BRPI1002434A2 - gás de escapamento de aquecimento para regeneração de filtro para particulado de diesel - Google Patents

gás de escapamento de aquecimento para regeneração de filtro para particulado de diesel Download PDF

Info

Publication number
BRPI1002434A2
BRPI1002434A2 BRPI1002434-4A BRPI1002434A BRPI1002434A2 BR PI1002434 A2 BRPI1002434 A2 BR PI1002434A2 BR PI1002434 A BRPI1002434 A BR PI1002434A BR PI1002434 A2 BRPI1002434 A2 BR PI1002434A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
doc
exhaust
engine
heating element
exhaust gas
Prior art date
Application number
BRPI1002434-4A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul L Berke
Brad J Adelman
Original Assignee
Int Engine Intellectual Prop
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Int Engine Intellectual Prop filed Critical Int Engine Intellectual Prop
Publication of BRPI1002434A2 publication Critical patent/BRPI1002434A2/pt

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

GáS DE ESCAPAMENTO DE AQUECIMENTO PARA REGENERAçãO DE FILTRO PARA PARTICULADO DE DIESEL. A presente invenção refere-se a um elemento aquecido eletricamente dentro de um sistema de escapamento para um motor a diesel que eleva a temperatura de escapamento suficientemente em condições de baixa temperatura de escapamento/baixo fluxo de escapamento de inatividade ou similares até o ponto onde o DOC é ativado para queimar combustível. Tão logo seja ativado o catalisador dentro do alojamento do DOO, pode ser iniciada a regeneração do DPF. O elemento aquecido eletricamente pode ser proporcionado dentro do cano de descarga entre a saída da turbina dos motores a diesel turbocarregados e da entrada do alojamento do DOC. O elemento aquecido eletricamente pode ser energizado do alternador de motor ou ativado quando necessário pelo módulo de controle eletrónico do motor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "GAS DE ES- CAPAMENTO DE AQUECIMENTO PARA REGENERAÇÃO DE FILTRO PARA PARTICULADO DE DIESEL".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se em geral a veículos motorizados, como, por exemplo, caminhões, que são acionados por motores de combus- tão interna, especificamente motores a diesel dotados de dispositivos de tra- tamento de gás de escapamento para tratar os gases de escapamento pas- sando através de seus sistemas de escapamento.
Antecedentes da Invenção
Um sistema conhecido para tratar gás de escapamento passan- do através de um sistema de escapamento de um motor a diesel compreen- de um catalisador de oxidação de diesel (DOC) que oxida hidrocarbonetos (HC) para CO2 e H20 e converte NO para NO2 e um filtro para particulado de diesel (DPF) que intercepta matéria particulada de diesel (DPM). A DPM inclui fuligem ou carbono, a fração orgânica solúvel (SOF), e cinza (isto é, aditivos de óleo lubrificante etc.). O DPF está situado a jusante do DOC no fluxo de gás de escapamento. A combinação desses dois dispositivos de tra- tamento de gás de escapamento evita a entrada de quantidades significati- vas de poluente como, por exemplo, hidrocarboneto, monóxido de carbono, fuligem, SOF e cinza na atmosfera. A interceptação da DPM pelo DPF evita a emissão de negro-de-fumo de um cano de descarga de veículo.
O DOC oxida os hidrocarbonetos (HC) e converte NO para NO2. Os elementos orgânicos da DPM interceptada dentro do DPF, isto é, carbo- no e SOF, são oxidados dentro do DPF, usando o NO2 gerado pelo DOC, para formar CO2 e H2O, que podem então sair do cano de descarga para a atmosfera.
A taxa na qual o carbono interceptado é oxidado para CO2 é controlada não apenas pela concentração de NO2 ou O2, mas também pela temperatura. Especificamente, há três importantes parâmetros de tempera- tura para um DPF.
O primeiro parâmetro de temperatura é temperatura de oxidação "luz apagada" do catalisador, abaixo da qual a atividade do catalisador é baixa demais para oxidar HC. A temperatura "luz apagada" é tipicamente em torno de 250°C.
