 19 é um flu-xograma para execução de uma segunda modalidade de processamentopara a restauração da capacidade de aprisionamento de S0X| Figura 20 éum gráfico de tempo que mostra um controle de aumento de temperatura dofiltro de particulado, Figura 21 é um gráfico de tempo que mostra o controlede liberação de SOx, Figura 22 é uma vista que mostra um mapa da quanti-dade de NOx armazenada NOXA etc., e Figura 23 é um fluxograma para e-xecução de processamento no catalisador de armazenamento de NOx.
MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO
A Figura 1 mostra uma vista geral de um motor de combustãointerna do tipo de ignição de compressão.
Referindo-se à figura 1, 1 mostra um corpo de motor, 2 uma câ-mara de combustão de cada cilindro, 3 um injetor de combustível do tipo decontrole eletrônico para injetar o combustível em cada câmara de combustão2, 4 um coletor de admissão, e 5 um coletor de descarga. O coletor de ad-missão 4 está conectado através de um duto de admissão 6 a uma saída deum compressor 7a de um turbocompressor de descarga 7, enquanto que aentrada do compressor 7a está conectada a um filtro de ar 8. Dentro do dutode entrada 6 está disposta uma válvula borboleta 9 acionada por um motorde etapa. Ainda, ao redor do duto de admissão 6 está disposto um dispositi-vo de resfriamento 10 para resfriar o ar de admissão que flui dentro do dutode admissão 6. Na modalidade mostrada na Figura 1, a água de resfriamen-to de motor é guiada para dentro do dispositivo de resfriamento 10 onde aágua de resfriamento de motor é utilizada para resfriar o ar de admissão. Poroutro lado, o coletor de descarga está conectado na entrada da turbina dedescarga 7b do turbocompressor de descarga 7, enquanto que a saída daturbina de descarga 7b está conectada na entrada do catalisador de aprisio-namento de SOx 11. Ainda, a saída do catalisador de aprisionamento de SOx11 está conectada através de um tubo de descarga 13 a um filtro de particu-lado 12. O tubo de descarga 13 tem preso a este uma válvula de alimenta-ção de hidrocarboneto 14 para alimentar por exemplo, um hidrocarboneto,por exemplo, o combustível, no gás de descarga que flui através do interiordo tubo de descarga 13.
O coletor de descarga 5 e o coletor de admissão 4 estão conec-tados um no outro através de uma passagem de recirculação de gás de des-carga (daqui em diante referida como a "EGR") 15. Dentro da passagem deEGR 15 está disposta uma válvula de controle de EGR 16 do tipo de contro-le eletrônico. Ainda, ao redor da passagem de EGR 15 está disposto um dis-positivo de resfriamento 17 para resfriar o gás de EGR que flui através dointerior da passagem de EGR 15. Na modalidade mostrada na Figura 1, aágua de resfriamento de motor é guiada dentro do dispositivo de resfriamen-to 17 onde a água de resfriamento de motor é utilizada para resfriar o gás deEGR. Por outro lado, cada injetor de combustível 3 está conectado atravésde um tubo de alimentação de combustível 18 a um trilho comum 19. Estetrilho comum 19 está suprido dentro do mesmo com combustível de umabomba de combustível de descarga variável 20 do tipo de controle eletrôni-co. O combustível suprido para o interior do trilho comum 19 é suprido atra-vés dos tubos de alimentação de combustível 18 para os injetores de com-bustível 3.
Uma unidade de controle eletrônico 30 está compreendida deum computador digital o qual está provido com componentes conectadosuns nos outros por um barramento bidirecional 31 tal como uma ROM (me-mória somente de leitura) 32, uma RAM (memória de acesso randômico) 33,uma CPU (microprocessador) 34, uma porta de entrada 35, e uma porta desaída 36. O catalisador de aprisionamento de SOx 11 tem um sensor detemperatura 21 preso no mesmo de modo a detectar a temperatura do cata-lisador de aprisionamento de SOx 11, enquanto que o filtro de particulado 12tem um sensor de temperatura 22 preso no mesmo de modo a detectar atemperatura do filtro de particulado 12. Os sinais de saída destes sensoresde temperatura 21 e 22 são inseridos através dos conversores AD 37 cor-respondentes na porta de entrada 35. Ainda, o filtro de particulado 12 temum sensor de diferença de pressão 23 preso no mesmo para detectar a dife-rença de pressão antes e depois do filtro de particulado 12. O sinal de saídadeste sensor de diferença de pressão 23 é inserido através do conversor AD37 correspondente na porta de entrada 35.
Um pedal de acelerador 40 está conectado a um sensor de car-ga 41 que gera uma voltagem de saída proporcional à quantidade de de-pressão L do pedal de acelerador 40. A voltagem de saída do sensor de car-ga 41 é inserida através do conversor AD 37 correspondente na porta deentrada 35.
Ainda, a porta de entrada 35 tem um sensor de ângulo de mani-vela 42 que gera um pulso de saída cada vez que o eixo de manivela girapor exemplo 15° conectado a este. Por outro lado, a porta de saída 36 temtrês injetores de combustível 3, um motor de passo de acionamento de vál-vula borboleta 9, uma válvula de alimentação de hidrocarboneto 14, umaválvula de controle de EGR 16, e uma bomba de combustível 20 conectadanesta através de circuitos de acionamento 38 correspondentes.
A Figura 2 mostra outra modalidade de um motor de combustãointerna do tipo de ignição de compressão. Nesta modalidade, a válvula dealimentação de hidrocarboneto 14 está provida dentro do tubo de coletor 5apor exemplo, do cilindro NS1 do coletor de descarga 5.
A Figura 3 mostra ainda outra modalidade de um motor de com-bustão interna do tipo de ignição de compressão. Nesta modalidade, o tubode descarga 13 tem um sensor de SOx 24 disposto dentro do mesmo demodo a detectar a concentração de SOx no gás de descarga que flui do cata-lisador de aprisionamento de SOx 11.
A seguir, a estrutura do filtro de particulado 12 será explicadaenquanto referindo às Figuras 4(A) e 4(B). A Figura 4(A) mostra uma vistafrontal do filtro de particulado 12, enquanto que a Figura 4(B) mostra umavista em corte transversal lateral do filtro de particulado 12. Como mostradonas Figuras 4(A) e (Β), o filtro de particulado 12 forma uma estrutura de col-méia e está provido com uma pluralidade de passagens de fluxo de descar-ga 60, 61 que estendem-se em paralelo umas com as outras. Estas passa-gens de fluxo de descarga estão compreendidas de passagens de entradade fluxo de gás descarga 60 com as extremidades a jusante fechadas porplugues 62 e passagens de saída de gás de descarga 61 com as extremida-des a montante fechadas por plugues 63. Note que as partes hachuradas naFigura 4(A) mostram os plugues 63. Portanto, as passagens de entrada defluxo de gás descarga 60 e as passagens de saída de fluxo de gás descarga61 estão alternadamente dispostas através de finas paredes divisórias 64.
Em outras palavras, as passagens de entrada de fluxo de gás descarga 60 eas passagens de saída de fluxo de gás descarga 61 estão dispostas de mo-do que cada passagem de entrada de fluxo de gás descarga 60 está circun-dada por quatro passagens de saída de fluxo de gás descarga 61 e cadapassagem de saída de fluxo de gás descarga 61 está circundada por quatropassagens de entrada de fluxo de gás descarga 60.
O filtro de particulado 12 está por exemplo formado de um mate-rial poroso tal como a cordierita. Portanto, o gás de descarga que flui paradentro da passagem de entrada de fluxo de gás descarga 60, como mostra-do pelas setas na Figura 4(B), passa através das paredes divisórias circun-dantes 64 e flui para fora para dentro das passagens de saída de fluxo degás descarga 61 contíguas. Neste momento, o particulado contido no gás dedescarga é aprisionado sobre as paredes divisórias 64. A parte aprisionadado particulado é queimada por oxidação sobre as paredes divisórias 64, en-quanto que o particulado restante é depositado dobre as paredes divisórias 64.
O particulado depositado sobre a parede divisória 64 é algumasvezes queimado aumentando a temperatura do filtro de particulado 12, pormeio de que o filtro de particulado 12 é regenerado. Em uma modalidade deacordo com a presente invenção, o filtro de particulado 12 carrega um catali-sador de promoção de oxidação sobre este de modo a queimar facilmente oparticulado depositado no momento da regeneração do filtro de particulado 12.
Ainda, em outra modalidade de acordo com a presente inven-ção, o filtro de particulado 12 carrega um catalisador de armazenamento deNOx de modo a tratar o NOx contido no gás de descarga que flui para dentrodo filtro de particulado 12. A seguir, o caso de carregar o catalisador de ar-mazenamento de NOx sobre o filtro de particulado 12 será explicado.Quando carregando o catalisador de armazenamento de NOxsobre o filtro de particulado 12, as paredes periféricas das passagens deentrada de fluxo de gás descarga 60 e das passagens de saída de fluxo degás descarga 61, isto é, as duas superfícies laterais das paredes divisórias64 e as paredes internas dos finos furos nas paredes divisórias 64 carregam,por exemplo, um transportador de catalisador compreendido de alumina. AFigura 5 mostra esquematicamente um corte transversal da parte de superfí-cie deste transportador de catalisador 45. Como mostrado na Figura 5, sobrea superfície do transportador de catalisador 45, um catalisador de metal pre-cioso 46 é carregado difuso nesta. Ainda, sobre a superfície do transportadorde catalisador 45, uma camada de um absorvente de NOx 47 está formada.
No exemplo mostrado na Figura 5, o catalisador de armazenamento de NOxestá formado do transportador de catalisador 45, do catalisador de metalprecioso 46, e do absorvente de NOx 47.
Ainda, no exemplo mostrado na Figura 5, como o catalisador demetal precioso 46, a platina Pt é utilizada. Como o ingrediente que forma oabsorvente de NOx 47, por exemplo, pelo menos um ingrediente selecionadode potássio K, sódio Na, césio Cs, ou outro tal metal alcalino, bário Ba, cál-cio Ca, ou outra tal terra alcalina, e lantânio La, ítrio Y, ou outra tal terra raraé utilizado.
Se a razão do ar e combustível (hidrocarbonetos) supridos den-tro da passagem de admissão de motor, das câmaras de combustão 2, e dapassagem de descarga a montante do filtro particulado for referida como a"razão de ar - combustível do gás de descarga", o absorvente de NOx 47absorve o NOx quando a razão de ar - combustível do gás de descarga épobre e libera o NOx absorvido quando a concentração de oxigênio no gásde descarga cai em uma "ação de absorção / liberação de NOx".
Isto é, explicando o caso de utilizar o bário Ba como o ingredien-te que forma o absorvente de NOx 47 como um exemplo, quando a razão dear - combustível do gás de descarga é pobre, isto é, quando a concentraçãode oxigênio no gás de descarga é alta, o NO contido no gás de descarga,como mostrado na Figura 5, é oxidado sobre a platina Pt 46 e torna-se NO2,a seguir isto é absorvido no absorvente de NOx 47 e, enquanto ligando como oxido de bário BaO1 difunde na forma de íons de ácido nítrico NO3" dentrodo absorvente de NOx 47. Deste modo, o NOx é absorvido dentro do absor-vente de NOx 47. Desde que a concentração de oxigênio no gás de descar-ga seja alta, o NO2 é produzido sobre a superfície da platina Pt 46. Desdeque a capacidade de absorção de NOx do absorvente de NOx 47 não estejasaturada, o NO2 é absorvido no absorvente de NOx 47 e íons de ácido nítricoNO3" são produzidos.
Em oposição a isto, se suprindo os hidrocarbonetos da válvulade alimentação hidrocarboneto 14 de modo a tornar a razão de ar - combus-tível do gás de descarga rica ou a razão de ar - combustível estequiométrica,a concentração de oxigênio no gás de descarga cai, de modo que a reaçãoprossegue na direção oposta (NO3" NO2) e portanto os íons de ácido nítri-co NO3" no absorvente de NOx 47 são liberados na forma de NO2 do absor-vente de NOx 47. A seguir, o NOx liberado é reduzido pelo HC e CO nãoqueimados contidos no gás de descarga.
Deste modo, quando a razão de ar - combustível do gás de des-carga é pobre, isto é, quando a combustão é executada sob uma razão de ar- combustível pobre, o NOx no gás de descarga é absorvido no absorventede SOx 47. No entanto, quando a combustão continua sob uma razão de ar -combustível pobre, durante este tempo a capacidade de absorção de NOx doabsorvente de NOx 47 acaba tornando-se saturada e portanto o absorventede NOx 47 acaba não sendo mais capaz de absorver o NOx. Portanto, namodalidade de acordo com a presente invenção, antes que a capacidade deabsorção do absorvente de NOx 47 torne-se saturada, os hidrocarbonetossão supridos da válvula de alimentação de hidrocarboneto 14 de modo atornar temporariamente a razão de ar - combustível do gás de descarga ricae por meio disto fazer com que o NOx seja liberado do absorvente de NOx 47.
No entanto, o gás de descarga contém SOx, isto é, SO2. Se esteSO2 fluir para dentro do catalisador de armazenamento de NOx, este SO2 éoxidado na platina Pt 46 e torna-se SO3. A seguir este SO3 é absorvido noabsorvente de NOx 47 e, enquanto ligando com o óxido de bário BaO1 difun-de no absorvente de NOx 47 na forma de íons de ácido sulfúrico SO42' paraproduzir um sulfato estável BaSO4. No entanto, o absorvente de NOx 47 temuma forte basicidade, de modo que este sulfato BaSO4 é estável e difícil deromper. Apenas fazendo a razão de ar - combustível do gás de descargarica, o sulfato BaSO4 não romperá e permanecerá como está. Portanto, noabsorvente de NOx 47, conforme o tempo decorre, o sulfato BaSO4 aumenta.
Portanto, juntamente com o decorrer do tempo, a quantidade de NOx a qualpode ser absorvida pelo absorvente de NOx 47 cai. Isto é, o catalisador dearmazenamento de NOx sofre um envenenamento de enxofre.
No entanto, neste caso, se tornando a razão de ar - combustíveldo gás de descarga que flui para dentro do filtro de particulado 12 rica noestado de aumentar a temperatura do filtro de particulado 12, isto é, a tem-peratura do catalisador de armazenamento de NOx, até a temperatura deliberação de SOx de 600 0C ou mais, o absorvente de NOx 47 é feito liberar oNOx. No entanto, neste caso, o absorvente de NOx 47 somente libera poucoSOx de cada vez. Portanto, para fazer o absorvente de NOx 47 liberar todo oSOx absorvido, a razão de ar - combustível deve ser feita rica durante umlongo tempo e portanto existe o problema de que uma grande quantidade dehidrocarbonetos torna-se necessária. Ainda, o SOx liberado do absorventede NOx 47 é descarregado na atmosfera. Isto também não é preferível.
Portanto, na presente invenção, um catalisador de aprisiona-mento de SOx 11 está disposto a montante do filtro de particulado que carre-ga o catalisador de armazenamento de NOx. Este catalisador de aprisiona-mento de SOx 11 e utilizado para aprisionar o SOx contido no gás de descar-ga e por meio disto impedir que o SOx seja enviado para dentro do catalisa-dor de armazenamento de NOx. Isto é, dispondo o catalisador de aprisiona-mento de SOx 11 a montante do filtro de particulado 12, o catalisador de ar-mazenamento de NOx é prevenido do envenenamento de enxofre.
Ainda, este envenenamento de enxofre ocorre mesmo na moda-lidade acima onde um catalisador de promoção de oxidação é carregadosobre um filtro de particulado 12 para permitir que o particulado depositadoseja facilmente queimado. Isto é, neste caso também, se o SOx fluir paradentro do filtro de particulado 12, o catalisador de promoção de oxidaçãosofre de envenenamento de enxofre e como um resultado o particulado de-positado não pode mais ser facilmente queimado. Portanto, nesta modalida-de também, dispondo um catalisador de aprisionamento de SOx 11 a mon-tante do filtro de particulado 12, é possível impedir que o catalisador de pro-moção de oxidação sofra de envenenamento de enxofre.
Além disso, catalisadores de redução seletivos, absorventes deHC, e vários outros dispositivos de pós-tratamento que causam o envene-namento de enxofre são conhecidos. Com estes dispositivos de pós-tratamento também, dispondo o catalisador de aprisionamento de SOx 11 amontante dos dispositivos de pós-tratamento, é possível impedir que os dis-positivos de pós-tratamento sofram de envenenamento de enxofre.
A seguir, este catalisador de aprisionamento de SOx 11 será ex-plicado. Este catalisador de aprisionamento de SOx 11 está compreendido,por exemplo, de um catalisador monolítico de estrutura de colméia e tem umgrande número de furos de circulação de gás de descarga que estendem-seretos na direção axial do catalisador de aprisionamento de SOx 11. Quandoformando o catalisador de aprisionamento de SOx 11 de um catalisador mo-nolítico de estrutura de colméia deste modo, as paredes circunferenciais in-ternas dos furos de circulação de gás de descarga, isto é, os materiais debase, são formadas com uma camada de revestimento compreendida de umagregado de um transportador de catalisador de particulado compreendidopor exemplo de alumina. A Figura 6(A) mostra esquematicamente a seçãotransversal da camada de revestimento 51 formada sobre a superfície domaterial de base 50. Como mostrado na Figura 6(A), esta camada de reves-timento 51 carrega o catalisador de metal precioso 52 difundido sobre a suasuperfície.
Na modalidade de acordo com a presente invenção, como o ca-talisador de metal precioso 52, a platina é utilizada. Dentro da camada derevestimento 51, o catalisador carregado sobre o transportador de catalisa-dor é uniformemente difuso como mostrado pelos pontos escuros. Na pre-sente invenção, o catalisador uniformemente difuso na camada de revesti-mento 51 está compreendido de pelo menos um de um metal alcalino e ummetal de terra alcalina. Na modalidade de acordo com a presente invenção,pelo menos um elemento selecionado de, especificamente, lítio Li, sódio Na,e potássio K entre os metais alcalinos e especificamente cálcio Ca e magné-sio Mg entre os metais de terra alcalinas é utilizado.
A seguir, o mecanismo de aprisionamento de SOx no catalisadorde aprisionamento de SOx 11 clarificado por pesquisas pelos inventores seráexplicado. Note que abaixo, o mecanismo de aprisionamento de SOx seráexplicado tomando como um exemplo o caso de utilizar o metal alcalino po-tássio K, mas o mecanismo de aprisionamento é similar para o caso de utili-zar outro metal alcalino e metal de terra alcalina também.
A Figura 6(A) mostra o catalisador de aprisionamento de SOx 11no momento de um produto novo. Neste momento, o potássio K está unifor-memente difuso na camada de revestimento 51. Ainda, neste momento, opotássio K na camada de revestimento 51 liga com o CO2 na atmosfera etoma a forma do carbonato K2CO3. Quando o motor é operado, o NO contidoem uma grande quantidade no gás de descarga é oxidado na platina Pt 52,então é levado para dentro da camada de revestimento 51 exibindo basici-dade e é difuso na forma de íons de ácido nítrico NO3" dentro da camada derevestimento 51. Os íons de ácido nítrico NO3" são mais fortes em acidez doque os íons de ácido carbônico CO3', portanto os íons de ácido carbônicoCO3' ligados com o potássio K são substituídos por íons de ácido nítricoNO3", de modo que o nitrato KNO3 é formado dentro do revestimento 51.
Por outro lado, quando o motor é operado, o SOx contido no gásde descarga, isto é, o SO2, é oxidado sobre a platina Pt 52 como mostradona Figura 6(A), então é levado para dentro da camada de revestimento 51que exibe basicidade na forma de íons de ácido sulfúrico SO42". No entanto,a concentração do SOx contido no gás de descarga é consideravelmentemais baixa do que a concentração de NOx. Portanto, ao redor de quando oSOx é levado para dentro da camada de revestimento 51 na forma de íonsde ácido sulfúrico SO42', uma grande quantidade de potássio K na camadade revestimento 51 torna-se nitrato KNO3. Portanto, o SO2 é levado paradentro da camada de revestimento 51 onde o nitrato KNO3 está formado naforma de íons de ácido sulfúrico SO42'.