O segundo parâmetro de temperatura controla a conversão de NO para NO2. Essa temperatura de conversão abrange uma variação de temperaturas sendo dotada tanto de um limite inferior quanto de um limite superior, que são definidos como a temperatura mínima e a temperatura máxima nas quais é alcançada 40% ou mais de conversão NO. A janela de temperatura de conversão definida por esses dois limites se estende de a- proximadamente 25°C a aproximadamente 450°C.
O terceiro parâmetro de temperatura está relacionado à taxa na qual o carbono é oxidado no filtro. As fontes de referência na literatura rele- vante chamam essa temperatura de "Temperatura de Ponto de Equilíbrio" (ou BPT). É a temperatura na qual a taxa de oxidação de particulado, tam- bém algumas vezes referida como a taxa de regeneração de DPF, é igual à taxa de acumulação de particulado. A BPT é um dos parâmetros que deter- mina a habilidade de um DPF para possibilitar que um motor a diesel atenda às leis e/ou regulamentos de emissões de um cano de descarga.
Tipicamente, um motor a diesel funciona relativamente fraco e frio comparado a um motor a gasolina. Esse fator torna o alcance da BPT problemático.
Portanto, um DPF ocasionalmente requer regeneração de tem- pos em tempos para manter a eficiência de interceptação de particulado. A regeneração envolve a presença de condições que irão queimar os particu- lados interceptados, cuja acumulação não verificada irá de outro modo pre- judicar a eficácia do DPF. Ao mesmo tempo em que a "regeneração" se refe- re ao processo geral de queima de DPM1 são reconhecidos dois tipos de re- generação específicos por aqueles versados na tecnologia de regeneração conforme presentemente aplicada nos motores de veículo.
A "regeneração passiva" é geralmente compreendida significan- do que possa ocorrer a qualquer momento que o motor seja operado sob condições que queimem DPM sem iniciar uma estratégia de regeneração específica incorporada por algoritmos em um sistema de controle de motor.
A "regeneração ativa" é geralmente compreendida significando a regenera- ção que é iniciada intencionalmente, seja pelo sistema de controle de motor ou por sua própria iniciativa ou pelo condutor levando o sistema de controle de motor a iniciar uma estratégia de regeneração programada, com o objeti- vo de elevar a temperatura dos gases de escapamento entrando no DPF pa- ra uma variação adequada para iniciar e manter a queima dos particulados interceptados.
A regeneração ativa pode ser iniciada antes mesmo de um DPF se tornar carregado com DPM até um ponto onde a regeneração seja orde- nada pelo sistema de controle de motor ou pelo próprio. Ao carregar a DPM além do indicado para o sistema de controle de motor, o sistema de controle força a regeneração ativa, e que é algumas vezes simplesmente referida como regeneração forçada.
A criação de condições para iniciar e continuar a regeneração ativa, se forçada ou não, geralmente envolve elevação de temperatura de gases de escapamento entrando no DPF para temperatura adequadamente alta.
Há vários métodos para iniciar uma regeneração forçada de um DPF como, por exemplo, retardar o início das injeções principais de combus- tível ou pós-injeções de combustível diesel para elevar as temperaturas do gás de escapamento entrando no DPF ao mesmo tempo em que ainda deixa excesso de oxigênio para queimar a matéria particulada interceptada. As pós-injeções podem ser usadas em combinação com outros procedimentos e/ou dispositivos para elevar a temperatura do gás de escapamento para as temperaturas relativamente altas necessárias para a regeneração ativa do DPF.
Esses métodos são capazes de aumentar suficientemente a temperatura do gás de escapamento para elevar a temperatura do catalisa- dor acima da temperatura "luz apagada" do catalisador e proporcionar HC em excesso que possa ser oxidado pelo catalisador. Tal oxidação de HC proporciona o aquecimento necessário para elevar a temperatura no DPF acima da BPT.