Neste caso, os íons de ácido sulfúrico SO42' tem uma acidezmais forte do que os íons de ácido nítrico NO3', portanto neste momento, osíons de ácido nítrico NO3" ligados ao potássio K são substituídos pelos íonsde ácido sulfúrico SO42", de modo que o sulfato K2SO4 é formado próximo dasuperfície da camada de revestimento 51. Deste modo, o SOx fica aprisiona-do no catalisador de aprisionamento de SOx 11.
Se o sulfato K2SO4 formado próximo da superfície da camada derevestimento 51 aumentar, o nitrato KNO3 capaz de inserir o SOx próximo dasuperfície da camada de revestimento 51 diminui e como um resultado acapacidade de aprisionamento do SOx é enfraquecida. Aqui, se a razão doSOx aprisionado no catalisador de aprisionamento de SOx 11 no SOx contidono gás de descarga for denominada a taxa de aprisionamento de SOx, se osulfato K2SO4 formado próximo da superfície da camada de revestimento 51aumentar, a taxa de aprisionamento de SOx, cai com isto. Portanto, comomostrado na Figura 7(A), a taxa de aprisionamento de SOx TRAP cai gradu-almente juntamente com o decorrer do tempo.
Sob estas circunstâncias, os inventores engajaram-se em pes-quisas repetidas e como um resultado descobriram que se mantendo a tem-peratura do catalisador de aprisionamento de SOx 11 a uma temperaturaonde um nitrato de pelo menos um do metal alcalino e do metal de terra al-calina, por exemplo, o KNO3, torna-se no estado fundido durante a operaçãodo motor, o nitrato KNO3 no catalisador de aprisionamento de SOx 11 move-se para e coagula na superfície do catalisador de aprisionamento de SOx 11,isto é, a superfície da camada de revestimento 61, em um curto tempo comomostrado na Figura 6(B), por meio de que a taxa de aprisionamento de SOxé restaurada.
Isto é, se o SOx for inserido próximo da superfície da camada derevestimento 51 na forma de íons de ácido sulfúrico SO42", a acidez próximoda superfície da camada de revestimento 51 torna-se mais forte. Portanto,se o nitrato KNO3 for mantido no estado fundido, o nitrato KNO3 move-se nadireção da superfície da camada de revestimento 51 e coagula próximo dasuperfície da camada de revestimento 51. Se o nitrato KNO3 coagular próxi-mo da superfície da camada de revestimento 51 deste modo, o SOx quechega é imediatamente levado para dentro na forma de íons de ácido sulfú-rico SO42Y a seguir aprisionado dentro da camada de revestimento 51 naforma de sulfato K2SO4. Portanto, se mantendo o nitrato de pelo menos umdo metal alcalino e do metal de terra alcalina no estado fundido, a taxa deaprisionamento de SOx pode ser restaurada para substancialmente 100 por-cento.
Note que acredita-se que o nitrato KNO3 mova-se um pouco nadireção da superfície da camada de revestimento 51 mesmo quando não noestado fundido. Portanto, falando precisamente, na presente invenção, man-tendo a temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx 11 na tempe-ratura onde o nitrato KNO3 torna-se no estado fundido durante a operaçãodo motor, o movimento e a coagulação do nitrato KNO3 dentro do catalisadorde aprisionamento de SOx 11 para e na superfície da camada de revesti-mento 51, isto é, a ação de movimento e de coagulação de nitrato, é promo-vida. Devido a esta ação de movimento e de coagulação de nitrato, a taxa deaprisionamento de SOx é restaurada.
Aqui, os pontos de fusão de típicos carbonates, nitratos, e sulfa-tes de metais alcalinos utilizados na presente invenção serão mostrados natabela seguinte:
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Da tabela acima, é aprendido que os pontos de fusão de nitratosde metais alcalinos estão entre aproximadamente 260 0C e 340 °C, ou con-sideravelmente mais baixos do que os pontos de fusão de carbonates e sul-fates. Portanto, durante a operação do motor, é possível facilmente manter atemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx 11 a uma temperaturaonde o nitrato torna-se em um estado fundido.
Por outro lado, como o catalisador difuso na camada de revesti-mento 51, o cálcio Ca, o magnésio Mg, ou outro metal de terra alcalina podetambém ser utilizado. Isto é, o gás de descarga contém umidade, de modoque um nitrato de um metal de terra alcalina torna-se um hidrato. Entre oshidratos de metais de terra alcalina, existem alguns com um ponto de fusãode 100 0C ou menos. Por exemplo, um tetrahidrato de nitrato de cálcioCa(NO3)2 tem um ponto de fusão de aproximadamente 43 °C, enquanto queum hexahidrato de nitrato de magnésio Mg(NO3)2 tem um ponto de fusão deaproximadamente 95 °C.
Deste modo, entre os hidratos de nitratos de metais de terra al-calina, existem alguns com baixos pontos de fusão. Portanto, utilizando ocálcio Ca ou o magnésio Mg como o catalisador difuso na camada de reves-timento 51, o nitrato do metal de terra alcalina moverá para e coagulará nasuperfície da camada de revestimento 51 mesmo na baixa temperatura de100 0C ou menos. Portanto, a taxa de aprisionamento de SOx será restaura-da a uma baixa temperatura. Note que na presente invenção, como o catali-sador difuso na camada de revestimento 51, uma mistura de um metal alca-Iino e um metal de terra alcalina pode ser utilizada.
A Figura 7(B) mostra as mudanças na taxa de aprisionamentode SOx TRAP quando utilizando o potássio K como o catalisador carregadono catalisador de aprisionamento de SOx 11. Como mostrado na tabela aci-ma, o ponto de fusão do sulfato de potássio KNO3 é 333 °C, portanto comomostrado na Figura 7(B), quando a temperatura TC do catalisador de aprisi-onamento de SOx 11 excede o ponto de fusão do sulfato de potássio KNO3,a ação de movimento e de coagulação de nitrato é promovida e a taxa deaprisionamento de SOx TRAP é restaurada.
Note que para promover a ação de movimento e de coagulaçãode nitrato, é necessário que a camada de revestimento 51 assimile o SOx.
Por esta razão, é necessário oxidar o SO2 para SO3. Esta ação de oxidaçãode SO2 é executada bem até uma temperatura TC do catalisador de aprisio-namento de SOx 11 de aproximadamente 500 °C, mas gradualmente torna-se mais fraca quando excedendo 500 °C. Portanto, existe uma região detemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx 11 onde a ação demovimento e de coagulação de nitrato é promovida. A temperatura de limiteinferior desta região de temperatura é o ponto de fusão do nitrato de pelomenos um de um metal alcalino e um metal de terra alcalina, enquanto que atemperatura de limite superior desta região de temperatura pode ser dita sera temperatura de limite superior na qual o SO2 pode ser oxidado no catalisa-dor de aprisionamento de SOx 11.
Na Figura 7(B), I mostra o caso onde a temperatura TC do cata-lisador de aprisionamento de SOx 11 apenas acabou de tornar-se a faixa detemperatura onde a ação de movimento e de coagulação de nitrato é promo-vida durante ã operação do motor. Neste momento, a taxa de aprisionamen-to de NOx é restaurada. No entanto, se a temperatura TC do catalisador deaprisionamento de SOx 11 não tornar-se a faixa dé temperatura onde a açãode movimento e de coagulação de nitrato é promovida durante a operaçãodo motor, a taxa de aprisionamento de SOx TRAP continua a cair.
Portanto, na modalidade de acordo com a presente invenção,como mostrado por Il na Figura 7(B), quando por exemplo a taxa de aprisio-namento de SOx TRAP cai 1 porcento durante a operação do motor, o con-trole de aumento de temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx11 é executado de modo que a temperatura TC do catalisador de aprisiona-mento de SOx 11 seja mantida dentro da faixa de temperatura onde a açãode movimento e de coagulação de nitrato é promovida. Isto é, na modalidadede acordo com a presente invenção, ocasionalmente mantendo a temperatu-ra do catalisador de aprisionamento de SOx 11 na região de temperatura aação de movimento e de coagulação de nitrato é promovida durante a ope-ração do motor, a taxa de aprisionamento de SOx TRAP pode ser ocasio-nalmente restaurada.
Portanto, o método para aumentar a temperatura do catalisadorde aprisionamento de SOx 11 será explicado enquanto referindo-se à figura 8.
Um dos métodos efetivos para aumentar a temperatura do cata-Iisador de aprisionamento de SOx 11 é o método de retardar o tempo de in-jeção de combustível até o ponto morto superior de compressão ou maistarde. Isto é, normalmente, o combustível principal Qm é injetado próximo doponto morto superior de compressão como mostrado por (I) na Figura 8.
Neste caso, como mostrado por (II) na Figura 8, se o tempo de injeção docombustível principal Qm for retardado, o período de pós-queima torna-semais longo e portanto a temperatura de gás de descarga aumenta. Se atemperatura de gás de descarga aumentar, a temperatura do catalisador deaprisionamento de SOx 11 aumenta com esta.
Ainda, para aumentar a temperatura do catalisador de aprisio-namento de SOx 11, como mostrado por (III) da Figura 8, além do combustí-vel principal Qm, é também possível injetar um combustível auxiliar Qv próxi-mo do ponto morto superior de sucção. Deste modo, se injetando adicional-mente o combustível auxiliar Qv, o combustível o qual é queimado aumentaexatamente a quantidade do combustível auxiliar Qv, de modo que a tempe-ratura de gás de descarga aumenta e portanto a temperatura do catalisadorde aprisionamento de SOx 11 aumenta.