Os ciclos de acionamento de carga baixa/fluxo baixo como, por exemplo, caminhão de lixo, caminhões utilitários, e caminhões de reabaste- cimento de combustível de aeroporto encontram dificuldades para atingir as temperaturas necessárias para iniciar a regeneração do DPF. Tipicamente, a temperatura do gás de escapamento de mínima rotação do motor é de 150°C enquanto a ativação do DOC não é alcançada até em torno de 250°C. Podem ser feitas modificações baseadas no motor para superar esse incon- veniente, mas não sem uma penalidade de combustível e de desempenho.
Algumas opções auxiliares podem compensar esse inconveniente como, por exemplo, queimadores de combustível ou sistema reformador de gás de sín- tese.
A presente invenção reconhece que os ciclos de acionamento hoje existentes onde a regeneração ativa do DPF não é alcançada porque as temperaturas do gás de escapamento e a temperatura do catalisador de oxidação de diesel (DOC) são insuficientes para oxidar combustível que gera a exotermia desejada.
Sumário da Invenção
As modalidades descritas da invenção proporcionam um aque- cedor que eleva a temperatura do gás de escapamento em taxas de fluxo baixas, como, por exemplo, em velocidade de mínima rotação do motor, até o ponto onde o catalisador dentro do alojamento do DOC seja ativado para queimar combustível. Tão logo o catalisador dentro do alojamento de DOC esteja ativo, pode ser iniciada a regeneração do DPF. O sistema aquecedor levará a temperatura do gás de escapamento suficientemente em um ponto inativo ou ponto de fluxo baixo/temperatura baixa similar. Portanto, a regene- ração do DPF não está mais dependente do ciclo de acionamento do veícu- lo.
Pode ser proporcionado um elemento aquecido eletricamente para o cano de descarga entre a saída da turbina e a entrada do alojamento do DOC, preferivelmente situado exatamente em frente do alojamento do DOC para minimizar as perdas de temperatura. O aquecedor pode ser acio- nado através de um relê do alternador de veículo. Um sinal de controle para o relê irá ligar quando o sistema de controle de motor solicitar a regeneração do DPF1 mas não pode alcançar a temperatura desejada do gás de escapa- mento para o alojamento do DOC.
A modalidade descrita proporciona um sistema de escapamento para um motor a diesel. O motor a diesel inclui um trajeto de escapamento que recebe escapamento da combustão do combustível dentro do motor a diesel. Um alojamento de DOC está disposto dentro do trajeto de escapa- mento. Um DPF está disposto dentro do trajeto de escapamento a jusante do alojamento de DOC. Um elemento de aquecimento elétrico está disposto dentro do trajeto de escapamento a montante do alojamento de DOC. O e- Iemento de aquecimento elétrico está configurado para elevar a temperatura do gás de escapamento entrando no alojamento do DOC. O elemento de aquecimento elétrico pode ser dimensionado para aquecer o gás de esca- pamento em torno de 250°C.
Um controle de motor recebe os sinais de operação do motor e controla os parâmetros do motor para controlar as emissões e otimizar os desempenhos do motor. O controle do motor está em comunicação de sinal com um relê eletrônico. O relê é dotado de um lado de sinal que é conectado por sinal ao controle de motor e um lado de energia conectado entre a ener- gia elétrica do motor e o elemento de aquecimento elétrico. O controle do motor dispara o relê para proporcionar energia elétrica para o elemento de aquecimento elétrico quando a temperatura de escapamento precisa ser aumentada para ativação suficiente do DOC para regeneração eficaz do DPF. Com relação a isso, pode ser disposto um sensor de temperatura entre o alojamento do DOC e o elemento de aquecimento elétrico, o sensor sendo conectado por sinal no controle de motor.
O trajeto de escapamento pode incluir uma turbina a montante do alojamento do DOC. O elemento de aquecimento elétrico pode estar dis- posto entre a turbina e o alojamento do DOC, ou na entrada para o aloja- mento do DOC.
A invenção proporciona um método de iniciar a regeneração de filtro de particulado de diesel que inclui as etapas de: determinar se é requerida regeneração; e aquecer o gás de escapamento em comunicação com o DOC usando um elemento de aquecimento elétrico em comunicação de transfe- rência térmica com o gás de escapamento.