Por outro lado, se injetando o combustível auxiliar Qv próximo doponto morto superior de sucção deste modo, durante o curso de compres-são, o calor da compressão faz com que aldeídos, cetonas, peróxidos, mo-nóxido de carbono, ou outros produtos intermediários sejam produzidos des-te combustível auxiliar Qv. Estes produtos intermediários fazem com que areação do combustível principal Qm seja acelerada. Portanto, neste caso,como mostrado em (III) da Figura 8, mesmo se retardando grandemente otempo de injeção do combustível principal Qm, uma boa combustão é obtidasem causar falhas de disparo. Isto é, o tempo de injeção do combustívelprincipal Qm pode ser grandemente retardado deste modo, de modo que atemperatura de gás de descarga torne-se consideravelmente alta e portantoa temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx 11 pode ser rapida-mente aumentada.
Ainda, para aumentar a temperatura do catalisador de aprisio-namento de SOx 11, como mostrado por (IV) da Figura 8, além do combustí-vel principal Qm é possível injetar um combustível auxiliar Qp durante o cursode expansão ou o curso de descarga. Isto é, neste caso, uma grande quan-tidade do combustível auxiliar Qp é descarregada sem queimar na forma deHC não queimado dentro da passagem de descarga. Este HC não queimadoé oxidado no catalisador de aprisionamento de SOx 11 pelo excesso de oxi-gênio. Devido ao calor da reação de oxidação neste momento, a temperatu-ra do catalisador de aprisionamento de SOx 11 é elevada.
Por outro lado, no motor de combustão interna mostrado na Fi-gura 2, é também possível fazer com que a válvula de alimentação de hidro-carboneto 14 supra um hidrocarboneto e utilize o calor da reação de oxida-ção do hidrocarboneto para aumentar a temperatura do catalisador de apri-sionamento de SOx 11. Ainda, é também possível controlar a injeção porqualquer um dos modos mostrados em (II) a (IV) da Figura 8 e suprir o hi-drocarboneto da válvula de alimentação de hidrocarboneto 14. Note quequalquer que seja o método utilizado para aumentar a temperatura, a razãode ar - combustível do gás de descarga que flui para dentro do catalisadorde aprisionamento de SOx 11 é mantida pobre sem ser tornada rica.
A seguir, o método de estimativa da taxa de aprisionamento deSOx TRAP será explicado enquanto referindo-se à figura 9 até a Figura 12.
A Figura 9 mostra a taxa de aprisionamento de SOx padrãoTRAPO. Esta taxa de aprisionamento dé SOx padrão TRAPO mostra a taxade aprisionamento de SOx a qual torna-se padrão quando a ação de restau-ração da taxa de aprisionamento de SOx TRAP devido à ação de movimentoe de coagulação é completada. Esta taxa de aprisionamento de SOx padrãoTRAPO é mantida em aproximadamente 100 porcento quando a quantidadede aprisionamento de SOx ZS0X1 aprisionado pelo catalisador de aprisio-namento de SOx 11 torna-se um certo valor ou menos. Isto é, quando aquantidade de aprisionamento de SOx ES0X1 torna-se um certo valor oumenos, se a ação de restauração da taxa de aprisionamento de SOx devidoà ação de movimento e de coagulação de nitrato for completada, a taxa deaprisionamento de SOx TRAP é restaurada para aproximadamente 100 porcento.No entanto, quando a quantidade de aprisionamento de SOxESOX1 torna-se o certo valor ou mais mesmo se a ação de restauração dataxa de aprisionamento de SOx devido à ação de movimento de coagulaçãode nitrato for executada, a taxa de aprisionamento de SOx TRAP não maisserá restaurada para 100 porcento. Quanto mais a quantidade de aprisiona-mento de SOx ZSOX1 aumenta, mais o grau de restauração da taxa de apri-sionamento de SOx TRAP cai. Portanto, como mostrado na Figura 9, a taxade aprisionamento de SOx padrão TRAPO cai rapidamente se a quantidadede aprisionamento de SOx ZS0X1 tornar-se um certo valor ou mais.
A quantidade de aprisionamento de SOx ZSOX1 mostrada naFigura 9 é calculada dos mapas mostrados nas Figuras 10(A) e (B). Isto é, ocombustível contém enxofre em uma certa razão. Portanto, a quantidade deSOx contida no gás de descarga, isto é, a quantidade de SOx aprisionadapelo catalisador de aprisionamento de SOx 11, é proporcional à quantidadede injeção de combustível. A quantidade de injeção de combustível é umafunção do torque requerido e da velocidade do motor, portanto a quantidadede SOx aprisionada pelo catalisador de aprisionamento de SOx 11 tambémtorna-se uma função do torque requerido e da velocidade do motor. Na mo-dalidade de acordo com a presente invenção, a quantidade de aprisiona-mento de SOx SOXA aprisionada no catalisador de aprisionamento de SOx11 por tempo unitário é armazenada como uma função do torque requeridoTQ e da velocidade do motor N na forma de um mapa como mostrado naFigura 10(A) com antecedência na ROM 32.
Ainda, o óleo lubrificante também contém enxofre em uma certarazão. A quantidade de óleo lubrificante queimada dentro das câmaras decombustão 2, isto é, a quantidade de SOx aprisionada contida no gás dedescarga e aprisionada no catalisador de aprisionamento de SOx 11, tam-bém torna-se uma função do torque requerido e da velocidade do motor. Namodalidade de acordo com a presente invenção, a quantidade de SOx SOXBcontida no óleo lubrificante e aprisionada no catalisador de aprisionamentode SOx 11 por tempo unitário é armazenada como uma função do torquerequerido TQ e da velocidade do motor N na forma de um mapa como mos-trado na Figura 10(B) com antecedência na ROM 32. Adicionando cumulati-vamente a soma da quantidade de aprisionamento de SOx SOXA e a quanti-dade de aprisionamento de SOx SOXB, a quantidade de aprisionamento deSOx ESOX1 armazenada no catalisador de aprisionamento de SOx 11 é cal-culada.
Por outro lado, a Figura 11 (a) mostra a quantidade de reduçãoRS da taxa de aprisionamento de SOx TRAP tornando-se o padrão por tem-po unitário. Esta quantidade de redução RS torna-se maior quanto mais aquantidade de aprisionamento de SOx ZSOXI aumenta. Por outro lado, estaquantidade de redução RS torna-se maior quanto maior a quantidade de gásde descarga, isto é, a quantidade de ar de admissão Ga, aumenta, e torna-se mais baixa quanto mais alta a temperatura TC do catalisador de aprisio-namento de SOx 11 torna-se. Esta relação, isto é, o coeficiente de correçãoK em relação à quantidade de redução RS, está mostrada na Figura 11 (B).
Note que este coeficiente de correção K torna-se menor na ordem de Κι, K2,K3,... Ki.
Em oposição a isto, as Figuras 12(A) e (B) mostram a quantida-de de aumento IS e a taxa de aumento KS da taxa de aprisionamento deSOx TRAP por tempo unitário quando executando a ação de movimento e decoagulação de nitrato.
Referindo-se à figura 12(A), TCi mostra o ponto de fusão de umnitrato de pelo menos um do metal alcalino e do metal de terra alcalina car-regado no catalisador de aprisionamento de SOx 11, TC2 mostra a tempera-tura de limite superior na qual o SO2 pode ser bem-oxidado, e TC3 mostraaproximadamente 600 0C, isto é, a temperatura de regeneração do filtro departiculado 12. Quanto mais alta a temperatura TC do catalisador de aprisio-namento de SOx 11, mais baixa a viscosidade do nitrato fundido, assim entreTCi e TC2, quanto mais alta a temperatura TC do catalisador de aprisiona-mento de SOx 11, maior a quantidade de aumento IS da taxa de aprisiona-mento de SOx TRAP.
Por outro lado, entre TC2 e TC3, quanto mais alta a temperaturaTC do catalisador de aprisionamento de SOx 11, mais fraca a ação de oxida-ção do SOx, assim quanto mais alta a temperatura TC do catalisador de a -prisionamento de SOx 11, mais a quantidade de aumento IS da taxa de apri-sionamento de SOx TRAP cai. Na modalidade de acordo com a presenteinvenção, quando a ação de movimento e de coagulação de nitrato deve serexecutada, a temperatura TC do catalisador de aprisionamento de SOx 11 émantida entre o ponto de fusão TCi e a temperatura de regeneração TC3 dofiltro de particulado 12. De preferência, esta é mantida entre o ponto de fu-são TCi e a temperatura TC2 capaz de oxidar bem o SO2.
Por outro lado, quanto maior o tempo que decorre de quando onitrato torna-se no estado fundido, mais o nitrato aproxima-se da superfícieda camada de revestimento 51, assim mais alta a quantidade de aumento ISda taxa de aprisionamento de SOx TRAP por tempo unitário. Portanto, comomostrado na Figura 12(B), quanto mais longo o tempo de quando o nitratotorna-se em um estado fundido, mais alta a taxa de aumento KS da taxa deaprisionamento de SOx. Multiplicando esta taxa de aumento KS pela quanti-dade de aumento IS, a quantidade de aumento final da taxa de aprisiona-mento de SOx TRAP por tempo unitário é encontrada.
Neste modo, a quantidade de redução da taxa de aprisionamen-to de SOx TRAP por tempo unitário é encontrada multiplicando o coeficientede correção K calculado da Figura 11 (B) pela quantidade de redução padrãoRS calculada da Figura 11 (A). Ainda, a quantidade de aumento da taxa deaprisionamento de SOx TRAP por tempo unitário pela ação de movimento ede coagulação de nitrato é encontrada multiplicando a taxa de aumento KScalculada da Figura 12(B) pela quantidade de aumento IS calculada da Figu-ra 12(A). Por outro lado, a taxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPO éencontrada da Figura 9. Portanto, a quantidade de redução RS.K da taxa deaprisionamento de SOx TRAP por tempo unitário pode ser subtraída da taxade aprisionamento de SOx padrão TRAPO e a quantidade de aumento IS dataxa de aprisionamento SOX.KS por tempo unitário pode ser adicionada àtaxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPO de modo a encontrar a taxade aprisionamento de SOx TRAP.
Em uma modalidade de acordo com a presente invenção, é jul-gado se a taxa de aprisionamento de SOx TRAP calculada caiu para umataxa de aprisionamento de SOx predeterminada para a ação de movimento ede coagulação de nitrato. Quando foi julgado que a taxa de aprisionamentode SOx TRAP caiu para a taxa de aprisionamento de SOx predeterminadapara a ação de movimento e de coagulação de nitrato, a temperatura do ca-talisador de aprisionamento de SOx 11 é aumentada para dentro da regiãode temperatura onde a ação de movimento e de coagulação de nitrato épromovida e mantida nesta região de temperatura.
Ainda, referindo-se à figura 9 como já explicado, quando a quan-tidade de aprisionamento de SOx ZSOX1 torna-se um certo valor ou menos,se a ação de restauração da taxa de aprisionamento de SOx devido à açãode movimento e de coagulação de nitrato for completada, a taxa de aprisio-namento de SOx TRAP é restaurada para aproximadamente 100 porcento.
No entanto, se a quantidade de aprisionamento de SOx ZSOX1 tornar-se umcerto valor ou mais, mesmo se a ação de restauração da taxa de aprisiona-mento de SOx devido à ação de movimento e de coagulação de nitrato forexecutada, a taxa de aprisionamento de SOx TRAP não será restaurada pa-ra 100 porcento e, como mostrado na Figura 9, taxa de aprisionamento deSOx padrão TRAPO cai rapidamente.
Isto é, se a quantidade de aprisionamento de SOx ZSOXI tor-nar-se um certo valor ou mais, a concentração de SOx próximo da superfícieda camada de revestimento 51 tornar-se mais alta e como um resultado taxade aprisionamento de SOx cai. No entanto, se fazendo a concentração docatalisador de aprisionamento de SOx 11 subir para a temperatura de pro-moção de difusão de SOx de aproximadamente 600 0C sob uma razão de ar- combustível pobre do gás de descarga, o SOx concentrado próximo da su-perfície da camada de revestimento 51 difundirá na direção das profundida-des da camada de revestimento 51 de modo que a concentração de SOx nacamada de revestimento 51 torna-se uniforme. Se o SOx presente próximoda superfície da camada de revestimento 51 difundir na direção das profun-didades da camada de revestimento 51 deste modo, a concentração de SOxpróximo da superfície da camada de revestimento 51 cairá e portanto quan-do o controle de aumento de temperatura do catalisador de aprisionamentode SOx 11 está completo, a taxa de aprisionamento de SOx será restauradapara aproximadamente 10O porcento.
Portanto, na modalidade de acordo com a presente invenção,mesmo se a ação de restauração da taxa de aprisionamento de SOx devidoà ação de movimento e de coagulação de nitrato for executada, quando ataxa de aprisionamento de SOx não é mais restaurada para o valor-alvo, pa-ra restaurar a taxa de aprisionamento de SOx, a temperatura do catalisadorde aprisionamento de SOx é aumentada para a temperatura de promoção dedifusão de SOx sob uma razão de ar - combustível pobre do gás de descarga.
Note que deste modo, quando aumentando a temperatura docatalisador de aprisionamento de SOx 11, se a razão de ar - combustível dogás de descarga for tornada rica, algumas vezes o SOx será liberado do ca-talisador de aprisionamento de SOx 11. Portanto, quando aumentando atemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx 11, é preferível nãotornar a razão de ar - combustível do gás de descarga rica. Ainda, se a con-centração de SOx próximo da superfície da camada de revestimento 51 tor-nar-se mais alta, mesmo se não aumentando a temperatura do catalisadorde aprisionamento de SOx 11, se fazendo a razão de ar - combustível do gásde descarga rica, algumas vezes o SOx terminará sendo liberado do catali-sador de aprisionamento de SOx 11. Portanto, na modalidade de acordo coma presente invenção, quando a temperatura do catalisador de aprisionamen-to de SOx 11 é a temperatura de liberação de SOx ou mais, a razão de ar -combustível do gás de descarga que flui para o catalisador de aprisionamen-to de SOx 11 não é tornada rica.
Na presente invenção, basicamente considera-se a utilização docatalisador de aprisionamento de SOx 11 como seria sem substituição destea compra do veículo até o seu sucateamento. Em anos recentes, especifi-camente, a quantidade de enxofre contida no combustível foi reduzida, por-tanto se fazendo o volume do catalisador de aprisionamento de SOx 11grande até um certo grau, é possível utilizar o catalisador de aprisionamentode SOx 11 sem substituição até o sucateamento do veículo. Por exemplo, seassumindo que a distância de operação durável de um veículo ser 500.00km, o volume do catalisador de aprisionamento de SOx 11 é feito um volumeque permite que o SOx continue sendo aprisionado por uma alta taxa de a-prisionamento de SOx sem controle de aumento de temperatura para a difu-são de SOx dentro da camada de revestimento 41 até uma distância de ope-ração de aproximadamente 250.000 km. Neste caso, o controle de aumentode temperatura inicial para a difusão de SOx é executado até uma distânciade operação de aproximadamente 250.000 km.
Na modalidade de acordo com a presente invenção, como mos-trado na Figura 13, a relação entre a quantidade de aprisionamento de SOxZSOX1 e a quantidade de aprisionamento de SOx SO(n) predeterminadaquando o catalisador de aprisionamento de SOx 11 deve ser aumentado emtemperatura para a difusão do SOx é armazenada com antecedência. Quan-do a quantidade de aprisionamento de SOx ZS0X1 excede o SO(n) prede-terminado (n = 1, 2, 3, ...), o catalisador de aprisionamento de SOx 11 é au-mentado em temperatura para a difusão de SOx. Note que na Figura 13, ηmostra qual é o número do processamento de elevação de temperatura.
Como será compreendido da Figura 13, conforme o número de vezes η deelevação de temperatura para a restauração da taxa de aprisionamento deSOx aumenta, a quantidade SO(n) predeterminada é aumentada. A razão deaumento desta quantidade SO(n) predeterminada é mais reduzida quantomaior o número de processamentos n. Isto é, a razão de aumento de S0(3)em relação a S0(2) é mais reduzida do que a razão de aumento do S0(2)em relação S0(1).
Isto é, como mostrado no gráfico de tempo da Figura 14 á quan-tidade de aprisionamento de SOx ZS0X1 aprisionada no catalisador de apri-sionamento de SOx 11 continua a aumentar juntamente com o decorrer dotempo até o valor permissível MAX. Note que na Figura 14, o tempo quandoZSOX1 = MAX é o tempo quando a distância de operação torna-se aproxi-madamente 500.000 km ou tanto.
Por outro lado, na Figura 14, a concentração de SOx mostra aconcentração de SOx próximo da superfície do catalisador de aprisionamen-to de SOx 11. Como será compreendido da Figura 14, se a concentração deSOx próximo da superfície do catalisador de aprisionamento de SOx 11 eceder o valor permissível S02, o controle de aumento de temperatura parafazer a temperatura TC do catalisador de aprisionamento de SOx 11 subiraté a temperatura de promoção de difusão de SOx sob uma razão de ar -combustível pobre do gás de descarga A/F é executado. Quando o controlede aumento de temperatura é executado, a concentração de SOx próximo dasuperfície do catalisador de aprisionamento de SOx 11 cai, mas a quantidadede redução desta concentração de SOx torna-se menor cada vez que o con-trole de aumento de temperatura é executado, portanto o tempo no qual umcontrole de aumento de temperatura é executado para quando o próximo decontrole de aumento de temperatura é executado torna-se mais curto cadavez que o controle de aumento de temperatura é executado.
Note que como mostrado na Figura 14, o fato da quantidade deaprisionamento de SOx ESOX1 atingir S0(1), S0(2), ... significa que a con-centração de SOx próximo da superfície do catalisador de aprisionamento deSOx 11 atingiu o valor permissível SOZ.
A Figura 15 e a Figura 16 mostram a rotina para a execução deuma primeira modalidade de tratamento para a restauração da capacidadede aprisionamento de SOx. A rotina é executada por uma interrupção a cadaperíodo de tempo predeterminado.
Referindo-se à figura 15 e à Figura 16, primeiro, na etapa 100,as quantidades de aprisionamento de SOx SOXA e SOMB aprisionadas portempo unitário são lidas das Figuras 10(A), (B). Na próxima etapa 101, asoma destes SOXA e SOMB são adicionadas à quantidade de aprisiona-mento de SOx ZSOX1.
Na próxima etapa 102, é julgado se o controle de temperatura Ilpara a difusão de SOx para o interior da camada de revestimento 51 está emprogresso. Quando o controle de temperatura Il não está em progresso, arotina prossegue para a etapa 103 onde é julgado se a quantidade de aprisi-onamento de SOx ES0X1 atingiu a quantidade SO(n) predeterminada (n = 1,2, 3, ...) mostrada na Figura 13. Quando a quantidade de aprisionamento deSOx IS0X1 não atingiu a quantidade SO(n) predeterminada, a rotina pros-segue para a etapa 104.
Na etapa 104, a taxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPOé calculada da relação mostrada na Figura 9. Na próxima etapa 105, a quan-tidade de redução RS da taxa de aprisionamento de SOx TRAP por tempounitário é calculada da Figura 11 (A), enquanto que o coeficiente de correçãoK é calculado da Figura 11 (B). Na próxima etapa 106, o valor multiplicadoRS. K da quantidade de redução RS da taxa de aprisionamento de SOx e docoeficiente de correção K é adicionado à quantidade de redução cumulativaARS. Na próxima etapa 107, a quantidade de redução cumulativa ARS ésubtraída da taxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPO de modo a cal-cular a taxa de aprisionamento de SOx TRAP.
Na próxima etapa 108, é julgado se a taxa de aprisionamento deSOx TRAP caiu para a taxa de aprisionamento de SOx TRAPO . 0,99 prede-terminada para a ação de movimento e de coagulação de nitrato. Nesta pri-meira modalidade, esta taxa de aprisionamento de SOx predeterminada éfeita 99 porcento da taxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPO. Isto é,na etapa 108, é julgado se a taxa de aprisionamento de SOx TRAP caiu 1porcento da taxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPO. Quando foi jul-gado na etapa 108 que TRAP > TRAPO . 0,99, a rotina prossegue para aetapa 110. Em oposição a isto, quando foi julgado que TRAP < TRAPO 0,99, o controle de aumento de temperatura I para promover a ação de mo-vimento e de coagulação de nitrato é executado. A seguir, a rotina prosse-gue para a etapa 110.