A etapa de aquecer o gás de escapamento pode ser também definida pelas etapas de:
perceber a temperatura do gás de escapamento em comunica- ção com o DOC; e
apenas se a temperatura do gás de escapamento estiver abaixo de uma temperatura de ativação de DOC requerida, empreender o aqueci- mento do gás de escapamento.
Muitas outras vantagens e características da presente invenção se tornarão prontamente evidentes a partir da descrição detalhada da inven- ção e das modalidades da mesma, a partir das reivindicações e dos dese- nhos que a acompanham.
Descrição Breve dos Desenhos
A figura 1 é uma ilustração esquemática de um motor a diesel representativo e controle com dispositivos de tratamento após escapamento.
Descrição Detalhada da Invenção
Ao mesmo tempo em que esta invenção é suscetível à modali- dade em muitas formas diferentes, estão ilustradas nos desenhos, e serão aqui descritas em detalhe, as modalidades específicas da mesma com a compreensão da presente descrição devem ser consideradas como uma e- xemplificação dos princípios da invenção e não intencionada a limitar a in- venção às modalidades específicas ilustradas.
A figura 1 ilustra um diagrama esquemático de um motor a diesel exemplificativo 20 para acionar um veículo motorizado. O motor 20 é dotado de um controle de motor baseado em um processador 22, como, por exem- plo, uma unidade ou módulo de controle eletrônico de motor, que processa dados provenientes de várias fontes para desenvolver vários dados de con- trole para controlar vários aspectos da operação do motor. Os dados pro- cessados pelo controle 22 podem se originar nas fontes externas, como, por exemplo, sensores, e/ou serem gerados internamente.
O controle 22 inclui um modo acionador injetor 24 para controlar a operação dos injetores de combustível acionados eletricamente 26 que in- jetam combustível nas câmaras de combustão no bloco do cilindro do motor 28. Um injetor de combustível respectivo 26 está associado com cada cilin- dro e compreende um corpo que está montado no motor e é dotado de um bocal através do qual o combustível é injetado no cilindro de motor corres- pondente. Um processador do sistema de controle de motor 22 pode pro- cessar dados suficientemente rápido para calcular, em tempo real, o sincro- nismo e a duração do acionamento do injetor para ajustar tanto o sincronis- mo quanto a quantidade de abastecimento de combustível.
O motor 20 também compreende um sistema de entrada sendo dotado de um coletor de admissão 30 montado no bloco 28. Um resfriador intermediário 32 e um compressor 34 de um turbocompressor 36 estão a montante do coletor 30. O compressor 34 retira ar através do resfriador in- termediário 32 para criar ar de carga que entra em cada cilindro do motor do coletor 30 por via de uma válvula de admissão correspondente que abre e fecha em tempos apropriados durante os ciclos do motor.
O motor 20 também compreende um sistema de escapamento 37 através do qual são criados os gases de escapamento pela combustão dentro dos cilindros do motor que passam do motor para a atmosfera. O sis- tema de escapamento compreende um coletor de escapamento 38 montada no bloco 28. Os gases de escapamento passam de cada cilindro para o cole- tor 38 via uma válvula de escapamento respectiva que abre e fecha em tem- pos apropriados durante os ciclos do motor.
A turbocompressão do motor 20 é realizada pelo turbocompres- sor 36 que também compreende uma turbina 40 associada ao sistema de escapamento e acoplada via um eixo no compressor 34. Os gases de esca- pamento quentes agindo na turbina 40 levam a turbina a operar o compres- sor 34 para comprimir o ar de carga que proporciona sobrealimentação de ar para o motor 20. O sistema de escapamento também compreende um alojamento do DOC 44 e um DPF 48 a jusante da turbina 40 para tratar o gás de esca- pamento antes que o mesmo passe para a atmosfera através do cano de descarga 49. Apesar do alojamento do DOC 44 e do DPF 48 estarem ilus- trados como componentes separados, é também possível que o alojamento do DOC 44 e o DPF 48 compartilhem um alojamento comum.