Na etapa 110, é julgado se a temperatura TC do catalisador deaprisionamento de SOx 11 está dentro da faixa de temperatura onde a açãode movimento e de coagulação de nitrato é promovida. Esta região de tem-peratura, como acima explicado, é TCi < TC < TC3 e de preferência comodescrito na etapa 110, é TCi < TC < TC2. Quando a temperatura TC do cata-lisador de aprisionamento de SOx 11 está dentro da faixa de temperaturaonde a ação de movimento e de coagulação de nitrato é promovida, a rotinaprossegue para a etapa 111.
Na etapa 111, a quantidade de aumento IS da taxa de aprisio-namento de SOx TRAP por tempo unitário é calculada da Figura 12(A) e ataxa de aumento KS da taxa de aprisionamento de SOx TRAP é calculada daFigura 12(B). Na próxima etapa 112, o valor multiplicado IS . KS da quanti-dade de aumento IS da taxa de aprisionamento de SOx e da taxa de aumen-to KS é subtraído da quantidade de redução cumulativa ARS. Na próximaetapa 113, é julgado se a quantidade de redução cumulativa ARS tornou-senegativa, isto é, se a taxa de aprisionamento de SOx TRAP foi restauradapara a taxa de aprisionamento de SOx padrão TRAPO. Quando ARS < O, arotina prossegue para a etapa 114 onde ARS é tornado zero. Na próximaetapa 115, é julgado se o controle de aumento de temperatura I está emprogresso. Quando o controle de aumento de temperatura I está em pro-gresso, a rotina prossegue para a etapa 116 onde o controle de aumento detemperatura I é parado.
Por outro lado, quando foi julgado na etapa 103 que a quantida-de de aprisionamento de SOx ZS0X1 atingiu a quantidade SO(n) predeter-minada, a rotina prossegue para a etapa 117 onde o controle de aumento detemperatura Il para a difusão de SOx é executado. Durante a execução docontrole de aumento de temperatura II, a rotina prossegue da etapa 102 paraa etapa 117. Na próxima etapa 118, quando foi julgado que o controle deaumento de temperatura Il foi completado, a rotina prossegue para a etapa119 onde a quantidade de redução cumulativa ARS é tornada zero e a taxade aprisionamento de SOx padrão TRAPO é restaurada para 100 porcento.
A Figura 17 até a Figura 19 mostram uma segunda modalidadepara o processamento para a restauração da capacidade de aprisionamentode SOx. Nesta modalidade, como mostrado na Figura 3, um sensor de SOx24 está disposto a jusante do catalisador de aprisionamento de SOx 11. Estesensor de SOx 24 detecta a concentração de SOx no gás de descarga queflui do catalisador de aprisionamento de SOx 11. Isto é, nesta segunda mo-dalidade, como mostrado na Figura 17, quando a concentração de SOx nogás de descarga detectada pelo sensor de SOx 24 excede a concentraçãoS0Y1 predeterminada para a ação de movimento e de coagulação de nitra-to, o controle de aumento de temperatura I é executado para fazer a tempe-ratura do catalisador de aprisionamento de SOx 11 subir para região de tem-peratura onde a ação de movimento e de coagulação de nitrato é promovida.
Ainda, nesta segunda modalidade, como mostrado na Figura 18,quando a concentração de SOx no gás de descarga detectada pelo sensorde SOx 24 excede a concentração S0Y2 predeterminada a ser promovida,para restaurar a taxa de aprisionamento de SOx o controle de aumento detemperatura Il é executado para fazer a temperatura do catalisador de apri-sionamento de SOx 11 subir para a temperatura de promoção de difusão deSOx sob uma razão de ar - combustível pobre do gás de descarga.
A Figura 19 mostra a rotina para o processamento para a restau-ração da capacidade aprisionamento de SOx para executar esta segundamodalidade.
Referindo-se à figura 19, primeiro, na etapa 200, o sinal de saídado sensor de SOx 24, por exemplo, a voltagem de saída V, é lido. Na próxi-ma etapa 201, é julgado se o controle de temperatura Il para a difusão deSOx na camada de revestimento 51 está em progresso. Quando o controlede temperatura Il não está em progresso, a rotina prossegue para a etapa203 onde é julgado se a voltagem de saída V do sensor de SOx 24 foi exce-dida pelo ajuste VX2, isto é se a concentração de SOx no gás de descargaexcedeu uma concentração S0Y2 predeterminada. Quando V < VX2, isto é,quando a concentração SOx no gás de descarga não está acima da concen-tração S0Y2 predeterminada, a rotina prossegue para a etapa 203.
Na etapa 203, é julgado se o controle de aumento de temperatu-ra I para a promoção da ação de movimento e de coagulação de nitrato estáem progresso. Quando o controle de aumento de temperatura I não está emprogresso, a rotina prossegue para a etapa 204, onde é julgado se a volta-gem de saída V do sensor de SOx 24 excedeu o ajuste VX1, isto se a con-centração SOx no gás de descarga excedeu uma concentração S0Y1 prede-terminada. Quando V > VXi (< VX2), isto é, quando a concentração SOx nogás de descarga excede uma concentração S0Y1 predeterminada (<S0Y2), a rotina prossegue para a etapa 205 onde o controle de aumento detemperatura I é executado. Enquanto o controle de aumento de temperaturaI está em progresso, a rotina prossegue da etapa 203 para a etapa 206. Naetapa 206, é julgado se a voltagem de saída V do sensor de SOx 24 caiuabaixo de um valor-alvo de restauração V0 predeterminado, isto é, se a taxade aprisionamento de SOx do catalisador de aprisionamento de SOx 11 foirestaurada. Quando V < V0, isto é, quando a taxa de aprisionamento de SOxé restaurada, a rotina prossegue para a etapa 209 onde o controle de au-mento de temperatura I é parado.
Por outro lado, quando é julgado na etapa 202 que V > VX2, istoé, a concentração SOx no gás de descarga excede uma concentração SOY2predeterminada, a rotina prossegue para a etapa 208 onde o controle deaumento de temperatura Il para difusão de SOx é executado. Enquanto ocontrole de aumento de temperatura Il estiver em progresso, a rotina pros-segue da etapa 201 para a etapa 208 onde o controle de aumento de tempe-ratura Il continua sendo executado.
A seguir, referindo-se à figura 20 até a Figura 23, o processa-mento para o catalisador de armazenamento de NOx executado no filtro departiculado 12 será explicado.
Na modalidade de acordo com a presente invenção, a quantida-de de NOx NOXA armazenada no catalisador de armazenamento de NOx portempo unitário é armazenada como uma função do torque requerido TQ e davelocidade do motor N na forma de um mapa mostrado na Figura 22(A) comantecedência na ROM 32. Adicionando cumulativamente esta quantidade deNOx NOXA, a quantidade de NOx ΣΝΟΧ armazenada no catalisador de ar-mazenamento de NOx é calculada. Na modalidade de acordo com a presen-te invenção, como mostrado na Figura 20, a razão de ar - combustível dogás de descarga A/F que flui para dentro do filtro de particulado 12 é tempo-rariamente tornada rica cada vez que esta quantidade de NOx ΣΝΟΧ atingeo valor permissível NX e por meio disto o catalisador de armazenamento deNOx libera o NOx.
Note que quando tornando a razão de ar - combustível do gásde descarga A/F que flui para dentro do filtro de particulado 12 rica, é prefe-rível manter a razão de ar - combustível do gás de descarga que flui paradentro do catalisador de aprisionamento de SOx 11 pobre. Portanto, na mo-dalidade onde o filtro de particulado 12 carrega um catalisador de armaze-namento de NOx, como mostrado na Figura 1 e na Figura 3, uma válvula dealimentação de hidrocarboneto 14 está disposta dentro da passagem dedescarga entre o catalisador de aprisionamento de SOx 11 e o filtro de parti-culado 12. Quando o catalisador de armazenamento de NOx deveria liberar oNOx, esta válvula de alimentação de hidrocarboneto 14 supre a passagemde descarga com hidrocarboneto de modo a tornar a razão de ar - combustí-vel do gás de descarga alimentado no catalisador de armazenamento deNOx temporariamente rica.
Por outro lado, o particulado contido no gás de descarga, isto é,a substância particulada, é aprisionada no filtro de particulado 12 e sucessi-vãmente oxidada. No entanto, se a quantidade da substância particuladaaprisionada tornar-se maior do que a quantidade da substância particuladaoxidada, a substância particulada deposita gradualmente sobre o filtro departiculado 12. Neste caso, se a quantidade de deposição da substância par-ticulada aumentar, uma gota na saída do motor acaba sendo convidada.
Portanto, quando a quantidade de deposição da substância particulada au-menta, a substância particulada depositada precisa ser removida. Neste ca-so, se fazendo a temperatura do filtro de particulado 12 subir para aproxima-damente 600 0C sob um excesso de ar, a substância particulada depositadaé oxidada e removida.
Portanto, na modalidade de acordo com a presente invenção,quando a quantidade da substância particulada depositada sobre o filtro departiculado 12 exceder a quantidade permissível, a temperatura do filtro departiculado 12 é aumentada e por meio disto a substância particulada depo-sitada é removida por oxidação sob uma razão de ar - combustível pobre dogás de descarga. Falando especificamente, na modalidade de acordo com apresente invenção, quando a diferença de pressão ΔΡ antes e após o filtrode particulado 12 detectada pelo sensor de diferença de pressão 23 excedeo valor permissível PX como mostrado na Figura 20, é julgado que a quanti-dade da substância particulada depositada excedeu a quantidade permissí-vel. Neste momento, o controle de aumento de temperatura é executado pa-ra aumentar a temperatura T do filtro de particulado 12 enquanto mantendoa razão de ar - combustível do gás de descarga que flui para dentro do filtrode particulado 12 pobre. Note que se a temperatura T do filtro de particulado-12 tornar-se mais alta, a quantidade de NOx aprisionada ΣΝΟΧ é reduzidadevido ao catalisador de armazenamento de NOx liberando o NOx.
Mesmo quando carregando um catalisador de promoção de oxi-dação sobre o filtro de particulado 12 ou carregando um catalisador de ar-mazenamento de NOx, quando regenerando o filtro de particulado 12, o hi-drocarboneto é suprido de qualquer uma das válvulas de alimentação dehidrocarboneto 14 mostradas na Figura 1 até a Figura 3 no estado de mantera razão de ar - combustível do gás de descarga pobre ou o combustível éinjetado por qualquer padrão de (II) a (IV) mostrado na Figura 8. Quando aregeneração do filtro de particulado 12 é iniciada, a temperatura do filtro departiculado 12 torna-se 600 0C ou mais, mas neste momento, a temperaturado catalisador de aprisionamento de SOx 11 é mantida a uma temperaturaum tanto mais baixa do que 600 °C, isto é, a região de temperatura onde aação de movimento e de coagulação de nitrato é promovida.
Por outro lado, quando a taxa de aprisionamento de SOx pelocatalisador de aprisionamento de SOx 11 é de 100 porcento, nenhum SOx éenviado para dentro do catalisador de armazenamento de NOx, portanto nes-te caso, não existe absolutamente nenhum risco do SOx ser armazenado nocatalisador de armazenamento de NOx. Em oposição a isto, quando a taxade aprisionamento de SOx não é de 10O porcento, mesmo se a taxa de apri-sionamento de SOx estiver próxima de 100 porcento, o SOx é armazenadono catalisador de armazenamento de NOx. No entanto, neste caso, a quanti-dade de SOx armazenada no catalisador de armazenamento de NOx portempo unitário é extremamente pequena. Isto sendo dito, se um longo tempodecorrer, uma grande quantidade de SOx é armazenada no catalisador dearmazenamento de NOx. Se uma grande quantidade de SOx for armazena-da, ο SOx armazenado precisa ser liberado.
Como acima explicado, para fazer o catalisador de armazena-mento de NOx liberar o SOx, é necessário fazer a temperatura do catalisadorde armazenamento de NOx subir para a temperatura de liberação de SOx etornar a razão de ar - combustível do gás de descarga alimentada no catali-sador de armazenamento de NOx rica. Portanto, na modalidade de acordocom a presente invenção, como mostrado na Figura 21, quando a quantida-de de SOx ZS0X2 armazenada no catalisador de armazenamento de NOxatinge o valor permissível SX2, a temperatura TC do catalisador de armaze-namento de NOx é aumentada para a temperatura de liberação de NOx TX ea razão de ar - combustível do gás de descarga que flui para dentro do cata-lisador de armazenamento de NOx é tornada rica. Note que a quantidade deSOx SOXZ no catalisador de armazenamento de NOx por tempo unitário éarmazenada como uma função do torque requerido TQ e da velocidade domotor N na forma de um mapa como mostrado na Figura 22(B) com antece-dência na ROM 32. Adicionando cumulativamente esta quantidade de SOxSOXZ, a quantidade de SOx armazenada ES0X2 é calculada.
Quando fazendo o catalisador de armazenamento de NOx liberaro SOx, não é preferível tornar a razão de ar - combustível do gás de descar-ga que flui para dentro do catalisador de aprisionamento de SOx 11 rica. Por-tanto, na modalidade de acordo com a presente invenção, quando o catali-sador de armazenamento de NOx deve liberar o SOx, primeiro, como mos-trado na Figura 1 e na Figura 3, o hidrocarboneto é suprido da válvula dealimentação de hidrocarboneto 14 a jusante do catalisador de aprisionamen-to de SOx 11 enquanto mantendo a razão de ar - combustível do gás dedescarga fluindo para dentro do catalisador de aprisionamento de SOx 11pobre de modo a fazer a temperatura TC do catalisador de armazenamentode NOx subir para a temperatura de liberação de SOx TX, então aumentandoa quantidade de hidrocarboneto suprida da válvula de alimentação de hidro-carboneto 14 enquanto mantendo a razão de ar - combustível do gás dedescarga que flui para dentro do catalisador de aprisionamento de SOx 11pobre de modo a aumentar a quantidade de hidrocarboneto suprida e tornara razão de ar - combustível do gás de descarga enviada para o catalisadorde armazenamento de NOx rica. Note que neste caso, a razão de ar - com-bustível do gás de descarga alimentado no catalisador de armazenamentode NOx pode ser mudada alternadamente entre rico e pobre.
A Figura 23 mostra a rotina de processamento para o catalisadorde armazenamento de NOx.
Referindo-se à figura 23, primeiro, na etapa 300, a quantidadede NOx NOXA armazenada por tempo unitário é calculada do mapa mostra-do na Figura 22(A). Na próxima etapa 301, Esta NOXA é adicionada à quan-tidade de NOx ΣΝΟΧ armazenada no catalisador de armazenamento deNOx. Na próxima etapa 302, é julgado se a quantidade de NOx ΣΝΟΧ nãoexcedeu o valor permissível NX. Quando ΣΝΟΧ > NX, a rotina prosseguepara a etapa 303 onde um processamento rico é executado para mudartemporariamente a razão de ar - combustível do gás de descarga alimentadano catalisador de armazenamento de NOx de pobre para rica e o ΣΝΟΧ éliberado.
Na próxima etapa 304, o sensor de diferença de pressão 23 de-tecta a diferença de pressão ΔΡ antes e após o filtro de particulado 12. Napróxima etapa 305, é julgado se a diferença de pressão ΔΡ excedeu o valorpermissível PX. Quando ΔΡ > PX, a rotina prossegue para a etapa 306 ondeo controle de aumento de temperatura do filtro de particulado 12 é executa-do. Este controle de aumento de temperatura é executado suprindo o hidro-carboneto da válvula de alimentação de hidrocarboneto 14 enquanto man-tendo a razão de ar - combustível do gás de descarga que flui para dentro dofiltro de particulado 12 pobre.
Na próxima etapa 307, a quantidade de SOx SOXZ armazenadapor tempo unitário é calculada do mapa mostrado na Figura 22(B). Na pró-xima etapa 308, esta SOXZ é adicionada à quantidade de SOx Σ80Χ2 ar-mazenada no catalisador de armazenamento de NOx. Na próxima etapa 309,é julgado se a quantidade de SOx Σ80Χ2 excedeu o valor permissível SX2.
Quando Σ80Χ2 > SX2, a rotina prossegue para a etapa 310 onde o controlede aumento de temperatura é executado para fazer a temperatura TC docatalisador de armazenamento de NOx subir para a temperatura de liberaçãode SOx TX. Na próxima etapa 311, um, processamento rico é executado pa-ra tornar a razão de ar - combustível do gás de descarga enviada para o ca-talisador de armazenamento de NOx rica e o ZS0X2 é liberado.
Quando o filtro de particulado não carrega um catalisador de ar-mazenamento de NOx e carrega somente um catalisador de promoção deoxidação, é suficiente executar somente o processamento para regeneraçãodo filtro de particulado 12, assim na rotina mostrada na Figura 23, somente aetapa 304 até a etapa 306 são executadas. Neste caso, como mostrado naFigura 2, suprindo o hidrocarboneto da válvula de alimentação de hidrocar-boneto 14 disposta a montante do catalisador de aprisionamento de SOx 11a ação de aumento de temperatura do filtro de particulado 12 pode ser exe-cutada.LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA
4 coletor de admissão
5 coletor de descarga
7 turbocompressor de descarga
11 catalisador de aprisionamento de SOx
12 filtro de particulado
14 válvula de alimentação de hidrocarboneto

Claims (24)

1. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna que dispõe um catalisador de aprisionamento de SOx capazde aprisionar o SOx contido no gás de descarga dentro de uma passagem dedescarga de motor, em que o catalisador de aprisionamento de SOxCarregapelo menos um de um metal alcalino e um metal de terra alcalina difuso den-tro do mesmo, uma temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx émantida a uma temperatura onde um nitrato de pelo menos um do metal al-calino e do metal de terra alcalina torna-se um estado fundido durante a ope-ração do motor, por meio de que uma ação de movimento e de coagulaçãode nitrato onde o nitrato no catalisador de aprisionamento de SOx move-separa e coagula na superfície do catalisador de aprisionamento de SOx épromovida, e a ação de movimento e de coagulação de nitrato é utilizadapara restaurar a taxa de aprisionamento de SOx e remover o SOx.
2. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 1, em que existe uma regiãode temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx onde a dita ação demovimento e de coagulação de nitrato é promovida e a temperatura do cata-lisador de aprisionamento de SOx é ocasionalmente mantida na região detemperatura onde a ação de movimento e de coagulação de nitrato é promo-vida durante a operação do motor para restaurar ocasionalmente a taxa deaprisionamento de SOx.
3. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 2, em que uma temperatura delimite inferior da dita região de temperatura é um ponto de fusão de um nitra-to do dito pelo menos um do metal alcalino e do metal de terra alcalina e umlimite superior da dita região de temperatura é a temperatura de limite supe-rior onde o SOx pode ser oxidado sobre o catalisador de aprisionamento deSO2.
4. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 2, em que o dito catalisador deaprisionamento de SOx tem uma propriedade de aprisionar o SOx contido nogás de descarga quando uma razão de ar - combustível do gás de descargaque flui para dentro do catalisador de aprisionamento de SOx é pobre e fa-zendo com que o SOx aprisionado difunda gradualmente dentro do catalisa-dor de aprisionamento de SOx quando fazendo a temperatura do catalisadorde aprisionamento de SOx subir para a temperatura de promoção de difusãosobre uma razão de ar - combustível do gás de descarga pobre e em quequando a taxa de aprisionamento de SOx não é mais restaurada para o va-lor-alvo mesmo quando a dita ação de restauração da taxa de aprisionamen-to de SOx devido à ação de movimento e de coagulação de nitrato é execu-tada, para restaurar a taxa de aprisionamento de SOx, a temperatura do ca-talisador de aprisionamento de SOx é feita subir para a temperatura de pro-moção de difusão de SOx sob uma razão de ar - combustível do gás de des-carga pobre.
5. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 4, em que um meio de estima-tiva para estimar uma taxa de aprisionamento de SOx está provido e, quandoa taxa de aprisionamento de SOx estimada caiu para uma taxa de aprisio-namento de SOx predeterminada para a promoção de difusão de SOx, atemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx é feita subir para atemperatura de promoção de difusão de SOx sob uma razão de ar - combus-tível do gás de descarga pobre para restaurar a taxa de aprisionamento de SOx.
6. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 4, em que um sensor de SOxcapaz de detectar a concentração de SOx no gás de descarga está dispostodentro da passagem de descarga a jusante do catalisador de aprisionamentode SOx e, quando a concentração de SOx no gás de descarga detectada pe-lo dito sensor de SOx exceder uma concentração predeterminada para apromoção de difusão de SOx, a temperatura do catalisador de aprisionamen-to de SOx é feita subir para a temperatura de promoção de difusão de SOxsob uma razão de ar - combustível do gás de descarga pobre para restaurara taxa de aprisionamento de SOx.
7. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 2, em que um meio de julga-mento para julgar se a taxa de aprisionamento de SOx caiu para uma taxa deaprisionamento de SOx predeterminada para a dita ação de movimento e decoagulação de nitrato está provido e, quando foi julgado que a taxa de apri-sionamento de SOx caiu para a taxa de aprisionamento de SOx predetermi-nada para a dita ação de movimento e de coagulação de nitrato, a tempera-tura do catalisador de aprisionamento de SOx é aumentada para dentro dadita região de temperatura onde a ação de movimento e de coagulação denitrato é promovida e mantida na dita região de temperatura.
8. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão internai de acordo com a reivindicação 7, em que um meio de estima-tiva para estimar a taxa de aprisionamento de SOx está provido e, quando ataxa de aprisionamento de SOx estimada caiu para a dita taxa de aprisiona-mento de SOx predeterminada para a ação de movimento e de coagulaçãode nitrato, a temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx é aumen-tada para dentro da dita região de temperatura onde a ação de movimento ede coagulação de nitrato é promovida e mantida na dita região de temperatura.
9. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 7, em que um sensor de SOxcapaz de detectar a concentração de SOx no gás de descarga está dispostodentro da passagem de descarga a jusante do catalisador de aprisionamentode SOx e, quando a concentração de SOx no gás de descarga detectada pe-Io dito sensor de SOx exceder a dita concentração predeterminada para aação de movimento e de coagulação de nitrato, a temperatura do catalisadorde aprisionamento de SOx é aumentada para dentro da dita região de tem-peratura onde a ação de movimento e de coagulação de nitrato é promovidae mantida na dita região de temperatura.
10. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 2, em que um filtro de particu-Iado está disposto a jusante do dito catalisador de aprisionamento de SOx,uma temperatura de limite inferior da dita região de temperatura é um pontode fusão de um nitrato do dito pelo menos um metal alcalino e metal de terraalcalina, e uma temperatura de limite superior da dita região de temperaturaé uma temperatura de regeneração do filtro de particulado.
11. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 10, em que no momento daregeneração do filtro de particulado, a temperatura do catalisador de aprisio-namento de SOx é mantida na dita região de temperatura.
12. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 1, em que um catalisador dearmazenamento de NOx que armazena o NOx contido no gás de descargaquando a razão de ar - combustível do gás de descarga que entra é pobre eliberando o NOx armazenado quando a razão de ar - combustível do gás dedescarga que entra torna-se a razão de ar - combustível estequiométrica ourica está disposto na passagem de descarga a jusante do catalisador de a-prisionamento de SOx, um dispositivo de alimentação de hidrocarboneto estádisposto dentro da passagem de descarga entre o catalisador de aprisiona-mento de SOx e o catalisador de armazenamento de NOx, e, quando o cata-lisador de armazenamento de NOx deve liberar o NOx, o dispositivo de ali-mentação de hidrocarboneto supre o hidrocarboneto na passagem de des-carga para tornar a razão de ar - combustível do gás de descarga que fluipara o catalisador de armazenamento de NOx temporariamente rica.
13. Dispositivo de purificação de descarga de um motor de com-bustão interna de acordo com a reivindicação 1, em que o dito catalisador deaprisionamento de SOx está compreendido de uma camada de revestimentoformada sobre um material de base e um catalisador de metal precioso car-regado sobre a camada de revestimento e a camada de revestimento con-tém pelo menos um de um metal alcalino e um metal de terra alcalina difusona mesma.
14. Método de purificação de descarga para remover o SOx con-tido no gás de descarga por um catalisador de aprisionamento de SOx dis-posto dentro de uma passagem de descarga de motor, que compreende car-regar pelo menos um de um metal alcalino e um metal de terra alcalina difu-so no catalisador de aprisionamento de SOx, mantendo uma temperatura docatalisador de aprisionamento de SOx a uma temperatura onde um nitrato depelo menos um do metal alcalino e do metal de terra alcalina torna-se umestado fundido durante a operação do motor de modo a promover uma açãode movimento e de coagulação de nitrato onde o nitrato no catalisador deaprisionamento de SOx move-se para e coagula na superfície do catalisadorde aprisionamento de SOx, e utilizar a ação de movimento e de coagulaçãode nitrato para restaurar a taxa de aprisionamento de SOx e remover o SOx.
15. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 14, em que existe uma região de temperatura do catalisador de a-prisionamento de SOx onde a dita ação de movimento e de coagulação denitrato é promovida e a temperatura do catalisador de aprisionamento deSOx é ocasionalmente mantida na região de temperatura onde a ação demovimento e de coagulação de nitrato é promovida durante a operação domotor para restaurar ocasionalmente a taxa de aprisionamento de SOx.
16. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 15, em que uma temperatura de limite inferior da dita região de tem-peratura é um ponto de fusão de um nitrato do dito pelo menos um do metalalcalino e do metal de terra alcalina e um limite superior da dita região detemperatura é a temperatura de limite superior onde o SOx pode ser oxidadosobre o catalisador de aprisionamento de SO2.
17. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 15, em que o dito catalisador de aprisionamento de SOx tem umapropriedade de aprisionar o SOx contido no gás de descarga quando umarazão de ar - combustível do gás de descarga que flui para dentro do catali-sador de aprisionamento de SOx é pobre e fazendo com que o SOx aprisio-nado difunda gradualmente dentro do catalisador de aprisionamento de SOxquando fazendo a temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx su-bir para a temperatura de promoção de difusão sobre uma razão de ar -combustível do gás de descarga pobre e em que quando a taxa de aprisio-namento de SOx não é mais restaurada para o valor-alvo mesmo quando adita ação de restauração da taxa de aprisionamento de SOx devido à açãode movimento e de coagulação de nitrato é executada, para restaurar a taxade aprisionamento de SOx, a temperatura do catalisador de aprisionamentode SOx é feita subir para a temperatura de promoção de difusão de SOx sobuma razão de ar - combustível do gás de descarga pobre.
18. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 17, o qual estima uma taxa de aprisionamento de SOx e, quando ataxa de aprisionamento de SOx estimada caiu para uma taxa de aprisiona-mento de SOx predeterminada para a promoção de difusão de SOx, faz atemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx subir para a tempera-tura de promoção de difusão de SOx sob uma razão de ar - combustível dogás de descarga pobre para restaurar a taxa de aprisionamento de SOx.
19. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 17, o qual, quando a concentração de SOx no gás de descarga, de-tectada por um sensor de SOx disposto dentro da passagem de descarga ajusante do catalisador de aprisionamento de SOx, excede uma concentraçãopredeterminada para a promoção de difusão de SOx, faz a temperatura docatalisador de aprisionamento de SOx subir para a temperatura de promoçãode difusão de SOx sob uma razão de ar - combustível do gás de descargapobre para restaurar a taxa de aprisionamento de SOx.
20. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 15, o qual julga se a taxa de aprisionamento de SOx caiu para umataxa de aprisionamento de SOx predeterminada para a dita ação de movi-mento e de coagulação de nitrato e, quando foi julgado que a taxa de aprisi-onamento de SOx caiu para a taxa de aprisionamento de SOx predetermina-da para a dita ação de movimento e de coagulação de nitrato, faz a tempera-tura do catalisador de aprisionamento de SOx aumentar para dentro da ditaregião de temperatura onde a ação de movimento e de coagulação de nitratoé promovida e a mantém na dita região de temperatura.
21. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 20, o qual estima a taxa de aprisionamento de SOx e, quando a taxade aprisionamento de SOx estimada caiu para a dita taxa de aprisionamentode SOx predeterminada para a ação de movimento e de coagulação de nitra-to, faz a temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx subir paradentro da dita região de temperatura onde a ação de movimento e de coagu-lação de nitrato é promovida e mantém na dita região de temperatura.
22. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 20, o qual, quando uma concentração de SOx no gás de descargadetectada por um sensor de SOx disposto dentro da passagem de descargaa jusante do catalisador de aprisionamento de SOx exceder a dita concentra-ção predeterminada para a ação de movimento e de coagulação de nitrato,faz a temperatura do catalisador de aprisionamento de SOx subir para dentroda dita região de temperatura onde a ação de movimento e de coagulaçãode nitrato é promovida e mantida na dita região de temperatura.
23. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 22, em que uma temperatura de limite inferior da dita região de tem-peratura é um ponto de fusão de um nitrato do dito pelo menos um metalalcalino e metal de terra alcalina, e uma temperatura de limite superior dadita região de temperatura é uma temperatura de regeneração do filtro departiculado disposto a jusante do dito catalisador de aprisionamento de SOx.
24. Método de purificação de descarga de acordo com a reivin-dicação 23, em que no momento da regeneração do filtro de particulado, atemperatura do catalisador de aprisionamento de SOx é mantida na dita re-gião de temperatura.
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