Um DPF 48 intercepta fisicamente uma alta porcentagem de DPM no gás de escapamento passando através do mesmo, impedindo que a DPM passe para a atmosfera. O catalisador de oxidação dentro do aloja- mento do DOC 44 oxida os hidrocarbonetos (HC) no gás de escapamento que chega para CO2 e H2O e converte NO para NO2. O NO2 é então usado para reduzir os particulados de carbono interceptados no DPF 48.
Com relação à regeneração passiva e ativa mencionada acima, a Patente U.S. 6.829.890, e os Pedidos de Patente Publicados U.S. 2008/0184696 e 2008/0093153 descrevem sistemas e métodos para empre- ender regeneração. Essas patentes e publicações encontram-se incorpora- das pela referência.
De acordo com a modalidade exemplificativa descrita da inven- ção, está disposto um elemento de aquecimento elétrico, como, por exem- plo, uma bobina de resistência elétrica 52, dentro do sistema de escapamen- to entre a turbina 40 e o alojamento do DOC 44. A bobina 52 é acionada a- través de um relê 56 que é energizado por energia de veículo, como, por e- xemplo, de um alternador de motor 60 que é acionado convencionalmente pelo motor 20 através de uma roldana acionada por uma correia, ou simila- res. O alternador 60 também recarrega as baterias do veículo 64 conforme conhecido. Um sensor de temperatura 70, como, por exemplo, um termopar, está disposto a montante do alojamento do DOC 44 ou no alojamento do DOC 44. O sensor de temperatura 70 comunica uma temperatura de gás de escapamento correspondente à temperatura de gás de escapamento dentro do alojamento do DOC 44 para o motor 22.
Durante a velocidade de mínima rotação do motor ou outras condições de fluxo de gás de escapamento baixo, se a temperatura cair a- baixo da temperatura requerida para regeneração, e o controle 22 exigir re- generação, o controle do motor 22 energiza o relê 56 para passar corrente elétrica para a bobina 52 para aquecer o gás de escapamento fluindo para o alojamento do DOC 44. Uma vez que a temperatura percebida pelo sensor 70 exceda a temperatura de gás de escapamento necessária para a regene- ração, o controle 22 desenergiza o relê e a corrente é cortada da bobina 52.
A partir do antecedente, será observado que podem ser efetua- das numerosas variações e modificações sem se afastar do espírito e do es- copo da invenção. Deve ser compreendido que não é intencionada ou deva ser inferida nenhuma limitação com respeito ao aparelho específico aqui ilus- trado.

Claims (12)

1. Sistema de escapamento para um motor a diesel, o motor a diesel gerando escapamento a partir da combustão de combustível, compreendendo: um trajeto de escapamento recebendo escapamento do motor a diesel; um alojamento de catalisador de oxidação de diesel (DOC) den- tro do trajeto de escapamento; um filtro de particulado de diesel (DPF) dentro do trajeto de es- capamento a jusante do alojamento do DOC; e um elemento de aquecimento elétrico dentro do trajeto de esca- pamento a montante do alojamento do DOC, o elemento de aquecimento elétrico configurado para elevar a temperatura do gás de escapamento en- trando no alojamento do DOC.
2. Sistema de escapamento, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo um controle de motor e um relê sendo dotado de um lado de sinal que é conectado por sinal ao controle de motor e um lado de ener- gia conectado entre a energia elétrica do motor e o elemento de aquecimen- to elétrico, o controle de motor disparando o relê para proporcionar energia elétrica para o elemento de aquecimento elétrico, quando a temperatura de escapamento precisa ser elevada para ativação suficiente do DOC para re- generação eficaz do DPF.
3. Sistema de escapamento, de acordo com a reivindicação 2, em que o trajeto de escapamento compreende uma turbina a montante do alojamento do DOC e o elemento de aquecimento elétrico está disposto en- tre a turbina e o alojamento do DOC.
4. Sistema de escapamento, de acordo com a reivindicação 3, em que o elemento de aquecimento elétrico está disposto na entrada do alo- jamento do DOC.
5. Sistema de escapamento, de acordo com a reivindicação 1, em que o elemento de aquecimento elétrico está dimensionado para aque- cer o gás de escapamento em torno de 250°C.
6. Veículo acionado por um motor a diesel, o motor a diesel pro- porcionando energia mecânica para acionar um gerador de energia elétrica, o motor a diesel sendo dotado de um turbocompressor que inclui um com- pressor e uma turbina acionada por escapamento, a turbina sendo dotada de uma saída de escapamento que é conectada por circulação a um alojamento de catalisador de oxidação de diesel (DOC) que é conectado por circulação a um filtro de particulado de diesel (DPF), e uma unidade de controle eletrô- nico de motor que recebe sinais sensores de motor e envia sinais de contro- le de motor para alterar os parâmetros controláveis de motor para controlar as emissões de motor, sendo que o aperfeiçoamento compreende: um elemento de aquecimento elétrico disposto em um trajeto de fluxo entre a turbina e o alojamento do DOC, o elemento de aquecimento e- létrico sendo conectado por sinal na unidade de controle eletrônico de motor e acionado pelo gerador de energia elétrica, quando a unidade de controle eletrônico de motor solicita uma temperatura de gás de escapamento mais alta no interior do alojamento do DOC.
7. Aperfeiçoamento, como definido na reivindicação 6, compre- endendo um relê sendo dotado de um lado de sinal conectado ao módulo de controle eletrônico do motor e um lado de energia conectado entre o gerador de energia elétrica e o elemento de aquecimento elétrico.
8. Aperfeiçoamento, de acordo com a reivindicação 7, em que o elemento de aquecimento elétrico está situado dentro de um cano de des- carga entre uma saída de turbina e uma entrada de alojamento do DOC.
9. Aperfeiçoamento, de acordo com a reivindicação 8, compre- endendo um sensor de temperatura disposto entre o alojamento do DOC e o elemento de aquecimento elétrico.
10. Método de iniciar a regeneração de filtro de particulado de diesel (DPF) para um motor a diesel sendo dotado de um trajeto de escapa- mento que inclui um catalisador de oxidação de diesel (DOC) a montante de um DPF compreendendo as etapas de: determinar se a regeneração é requerida; e aquecer o gás de escapamento em comunicação com o DOC usando um elemento de aquecimento elétrico em comunicação de transfe- rência térmica com o gás de escapamento.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a etapa de aquecer o gás de escapamento é também definida pelas etapas de: detectar a temperatura do gás de escapamento em comunicação com o DOC; e apenas se a temperatura do gás de escapamento estiver abaixo de uma temperatura de ativação DOC requerida, empreender o aquecimento do gás de escapamento.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que a etapa de aquecer o gás de escapamento é também definida pela etapa de: gerar a energia elétrica requerida para o elemento de aqueci- mento elétrico pela conversão de energia mecânica de motor para energia elétrica.
BRPI1002434-4A 2009-07-29 2010-07-27 gás de escapamento de aquecimento para regeneração de filtro para particulado de diesel BRPI1002434A2 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/511,117 US20110023469A1 (en) 2009-07-29 2009-07-29 Heating exhaust gas for diesel particulate filter regeneration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI1002434A2 true BRPI1002434A2 (pt) 2012-05-15

Family

ID=43032884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI1002434-4A BRPI1002434A2 (pt) 2009-07-29 2010-07-27 gás de escapamento de aquecimento para regeneração de filtro para particulado de diesel

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110023469A1 (pt)
EP (1) EP2282027A1 (pt)
JP (1) JP2011033021A (pt)
KR (1) KR20110013217A (pt)
CN (1) CN101988408A (pt)
BR (1) BRPI1002434A2 (pt)
CA (1) CA2704687A1 (pt)
MX (1) MX2010007891A (pt)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8822887B2 (en) 2010-10-27 2014-09-02 Shaw Arrow Development, LLC Multi-mode heater for a diesel emission fluid tank
JP5609795B2 (ja) * 2011-07-12 2014-10-22 株式会社デンソー 車両用過給装置
US20140020361A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas recirculation cooler with a heated filter
CN102900500B (zh) * 2012-09-27 2014-09-10 三一重工股份有限公司 一种发动机后处理系统及发动机、车辆
US20150275827A1 (en) * 2012-10-02 2015-10-01 Caterpillar Energy Solution Gmbh Gas reformation with motor driven compressor
CN103541793A (zh) * 2013-09-26 2014-01-29 东风本田发动机有限公司 发动机台架试验尾气净化处理方法及装置
USD729141S1 (en) 2014-05-28 2015-05-12 Shaw Development LLC Diesel emissions fluid tank
USD729722S1 (en) 2014-05-28 2015-05-19 Shaw Development LLC Diesel emissions fluid tank floor
DE102015216249A1 (de) * 2015-08-26 2017-03-02 Ford Global Technologies, Llc Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
FR3042814B1 (fr) 2015-10-27 2017-11-10 Renault Sas Procede d’alimentation electrique d’un dispositif de chauffage des gaz d’echappement d’un groupe motopropulseur d’un vehicule automobile et vehicule associe
CN106246301B (zh) * 2016-08-30 2019-07-05 潍柴动力股份有限公司 一种排气温度控制系统及控制方法
DE102017205325A1 (de) * 2017-03-29 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuereinheit zum Betrieb eines Partikelfilters
CN108150261B (zh) * 2017-12-26 2020-04-21 清华大学苏州汽车研究院（吴江） 一种dpf主动再生温度控制方法
US10408103B1 (en) * 2018-05-07 2019-09-10 GM Global Technology Operations LLC Method to power multiple electric heaters with a single power source
DE102018114025A1 (de) * 2018-06-12 2019-12-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters
US11175171B2 (en) 2018-10-02 2021-11-16 GM Global Technology Operations LLC Fuel level display filter algorithm adjust to prevent fuel run out with fuel displayed on gauge
CN112969524B (zh) 2018-11-06 2022-06-28 康明斯排放处理公司 用于减少内燃发动机的排气后处理系统的分解反应器中还原剂沉积物形成的系统和方法
US10954835B2 (en) 2019-03-12 2021-03-23 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for exhaust emission control
US11073056B2 (en) 2019-03-12 2021-07-27 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for exhaust emission control
CN110593991A (zh) * 2019-10-10 2019-12-20 浙江海聚科技有限公司 一种柴油发动机dpf实时发电主动加热装置
CN111298644A (zh) * 2020-03-11 2020-06-19 安徽艾可蓝环保股份有限公司 Dpf高温再生炉及dpf高温再生炉排气净化方法
DE102022117716B3 (de) * 2022-07-15 2023-06-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Abgassystem einer Brennkraftmaschine
US11867112B1 (en) 2023-03-07 2024-01-09 International Engine Intellectual Property Company, Llc Logic for improved delta pressure based soot estimation on low restriction particulate filters

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4340742A1 (de) * 1993-11-30 1995-06-01 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zur Verminderung des Schadstoffausstoßes eines Dieselmotors mit nachgeschaltetem Oxidationskatalysator
JP3089989B2 (ja) * 1995-05-18 2000-09-18 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化装置
DE69625823T2 (de) * 1995-10-30 2003-09-04 Toyota Motor Co Ltd Abgaskontrollvorrichtung für brennkraftmaschine
JPH09222009A (ja) * 1996-02-15 1997-08-26 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気微粒子浄化装置
JP2002266625A (ja) * 2001-12-27 2002-09-18 Toyota Motor Corp ディーゼル機関の排気浄化装置
US6829890B2 (en) 2002-08-13 2004-12-14 International Engine Intellectual Property Company, Llc Forced regeneration of a diesel particulate filter
JP2004176663A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2006022769A (ja) * 2004-07-09 2006-01-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE102005013707A1 (de) * 2005-03-24 2006-09-28 Daimlerchrysler Ag Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US7299626B2 (en) * 2005-09-01 2007-11-27 International Engine Intellectual Property Company, Llc DPF regeneration monitoring method
US7210468B1 (en) * 2005-10-24 2007-05-01 International Engine Intellectual Property Company, Llc Heat exchanger method and apparatus
JP2007132202A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Hino Motors Ltd 排気昇温装置
DE102005062924A1 (de) * 2005-12-29 2007-07-26 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters in einer Kfz-Abgasanlage
CN101360896A (zh) * 2006-01-13 2009-02-04 马克卡车公司 控制排气和进气的温度
US7685815B2 (en) 2006-10-20 2010-03-30 International Truck Intellectual Property Company, Llc System and method for driver-initiated regeneration of a diesel particulate filter while a motor vehicle is parked
US7698888B2 (en) 2007-02-06 2010-04-20 International Engine Intellectual Property Company, Llc System and method for calculating loading of a diesel particulate filter by windowing inputs
US7484503B2 (en) * 2007-06-25 2009-02-03 International Engine Intellectual Property Company, Llc System and method for diesel particulate filter regeneration
US7849680B2 (en) * 2007-09-07 2010-12-14 Go Green APU LLC Diesel particulate filter system for auxiliary power units
DE102008030307A1 (de) * 2008-06-30 2009-12-31 Volkswagen Ag Katalysatoranordnung zur Reinigung eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors
DE102008049099A1 (de) * 2008-09-26 2009-06-10 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator

Also Published As

Publication number Publication date
EP2282027A1 (en) 2011-02-09
EP2282027A8 (en) 2011-05-04
CN101988408A (zh) 2011-03-23
CA2704687A1 (en) 2011-01-29
MX2010007891A (es) 2011-01-28
JP2011033021A (ja) 2011-02-17
KR20110013217A (ko) 2011-02-09
US20110023469A1 (en) 2011-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI1002434A2 (pt) gás de escapamento de aquecimento para regeneração de filtro para particulado de diesel
CN107355289B (zh) 一种dpf再生控制系统及该系统的实验台
US20100043428A1 (en) Engine With Exhaust Temperature Control and Method of Controlling Engine Exhaust Gas Temperature and Engine Intake Temperature
US8099953B2 (en) Method and apparatus for controlling exhaust temperature of a diesel engine
US8353153B2 (en) Snapper valve for hot end systems with burners
EP2710240B1 (en) Method and internal combustion engine system for keeping an exhaust gas aftertreatment system within its working temperature range
US20100139267A1 (en) Secondary air system for a combustion engine breathing system
US8828342B1 (en) DPF energy conservation
CN109667680B (zh) 一种排温热管理方法及装置、系统
US20090271094A1 (en) Engine with charge air recirculation and method
US8539759B2 (en) Regeneration control system for a particulate filter
US20160237931A1 (en) Method and device for raising and/or lowering an exhaust gas temperature of a combustion engine having an exhaust gas aftertreatment device arranged in an exhaust line
CA2542453A1 (en) Soot burn-off control strategy for a catalyzed diesel particulate filter
US20130263576A1 (en) Internal combustion engine and method for controlling internal combustion engine speed
CN110905631B (zh) 适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统
CN113272536A (zh) 一种发动机尾气后处理装置及方法
US8381518B2 (en) Engine exhaust system having filter before turbocharger
US20110120123A1 (en) Low pressure turbine waste gate for diesel engine having two stage turbocharger
KR101756022B1 (ko) 디젤 입자상 물질 필터 재생 장치 및 방법
CN110953040B (zh) 低能耗尾气处理系统的dpf温度控制系统及控制方法
CN110863885B (zh) 点火单元及基于点火单元的低能耗柴油机尾气处理系统
CN111997807B (zh) 一种车辆加热方法、系统及车辆
US9784170B2 (en) Thermal management system for aftertreatment system
KR101543101B1 (ko) 배기가스 가열장치를 이용한 배기가스 가열방법
JP6972809B2 (ja) 車輌

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B11A Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing
B11Y Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette]