BRPI1012614A2 - Sistema de purificação de descarga de motor de combustão interna - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE PURIFICAÇÃO DE DESCARGA DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA.

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] É conhecido na técnica um motor de combustão interna que dispõe, em uma passagem de descarga do motor, um catalisador de armazenamento de NO_X, que armazena NO_X, que está contido no gás de descarga, quando a razão ar - combustível do gás de descarga de influxo está pobre, e que libera o NO_X, quando a razão ar - combustível do gás de descarga de influxo fica rico, que dispõe, na passagem de descarga do motor, a montante do catalisador de armazenamento de NO_X, um catalisador de oxidação, que tem uma função adsorvente, e que alimenta hidrocarbonetos na passagem de descarga do motor, a montante do catalisador de oxidação, para enriquecer a razão ar combustível do gás de descarga escoando para o catalisador de armazenamento de NO_X, quando liberado do catalisador de armazenamento de NO_X (por exemplo, consultar a literatura de patente 1).

[003] Nesse motor de combustão interna, os hidrocarbonetos, que são alimentados, quando NO_X é liberado do catalisador de armazenamento de NO_X, são transformados em hidrocarbonetos gasosos no catalisador de oxidação, e os hidrocarbonetos gasosos são alimentados ao catalisador de armazenamento de NO_X. Por conseguinte, o NO_X, que é liberado do catalisador de armazenamento de NO_X, é também reduzido.

LISTA DE CITAÇÕES

Literatura de patentes

Literatura de patente 1: patente japonesa de n^Q 3969450.

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SUMÁRIO DA INVENÇÃO

PROBLEMA TÉCNICO

[004] Há, no entanto, um problema que, quando o catalisador de armazenamento de NO_X atinge uma alta temperatura, a taxa de purificação de NO_X cai.

[005] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna, que pode obter uma alta taxa de purificação de NO_X, mesmo se a temperatura do catalisador de purificação de descarga atingir uma alta temperatura.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[006] De acordo com a presente invenção, proporciona-se um sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna em que: um catalisador de purificação de descarga é disposto em uma passagem de descarga do motor, para reagir com o NO_X contido no gás de descarga e nos hidrocarbonetos reformados, para produzir um intermediário redutor contendo nitrogênio e hidrocarbonetos; um catalisador de metal precioso é colocado em uma superfície de escoamento de gás de descarga do catalisador de purificação de descarga, e uma parte superficial de escoamento de gás de descarga básica é formada em torno do catalisador de metal precioso, o catalisador de purificação de descarga tendo uma propriedade de produzir um intermediário redutor e reduzir o NO_X, contido no gás de descarga, por uma ação redutora do intermediário redutor produzido, se for provocada variação de uma concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, dentro de uma faixa predeterminada de amplitude e dentro de uma faixa de período predeterminada, e tem uma propriedade de ser aumentado em capacidade de armazenamento de NO_X, que está contido no gás de descarga, se a extensão do período de variação do catalisador de hidrocarboneto for

3/46 superior à faixa predeterminada, e, quando da operação do motor, uma quantidade produzida demandada do intermediário redutor, necessária para reduzir o NO_X, é calculada, e a amplitude e o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, são controlados, de modo que uma quantidade de produção do intermediário redutor fique na quantidade produzida demandada.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[007] Mesmo se a temperatura do catalisador de purificação de descarga se tornar uma alta temperatura, uma alta taxa de purificação de NO_X pode ser obtida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A Figura 1 é uma vista integral de um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão.

[009] A Figura 2 é uma vista mostrando esquematicamente uma parte superficial de um veículo de catalisador.

[0010] A Figura 3 é uma vista para explicação de uma reação de oxidação em um catalisador de purificação de descarga.

[0011] A Figura 4 é uma vista mostrando uma variação de uma razão ar - combustível de gás de descarga escoando para um catalisador de purificação de descarga.

[0012] A Figura 5 é uma vista mostrando uma taxa de purificação de NO_X.

[0013] As Figuras 6A e 6B são vistas para explicar uma reação de oxirredução em um catalisador de purificação de descarga.

[0014] As Figuras 7A e 7B são vistas para explicar uma reação de oxirredução em um catalisador de purificação de descarga.

[0015] A Figura 8 é uma vista mostrando uma variação de uma razão ar - combustível de gás de descarga escoando para um catalisador de purificação de descarga.

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[0016] A Figura 9 é uma vista de uma taxa de purificação de NO_X.

[0017] A Figura 10 é uma representação em função do tempo mostrando uma variação de uma razão ar - combustível de gás de descarga, escoando para um catalisador de purificação de descarga.

[0018] A Figura 11 é uma representação em função do tempo mostrando uma variação de uma razão ar - combustível de gás de descarga, escoando para um catalisador de purificação de descarga.

[0019] A Figura 12 é uma vista mostrando uma relação entre uma intensidade de oxidação de um catalisador de purificação de descarga e uma razão ar - combustível mínima demandada X.

[0020] A Figura 13 é uma vista mostrando uma relação entre uma concentração de oxigênio no gás de descarga e uma amplitude ΔΗ, de uma concentração de hidrocarbonetos produzindo a mesma taxa de purificação de NO_X.

[0021] A Figura 14 é uma vista mostrando uma relação entre uma amplitude ΔΗ de uma concentração de hidrocarbonetos e uma taxa de purificação de NO_X.

[0022] A Figura 15 é uma vista mostrando uma relação de um período de variação ΔΤ de uma concentração de hidrocarbonetos e uma taxa de purificação de NO_X.

[0023] A Figura 16 é uma representação em função do tempo mostrando variações em uma razão ar - combustível de gás de descarga, escoando para um catalisador de purificação de descarga.

[0024] A Figura 17 é uma vista mostrando um mapa de uma quantidade de NO_X armazenada NOXA.

[0025] A Figura 18 é uma vista mostrando uma taxa de descarga de NO_X NOXB.

[0026] A Figura 19 é uma vista mostrando uma sincronização de injeção de combustível.

[0027] A Figura 20 é uma vista mostrando um mapa de combustí

5/46 vel adicional WR.

[0028] As Figuras 21 A, 21B e 21C são vistas mostrando uma taxa de liberação de NO_X.

[0029] As Figuras 22A e 22B são vistas mostrando urn tempo de retenção de intermediário redutor, etc.

[0030] As Figuras 23A e 23B são vistas mostrando taxas de produção de intermediário redutor Ife e K₂.

[0031] As Figuras 24A e 24B são vistas mostrando uma quantidade produzida máxima M de um intermediário redutor.

[0032] As Figuras 25A e 25B são vistas mostrando um mapa da quantidade de alimentação de combustível W, etc.

[0033] A Figura 26 é uma vista mostrando uma taxa de purificação de NO_X e uma taxa de armazenamento de NO_X.

[0034] A Figura 27 é uma representação em função do tempo mostrando variações na razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, etc, quando da troca de um primeiro processo de purificação de NO_X por um segundo processo de purificação.

[0035] A Figura 28 é um fluxograma para controle de purificação de NO_X.

[0036] As Figuras 29A e 29B são vistas mostrando uma variação da razão ar - combustível do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga.

[0037] A Figura 30 é uma vista mostrando um mapa do grau de abertura ΘΒ da válvula de borboleta.

[0038] A Figura 31 é uma representação em função do tempo mostrando variações na razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, etc, quando da troca de um primeiro processo de purificação de NO_X por um segundo processo de purificação.

[0039] A Figura 32 é um fluxograma para controle de purificação de NO_X.

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[0040] A Figura 33 é uma vista de uma representação em função do tempo, no momento de controle rico.

[0041] As Figuras 34A e 34B são vistas mostrando coeficientes de correção.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES

[0042] A Figura 1 é uma vista integral de um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão.

[0043] Com referência à Figura 1, 1 indica um corpo de motor, 2 uma câmara de combustão de cada cilindro, 3 um injetor de combustível controlado eletronicamente para injeção de combustível em cada câmara de combustão 2, 4 uma derivação de admissão, e 5 uma derivação de descarga. A derivação de admissão 4 é conectada por um duto de admissão 6 a uma saída de um compressor 7a de um turbocompressor de descarga 7, enquanto uma entrada do compressor 7a é conectada, por meio de um detector de quantidade de ar de admissão 8, a um filtro de ar 9. Dentro do duto de admissão 6, uma válvula de borboleta 10, acionada por um motor escalonador, é disposta. Além do mais, em torno do duto de admissão 6, um dispositivo de resfriamento 11 é disposto para resfriamento do ar de admissão, que escoa pela parte interna do duto de admissão 6. Na concretização mostrada na Figura 1, a água de resfriamento do motor é orientada para a parte interna do dispositivo de resfriamento 11, no qual a água de resfriamento é usada para resfriar o ar de admissão.

[0044] Por outro lado, a derivação de descarga 5 é conectada a uma entrada de uma turbina de descarga 7b do turbocompressor de descarga 7. A saída da turbina de descarga 7b é conectada, por um cano de descarga 12, a uma entrada do catalisador de purificação de descarga 13, enquanto que a saída do catalisador de purificação de descarga 13 é conectada a um filtro de particulado 14, para retenção de particulado, que está contido no gás de descarga. Dentro do cano

7/46 de descarga 12, a montante do catalisador de purificação de descarga 13, uma válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15 é disposta para alimentação de hidrocarbonetos, compreendidos de óleo diesel ou outro combustível usado como combustível para um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão. Na concretização mostrada na Figura 1, óleo diesel é usado como os hidrocarbonetos, que são alimentados da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15. Notar que a presente invenção pode ser também aplicada a um motor de combustão interna do tipo de ignição por vela, no qual combustível é queimado sob uma razão ar - combustível pobre. Nesse caso, da válvula de alimentação de hidrocarbonetos, os hidrocarbonetos compreendidos de gasolina, ou outro combustível usado como combustível de um motor de combustão interna do tipo de ignição por vela, são alimentados.

[0045] Por outro lado, a derivação de descarga 5 e a derivação de admissão 4 são conectadas entre si por meio de uma passagem de recirculação de gás de descarga (a seguir, referida como EGR) 16. Dentro da passagem EGR 16, uma válvula de controle EGR controlada eletronicamente 17 é disposta. Ainda mais, em torno da passagem EGR 16, um dispositivo de resfriamento 18 é disposto para resfriamento do gás EGR, escoando pela parte interna da passagem EGR 16. Na concretização mostrada na Figura 1, a água de resfriamento do motor é orientada para a parte interna do dispositivo de resfriamento 18, onde a água de resfriamento do motor é usada para resfriar o gás EGR. Por outro lado, cada injetor de combustível 3 é conectado, por meio de um tubo de alimentação de combustível 19, a um trilho comum 20. Esse trilho comum 20 é conectado por meio de uma bomba de combustível de descarga variável controlada eletronicamente 21 a um tanque de combustível 22. O combustível, que é armazenado dentro do tanque de combustível 22, é alimentado pela bomba de combustível 21 à

8/46 parte interna do trilho comum 20. O combustível, que é alimentado à parte interna do trilho comum 20, é alimentado, por meio de cada tubo de alimentação de combustível 19, ao injetor de combustível 3.

[0046] Uma unidade de controle eletrônica 30 é compreendida de um computador digital, dotado com uma ROM (memória exclusiva de leitura) 32, uma RAM (memória de acesso aleatório) 33, um CPU (microprocessador) 34, uma porta de entrada 35, e uma porta de saída 36, que são conectados entre si por um barramento bidirecional 31. A jusante do catalisador de purificação de descarga 13, um sensor de temperatura 23 é preso, para detectar a temperatura do catalisador de purificação de descarga 13. O filtro de particulado 14 tem um sensor de pressão diferencial 24, preso para detectar o diferencial de pressão, antes e depois do filtro de particulado 14. Ainda mais, na parte de coleta da derivação de descarga 5, um sensor de razão ar - combustível 25 é disposto. Os sinais de saída desses sensor de temperatura 25, sensor de diferencial de pressão 24, sensor de razão ar - combustível 25, e detector de quantidade de ar de admissão 8 são introduzidos, por meio de conversores AD correspondentes 37, na porta de entrada 35. Ainda mais, um pedal de acelerador 40 tem um sensor de carga 41, conectado a ele, que gera uma tensão de saída proporcional ao grau de compressão L do pedal de acelerador 40. A tensão de saída do sensor de carga 41 é introduzida, por meio de um conversor AD 37 correspondente, na porta de entrada 35. Além do mais, na porta de entrada 35, um sensor de ângulo de manivela 42 é conectado, que gera um pulso de saída cada vez que um eixo de manivela gira por, por exemplo, 15^Q. Por outro lado, a porta de saída 36 é conectada, por meio de circuitos de acionamento 38 correspondentes, a cada injetor de combustível 3, a um motor escalonador para acionamento da válvula de borboleta 10, a válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15 e a válvula de controle EGR 17, e à bomba de combustível 21.

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[0047] A Figura 2 mostra, esquematicamente, uma parte superficial de um veículo de catalisador, que é conduzido em um substrato do catalisador de purificação de descarga 13. Nesse catalisador de purificação de descarga 13, como mostrado na Figura 2, por exemplo, proporciona-se um veículo de catalisador 50 feito de alumina, no qual os catalisadores de metais preciosos 51 e 52 são conduzidos. Além do mais, nesse veículo de catalisador 50, uma camada básica 53 é formada, que inclui pelo menos um elemento selecionado de potássio K, sódio Na, césio Cs, ou um outro metal alcalino, bário Ba, cálcio Ca, ou outro metal alcalinoterroso, um lantanídeo ou outra terra-rara, e prata Ag, cobre Cu, ferro Fe, irídio Ir, ou outro metal capaz de doar elétrons ao NO_X. O gás de descarga escoa ao longo da parte de topo do veículo de catalisador 50, de modo que os catalisadores de metais preciosos 51 e 52 podem ser mencionados como sendo conduzidos na superfície de escoamento do gás de descarga do catalisador de purificação de descarga 13. Além disso, a superfície da camada básica 53 apresenta basicidade, de modo que a superfície da camada básica 53 é chamada a parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 54.

[0048] Por outro lado, na Figura 2, o catalisador de metal precioso 51 é compreendido de platina Pt, enquanto que o catalisador de metal precioso 52 é compreendido de ródio Rh. Isto é, os catalisadores de metais preciosos 51 e 52, que são conduzidos no veículo de catalisador 50, são compreendidos de platina Pt e ródio Rh. Notar que, no veículo de catalisador 50 do catalisador de purificação de descarga 13, além de platina Pt e ródio Rh, paládio Pd pode ser ainda conduzido, ou, em vez de ródio Rh, o paládio Pd pode ser conduzido. Isto é, os catalisadores de metais preciosos 51 e 52, que são conduzidos no veículo de catalisador 50, são compreendidos de platina Pt e pelo menos um de ródio Rh e paládio Pd.

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[0049] Se hidrocarbonetos são injetados da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15 no gás de descarga, os hidrocarbonetos são reformados pelo catalisador de purificação de descarga 13. Na presente invenção, nesse momento, os hidrocarbonetos reformados são usados para remover o NO_X no catalisador de purificação de descarga 13. A Figura 3 mostra esquematicamente a ação de reforma, conduzida no catalisador de purificação de descarga 13, nesse momento. Como mostrado na Figura 3, os hidrocarbonetos HC, que são injetados da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15, se transformam em hidrocarbonetos radicalares HC, com um pequeno número de átomos de carbono, pelo catalisador 51.

[0050] Notar que, mesmo se a injeção de combustível, isto é, hidrocarbonetos, do injetor de combustível 3 na câmara de combustão 2, durante a última metade do curso de expansão, ou durante o curso de descarga, os hidrocarbonetos são reformados dentro da câmara de combustão 2, ou no catalisador de purificação de descarga 13, e o NO_X, que está contido no gás de descarga, é removido pelos hidrocarbonetos reformados no catalisador de purificação de descarga 13. Portanto, na presente invenção, em vez de alimentar os hidrocarbonetos da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15 na parte interna da passagem de descarga do motor, é também possível alimentar os hidrocarbonetos na câmara de combustão 2, durante a última metade do curso de expansão, ou durante o curso de descarga. Desse modo, na presente invenção, é também possível alimentar hidrocarbonetos na parte interna da câmara de combustão 2, mas abaixo a presente invenção é explicada considerando como um exemplo o caso de injeção de hidrocarbonetos da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15 na parte interna da passagem de descarga do motor.

[0051] A Figura 4 mostra a sincronização de alimentação de hidrocarbonetos da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15, e as va

11/46 riações na razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13. Notar que, as variações na razão ar - combustível (A/F)in dependem da variação na concentração dos hidrocarbonetos no gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, de modo que se pode dizer que a variação na razão ar - combustível (A/F)in, mostrada na Figura 4, expressa a variação em concentração dos hidrocarbonetos. No entanto, se a concentração de hidrocarbonetos ficar mais alta, a razão ar - combustível (A/F)in fica menor, de modo que, na Figura 4, quanto mais rico ficar o lado da razão ar - combustível (A/F)in, mais alta a concentração de hidrocarbonetos.

[0052] A Figura 5 mostra a taxa de purificação de NO_X pelo catalisador de purificação de descarga 13, com relação às temperaturas de catalisador do serviço de cliente manual 13, quando faz, periodicamente, que a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, 13 variem, como mostrado na Figura 4, de modo a fazer com que a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, varie. Os inventores estão engajados em pesquisa relativa à purificação de NO_X há um longo período. No processo de pesquisa, aprenderam que se fizerem com que a concentração de hidrocarbonetos, que escoam para o catalisador de purificação de descarga 13, varie, dentro de uma faixa de amplitude predeterminada e dentro de uma faixa de período predeterminada, como mostrado na Figura 5, uma taxa de purificação de NO_X extremamente alta é obtida, mesmo em uma região de alta temperatura de temperatura igual ou superior a 400^QC.

[0053] Além do mais, nesse momento, uma grande quantidade de intermediário redutor contendo nitrogênio e hidrocarbonetos continua a ser retida ou adsorvida na superfície da camada básica 53, isto é, na parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 54 do ca

12/46 talisador de purificação de descarga 13. Aprendeu-se que o intermediário redutor desempenha um papel básico na obtenção de uma alta taxa de purificação de NO_X. A seguir, isso vai ser explicado com referência às Figuras 6A e 6B. Notar que, essas figuras 6A e 6B mostram esquematicamente a parte superficial do veículo de catalisador 50 do catalisador de purificação de descarga 13. Essas Figuras 6A e 6B mostram a reação que é considerada como ocorrendo quando a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, 13 é feita variar dentro de uma faixa predeterminada de amplitude e dentro de uma faixa de período predeterminada.

[0054] A Figura 6A mostra quando a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, é baixa, enquanto que a Figura 6B mostra quando os hidrocarbonetos são alimentados da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15, e a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, fica alta.

[0055] Então, como vai ser entendido da Figura 4, a razão ar combustível do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, é mantida pobre, exceto por um instante, de modo que o gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, se torne, normalmente, um estado de excesso de oxigênio. Portanto, o NO, que está contido no gás de descarga, como mostrado na Figura 6A, é oxidado na platina 51 e se transforma em NO₂. A seguir, esse NO₂ recebe elétrons da platina 51 e se transforma em NO₂'. Portanto, uma grande quantidade de NO₂' é produzida na platina 51. Esse NO₂' é de atividade forte. Abaixo, esse NO₂' é chamado o NO₂ ⁺ ativo.

[0056] Por outro lado, se hidrocarbonetos são alimentados da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15, como mostrado na Figura 3, os hidrocarbonetos são reformados e ficam radicalares dentro do

13/46 catalisador de purificação de descarga 13. Por conseguinte, como mostrado na Figura 6B, a concentração de hidrocarbonetos em torno do NO₂ ⁺ ativo fica mais alta. Nesse aspecto, após o NO2⁺ ativo ser produzido, se o estado de uma alta concentração de oxigênio, em torno do NO2⁺ ativo, continua por um tempo igual ou maior do que um predeterminado, o NO2⁺ ativo é oxidado e absorvido na camada básica 53, na forma de íons nitrato NO3'. No entanto, se a concentração de hidrocarbonetos em torno do NO₂ ⁺ ativo for aumentada, antes da passagem desse tempo predeterminado, como mostrado na Figura 6B, o NO₂ ⁺ ativo reage na platina 51 com os hidrocarbonetos radicalares HC, com que um intermediário redutor é produzido. Esse intermediário redutor é aderido ou adsorvido na superfície da camada básica 53.

[0057] Notar que, nesse momento, o intermediário redutor primeiro produzido é considerado como sendo um composto nitro R-NO₂. Se esse composto nitro R-NO₂ for produzido, então se transforma em um composto nitrila R-CN, mas esse composto nitrila R-CN pode apenas sobreviver por um instante nesse estado, de modo que imediatamente ser transforma em um composto isocianato R-NCO. Esse composto isocianato R-NCO, quando hidrolisado, se transforma em um composto amina R-NH₂. No entanto, nesse caso, o que é hidrolisado é considerado como sendo parte do composto isocianato R-NCO. Portanto, como mostrado na Figura 6B, acredita-se que a grande parte do intermediário redutor, que é retida ou adsorvida na superfície da camada básica 53, seja o composto isocianato R-NCO e o composto amina RNH₂.

[0058] Por outro lado, como mostrado na Figura 6B, se o intermediário redutor produzido for circundado pelos hidrocarbonetos HC, o intermediário resultante é bloqueado pelos hidrocarbonetos HC, e a reação não vai continuar mais. Nesse caso, se a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descar

14/46 ga 13, é diminuída, e, desse modo, a concentração de oxigênio fica mais alta, os hidrocarbonetos em torno do intermediário redutor vão ser oxidados. Por conseguinte, como mostrado na Figura 6A, o intermediário redutor e o NO₂ ⁺ ativo vão reagir entre si. Nesse momento, o NO2⁺ ativo reage com o intermediário redutor R-NCO ou R-NH2, para formar N₂, CO₂ e H₂O, e, consequentemente, o NO_X é removido.

[0059] Desse modo, no catalisador de purificação de descarga 13, aumentando-se a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, um intermediário redutor é produzido. Diminuindo-se a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, e aumentandose a concentração de oxigênio, o NO₂ ⁺ ativo reage com o intermediário redutor, e o NO_X é removido. Isto é, para que o catalisador de purificação de descarga 13 remova o NO_X, a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, tem que ser variada periodicamente.

[0060] Naturalmente, nesse caso, é necessário aumentar a concentração de hidrocarbonetos a uma concentração suficientemente alta para produzir o intermediário redutor, e é necessário diminuir a concentração de hidrocarbonetos a uma concentração suficientemente baixa para fazer co quem o intermediário redutor produzido reaja com o NO₂ ⁺ ativo. Isto é, é necessário fazer com que a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, varie dentro de uma faixa de amplitude predeterminada. Notar que, nesse caso, é necessário reter uma quantidade suficiente de intermediário redutor R-NCO ou R-NH₂ na camada básica 53, isto é, a parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 24, até que o intermediário redutor produzido reaja com o NO₂ ⁺ ativo. Por essa razão, a parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 24 é proporcionada.

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[0061] Por outro lado, se o período de alimentação dos hidrocarbonetos for aumentado, o tempo no qual a concentração de oxigênio fica mais alta, fica maior, no período após os hidrocarbonetos serem alimentados, até que os hidrocarbonetos sejam realimentados. Portanto, o NO₂ ⁺ ativo é absorvido na camada básica 53, na forma de nitratos, sem a produção de um intermediário redutor. Para evitar isso, é necessário fazer com que concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, varie dentro de uma faixa de período predeterminada.

[0062] Portanto, em uma concretização da presente invenção, para fazer com que o NO_X, contido no gás de descarga, e os hidrocarbonetos reformados reajam e produzam o intermediário redutor R-NCO ou R-NH₂, contendo nitrogênio e hidrocarbonetos, os catalisadores de metais preciosos 51 e 52 são conduzidos na superfície de escoamento de gás de descarga do catalisador de purificação de descarga 13. Para manter o intermediário redutor R-NCO ou R-NH₂ produzido dentro do catalisador de purificação de descarga 13, uma parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 54 é formada em torno dos catalisadores de metais preciosos 51 e 52. Devido à ação redutora do intermediário redutor R-NCO ou R-NH₂, que está retido na parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 54, o NO_X é reduzido. O período de variação da concentração de hidrocarbonetos é feito para ser o período de variação necessário para continuação da produção do intermediário redutor R-NCO ou R-NH₂. Eventualmente, no exemplo mostrado na Figura 4, o intervalo de injeção é adotado como de 3 segundos.

[0063] Se o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, isto é, o período de alimentação dos hidrocarbonetos HC, for adotado para ser mais longo do que a faixa de período predeterminada mencionada acima, o intermediário redutor R-NCO ou R-NH₂ desapa

16/46 rece da superfície da camada básica 53. Nesse momento, o NO₂ ⁺ ativo, que é produzido na platina Pt 53, como mostrado na Figura 7A, se difunde na camada básica 53, na forma de íons nitrato NO₃' e se transforma em nitratos. Isto é, nesse momento, o NO_X no gás de descarga é adsorvido na forma de nitratos dentro da camada básica 53.

[0064] Por outro lado, a Figura 7B mostra o caso no qual a razão ar - combustível do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, é ajustada para ser a razão ar - combustível estequiométrica ou rica, quando o NO_X é absorvido na forma de nitratos, dentro da camada básica 53. Nesse caso, a concentração de oxigênio no gás de descarga diminui, de modo que a reação continua na direção oposta (NO₃‘ -> NO₂), e, consequentemente, os nitratos, absorvidos na camada básica 53, se transformam em íons nitrato NO₃' um a um, e, como mostrado na Figura 7B, são liberados da camada básica 53 na forma de NO₂. A seguir, o NO₂ liberado é reduzido pelos hidrocarbonetos HC e o CO contidos no gás de descarga.

[0065] A Figura 8 mostra o caso de tornar a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, temporariamente rica, pouco antes da capacidade de absorção de NO_X da camada básica 53 ficar saturada. Notar que, no exemplo mostrado na Figura 8, o intervalo de tempo desse controle rico é igual ou superior a 1 minuto. Nesse caso, o NO_X, que foi absorvido na camada básica 53, quando a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga era pobre, é liberado todo de uma vez da camada básica 53, e reduzido, quando a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga é feita temporariamente rica. Portanto, nesse caso, a camada básica 53 desempenha um papel de um absorvente para a absorção temporária de NO_X.

[0066] Notar que, nesse momento, algumas vezes, a camada básica 53 adsorve temporariamente o NO_X. Portanto, se for feito uso do

17/46 termo armazenamento como um termo incluindo tanto absorção quanto adsorção, nesse momento, a camada básica 53 executa o papel de um agente de armazenamento de NO_X, para o armazenamento temporário de NO_X. Isto é, nesse caso, se a razão de ar e combustível (hidrocarbonetos), que são alimentados à passagem de admissão do motor, às câmaras de combustão 2 e à passagem de descarga, a montante do catalisador de purificação de descarga 13, for chamada de razão ar - combustível do gás de descarga, o catalisador de purificação de descarga 13 funciona como um catalisador de armazenamento de NO_X, que armazena o NO_X quando a razão ar - combustível do gás de descarga é pobre, e libera o NO_X armazenado, quando a concentração de oxigênio no gás de descarga diminui.

[0067] A Figura 9 mostra a taxa de purificação de NO_X, quando da constituição da função do catalisador de purificação de descarga, desse modo, um catalisador de armazenamento de NO_X. Notar que, a abscissa da Figura 9 mostra a temperatura do catalisador TC do catalisador de purificação de descarga 13. Quando da constituição da função do catalisador de purificação de descarga como um catalisador de armazenamento de NO_X, como mostrado na Figura 9, quando a temperatura do catalisador TC é 300 a 400^QC, uma taxa de purificação de NOX extremamente alta é obtida, mas, quando a temperatura do catalisador TC fica 400^QC, ou uma alta temperatura ainda maior, a taxa de purificação de NOX diminui.

[0068] Desse modo, quando a temperatura do catalisador TC fica igual ou superior a 400^QC, a taxa de purificação de NOX diminui, porque se a temperatura do catalisador TC ficar igual ou superior a 400^QC, os nitratos são decompostos pelo calor e liberados na forma de NO2 do catalisador de purificação de descarga 13. Isto é, uma vez que com o armazenamento de NO_X na forma de nitratos, quando a temperatura do catalisador TC é alta, é difícil obter uma alta taxa de purificação de

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NO_X. No entanto, no novo processo de purificação de NO_X, mostrado da Figura 4 às Figuras 6A e 6B, como vai ser entendido das Figuras 6A e 6B, os nitratos não são formados, ou, mesmo se formados, são de uma quantidade muito pequena, consequentemente, como mostrado na Figura 5, mesmo quando a temperatura do catalisador TC é alta, uma alta taxa de purificação de NO_X é obtida.

[0069] Portanto, na presente invenção, um catalisador de purificação de descarga 13 é disposto na passagem de descarga do motor, para fazer com que o NO_X, contido no gás de descarga, e o hidrocarboneto reformado reajam. Os catalisadores de metais preciosos 51 e 52 são conduzidos na superfície de escoamento de gás de descarga do catalisador de purificação de descarga 13. Em torno dos catalisadores de metais preciosos 51 e 52, uma parte superficial de escoamento de gás de descarga básica 54 é formada. O catalisador de purificação de descarga 13 tem a propriedade de reduzir o NO_X, que está contido no gás de descarga, se for feito com que a concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, varie dentro de uma faixa de amplitude predeterminada e dentro de uma faixa de período predeterminada, e tem a propriedade da quantidade de armazenamento do NO_X, que está contido no gás de descarga, aumentar, se for feito com que o período de variação da concentração de hidrocarbonetos mais longo do que essa faixa predeterminada. Quando da operação do motor, a amplitude e o período de vibração da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, são controlados de modo a permitir a produção de uma quantidade suficiente de intermediário redutor para redução do NO_X. Devido a isso, o NO_X, que está contido no gás de descarga, é reduzido no catalisador de purificação de descarga 13.

[0070] Isto é, o processo de purificação de NO_X, que é mostrado da Figura 4 às Figuras 6A e 6B, pode ser dito como sendo um novo

19/46 processo de purificação de NO_X, elaborado para remover NO_X, sem formação de quase que nenhum nitrato, no caso de uso de um catalisador de purificação de descarga, que conduz um catalisador de metal precioso e forme uma camada básica, que pode absorver NO_X. De fato, quando do uso desse novo método de purificação de NO_X, os nitratos, que são detectados da camada básica 53, ficam em uma quantidade muito menor, em comparação com o caso quando se faz com que o catalisador de purificação de descarga 13 funcione como um catalisador de armazenamento de NO_X. Notar que esse novo processo de purificação de NO_X vai ser chamado, abaixo, o primeiro método de purificação de NO_X.

[0071] A seguir, com referência às Figuras 10 - 15, o primeiro processo de purificação de NO_X vai ser explicado um pouco mais detalhadamente.

[0072] A Figura 10 mostra ampliada a variação na razão ar - combustível (A/F)in na Figura 4. Notar que, como explicado acima, a variação na razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, escoando para esse catalisador de purificação de descarga 13, mostra, simultaneamente, a variação em concentração dos hidrocarbonetos, que escoam para o catalisador de purificação de descarga 13. Notar que, na Figura 10, ΔΗ mostra a amplitude da variação em concentração dos hidrocarbonetos HC, que escoam para o catalisador de purificação de descarga 13, enquanto ΔΤ mostra o período de variação da concentração dos hidrocarbonetos, que escoam para o catalisador de purificação de descarga 13.

[0073] Além do mais, na Figura 10, (A/F)b mostra a razão ar combustível de base, que mostra a razão ar - combustível do gás de combustão para gerar a saída do motor. Em outras palavras, essa razão ar - combustível de base (A/F)b mostra a razão ar - combustível do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de

20/46 descarga 13, quando da interrupção da alimentação de hidrocarbonetos. Por outro lado, na Figura 10, X mostra o limite superior da razão ar - combustível (A/F)in, que é usado para produção do intermediário redutor, sem o NO₂ ⁺ ativo produzido sendo armazenado na forma de nitratos, dentro da camada básica 53. Para fazer com que o NO₂ ⁺ ativo e os hidrocarbonetos reformados reajam entre si e produzam o intermediário redutor, é necessário fazer com que a razão ar - combustível (A/F)in seja menor do que o limite superior X dessa razão ar - combustível.

[0074] Em outras palavras, na Figura 10, X mostra o limite inferior da concentração de hidrocarbonetos, necessário para fazer com que o NO₂ ⁺ ativo e os hidrocarbonetos reformados reajam entre si, para produzir um intermediário redutor. Para produzir o intermediário redutor, a concentração de hidrocarbonetos tem que ser aumentada acima desse limite inferior X. Nesse caso, se o intermediário redutor for produzido, é determinado pela razão da concentração de oxigênio e da concentração de hidrocarbonetos em torno do NO₂ ⁺ ativo, isto é, a razão ar combustível (A/F)in. O limite superior X da razão ar - combustível, necessário para a produção de intermediário redutor, vai ser chamado abaixo da razão ar - combustível mínima demandada.

[0075] No exemplo mostrado na Figura 10, a razão ar - combustível mínima demandada X fica rica. Portanto, nesse caso, para produzir o intermediário redutor, a razão ar - combustível (A/F)in é ajustada instantaneamente para ser a razão ar - combustível mínima demandada X, ou inferior, isto é, é enriquecida. Em oposição a isso, no exemplo mostrado na Figura 11, a razão ar - combustível mínima demandada X fica pobre. Nesse caso, o intermediário redutor é produzido por manutenção da razão ar - combustível (A/F)in pobre, e fazendo-se, periodicamente, com que a razão ar - combustível (A/F)in diminua.

[0076] Nesse caso, se a razão ar - combustível mínima demanda

21/46 da X ficar rica ou ficar pobre,vai depender da intensidade de oxidação do catalisador de purificação de descarga 13. Nesse caso, o catalisador de purificação de descarga 13, por exemplo, fica mais forte em intensidade de oxidação, se a quantidade conduzida do metal precioso 51 for aumentada, e fica mais forte em intensidade de oxidação, se a acidez for intensificada. Portanto, a intensidade de oxidação do catalisador de purificação de descarga 13 varia, devido à quantidade conduzida do metal precioso 51, ou devido à intensidade da acidez.

[0077] A seguir, se for usado um catalisador de purificação de descarga 13 com uma intensidade de oxidação forte, como mostrado na Figura 11, se for mantida a razão ar - combustível (A/F)in pobre, enquanto diminuindo-se, periodicamente, a razão ar - combustível (A/F)in, os hidrocarbonetos acabam ficando completamente oxidados, quando a razão ar - combustível (A/F)in é reduzida. Por conseguinte, o intermediário redutor não pode ser mais produzido. Em oposição a isso, quando do uso de um catalisador de purificação de descarga 13 com uma forte intensidade de oxidação, como mostrado na Figura 10, se a razão ar - combustível (A/F)in for periodicamente enriquecida, quando a razão ar - combustível (A/F)in é enriquecida, os hidrocarbonetos vão ser parcialmente oxidados, sem que sejam completamente oxidados, isto é, os hidrocarbonetos vão ser reformados, consequentemente, o intermediário redutor vai ser produzido. Portanto, quando do uso de um catalisador de purificação de descarga 13 com uma forte intensidade de oxidação, a razão ar - combustível mínima demandada X tem que ser enriquecida.

[0078] Por outro lado, quando do uso de um catalisador de purificação de descarga 13 com uma intensidade de oxidação fraca, como mostrado na Figura 11, se a razão ar - combustível (A/F)in for mantida pobre, enquanto que, periodicamente, a razão ar - combustível (A/F)in é diminuída, os hidrocarbonetos vão ser parcialmente oxidados, sem

22/46 que sejam completamente oxidados, isto é, os hidrocarbonetos vão ser reformados e, consequentemente, o intermediário redutor vai ser produzido. Em oposição a isso, quando do uso de um catalisador de purificação de descarga 13 com uma intensidade de oxidação fraca, como mostrado na Figura 10, ser a razão ar - combustível (A/F)in for enriquecida periodicamente, uma grande quantidade de hidrocarbonetos vai ser descarregada do catalisador de purificação de descarga 13, sem que seja oxidada e, consequentemente, a quantidade de hidrocarbonetos, que é inutilmente consumida, vai aumentar. Portanto, quando do uso de um catalisador de purificação de descarga 13 com uma intensidade de oxidação fraca, a razão ar - combustível mínima demandada X tem que ser empobrecida.

[0079] Isto é, aprendeu-se que a razão ar - combustível mínima demandada X, como mostrado na Figura 12, é reduzida, quanto mais forte for a intensidade de oxidação do catalisador de purificação de descarga 13. Desse modo, a razão ar - combustível mínima demandada X fica pobre ou rica, devido à intensidade de oxidação do catalisador de purificação de descarga 13. Abaixo, considerando-se como exemplificativo o caso no qual a razão ar - combustível mínima demandada X é rica, a amplitude da variação em concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, e o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, vão ser explicados.

[0080] A seguir, se a razão ar - combustível de base (A/F)b ficar maior, isto é, se a concentração de oxigênio no gás de descarga, antes que os hidrocarbonetos sejam alimentados, ficar maior, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos, necessária para colocar a razão ar - combustível (A/F)in na razão ar - combustível mínima demandada X, ou menos, aumenta, e, juntamente com isso, a quantidade em excesso de hidrocarbonetos, que não contribuem para a produ

23/46 ção do intermediário redutor, também aumenta. Nesse caso, para remover bem o NO_X, como explicado acima, é necessário fazer com que o excesso de hidrocarbonetos seja oxidado. Portanto, para remover bem o NO_X, quanto maior a quantidade de hidrocarbonetos em excesso, maior vai ser a quantidade de oxigênio necessária.

[0081] Nesse caso, se a concentração de oxigênio no gás de descarga for aumentada, a quantidade de oxigênio pode ser aumentada. Portanto, para remover bem o NO_X, quando a concentração de oxigênio no gás de descarga, antes que os hidrocarbonetos sejam alimentados, é alta, é necessário aumentar a concentração de oxigênio no gás de descarga, após a alimentação dos hidrocarbonetos. Isto é, quanto mais alta a concentração de oxigênio no gás de descarga, antes que os hidrocarbonetos sejam alimentados, maior tem que ser a amplitude da concentração de oxigênio.

[0082] A Figura 13 mostra a relação entre a concentração de oxigênio no gás de descarga, antes que os hidrocarbonetos sejam alimentados, e a amplitude ΔΗ da concentração de oxigênio, quando a mesma taxa de purificação de NO_X é obtida. Para obter a mesma taxa de purificação de NO_X, aprende-se da Figura 13 que quanto mais alta a concentração de oxigênio, no gás de descarga, antes que os hidrocarbonetos sejam alimentados, maior tem que ser a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos. Isto é, para obter a mesma taxa de purificação de NO_X, quanto mais alta a razão ar - combustível de base (A/F)b, maior tem que ser a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos. Em outras palavras, para remover bem o NO_X, quanto mais baixa a razão ar - combustível de base (A/F)b, mais a amplitude ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos tem que ser reduzida.

[0083] Nesse aspecto, a razão ar - combustível de base (A/F)b fica a mais baixa no tempo de uma operação de aceleração. Nesse momento, se a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos for cer

24/46 ca de 200 ppm, é possível remover bem o NO_X. A razão ar - combustível de base (A/F)b é normalmente maior do que o tempo da operação de aceleração. Portanto, como mostrado na Figura 14, se a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos for 200 ppm ou mais, uma excelente taxa de purificação de NO_X pode ser obtida.

[0084] Por outro lado, aprendeu-se que quando a razão ar - combustível de base (A/F)b é a mais alta, se a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos for mais ou menos 10.000 ppm, uma excelente taxa de purificação de NO_X é obtida. Consequentemente, na presente invenção, a faixa predeterminada da amplitude da concentração de hidrocarbonetos é ajustada para ficar entre 200 ppm e 10.000 ppm.

[0085] Ainda mais, se o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos ficar muito mais longo, a concentração de oxigênio em torno do NO₂ ⁺ ativo fica mais alta no tempo após os hidrocarbonetos serem alimentados a quanto os hidrocarbonetos são realimentados. Nesse caso, se o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos ficar muito mais longo do que cerca de 5 segundos, o NO2⁺ ativo começa a ser absorvido na forma de nitratos, dentro da camada básica 53. Portanto, como mostrado na Figura 15, se o período de variação ΔΤ ficar muito mais longo do que 5 segundos, a taxa de purificação de NOX diminui. Portanto, o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos tem que ser diminuído a 5 segundos ou menos.

[0086] Por outro lado, se o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos ficar igual a cerca de 0,3 segundo ou menos, os hidrocarbonetos alimentados começam a se acumular na superfície de escoamento do gás de descarga do catalisador de purificação de descarga 13, portanto, como mostrado na Figura 15, se o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos ficar igual ou inferior a cerca de 0,3 segundo, a taxa de purificação de NO_X diminui. Portan

25/46 to, na presente invenção, o período de variação da concentração de hidrocarbonetos é ajustado para ficar entre 0,3 segundo e 5 segundos. [0087] Depois, o processo de purificação de NO_X, quando do ajuste da função do catalisador de purificação de descarga como um catalisador de armazenamento de NO_X, vai ser explicado especificamente, enquanto referindo-se às Figuras 16 - 20. O processo de purificação de NO_X, quando do ajuste da função do catalisador de purificação de descarga como um catalisador de armazenamento de NO_X, desse modo, vai ser referido abaixo como o segundo processo de purificação de NO_X.

[0088] Nesse segundo processo de purificação de NO_X, como mostrado na Figura 16, quando a quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ, que é armazenada na camada básica 13, exceder uma quantidade permissível predeterminada MÁX, a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, é enriquecida temporariamente. Se a razão ar combustível (A/F)in do gás de descarga for enriquecida, o NO_X, que foi armazenado na camada básica 53, quando a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga era pobre, é liberado de uma vez da camada básica 53 e reduzido. Devido a isso, o NO_X é removido.

[0089] A quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ é, por exemplo, calculada da quantidade de NO_X armazenada de NO_X, que é descarregada do motor e armazenada na camada básica 53. Em uma concretização da presente invenção, a quantidade de NO_X armazenada NOXA de NO_X, que é descarregada do motor por unidade de tempo e é armazenada na camada básica 53, é armazenada como uma função da quantidade de injeção Q e da rotação do motor N, na forma de um mapa, como mostrado na Figura 17, de antemão na ROM 32. A quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ é calculada dessa quantidade de NO_X armazenada NOXA. Nesse caso, como explicado acima, o perío

26/46 do pelo qual a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga é enriquecida é normalmente igual ou superior a 1 minuto.

[0090] A Figura 18 mostra uma taxa de descarga NOXD do NO_X armazenado, que é descarregado do catalisador de purificação de descarga 13, quando a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga é pobre. Como explicado acima, o NO_X, que é armazenado na forma de nitratos, é decomposto por calor e descarregado se a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 aumentar. Nesse momento, a taxa de descarga de NO_X NOXD, isto é, a quantidade de NO_X NOXD, que é descarregada por unidade de tempo, aumenta rapidamente se a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 exceder a temperatura de início de decomposição de cerca de 450^QC.

[0091] Nesse segundo processo de purificação de NO_X, como mostrado na Figura 19, por injeção de combustível adicional WR, além do combustível de uso de combustão Q, nas câmaras de combustão 2 dos injetores de combustível 3, a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, é enriquecida. Notar que, a abscissa da Figura 19 mostra o ângulo de manivela. Esse combustível adicional WR é injetado a uma sincronização na qual é queimado, mas não aparece como saída do motor, isto é, ligeiramente antes do ATDC90², após compressão do ponto morto superior. Esse combustível adicional WR é armazenado em função da quantidade de injeção Q e da rotação do motor N, na forma de um mapa, como mostrado na Figura 20 de antemão na ROM 32. Naturalmente, nesse caso, é também possível aumentar a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15, de modo a enriquecer a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga.

[0092] A seguir, na presente invenção, normalmente, o primeiro

27/46 processo de purificação de NO_X é usado. Nesse momento, por variação da quantidade de alimentação de hidrocarbonetos e da sincronização de injeção da válvula de alimentação de hidrocarbonetos 15, a amplitude ΔΗ e o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos são controlados, de modo a ficarem valores ótimos de acordo com o estado operacional do motor. Nesse caso, como explicado acima, o intermediário redutor desempenha um papel básico para a purificação de NO_X. Portanto, acredita-se que é mais adequado focalizar na produção do intermediário redutor e no controle da amplitude ΔΗ e do período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos. [0093] Portanto, na presente invenção, como explicado acima, a amplitude ΔΗ e o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, são controlados de modo a produzir uma quantidade suficiente de intermediário redutor, para redução do NO_X. Explicado um pouco mais detalhadamente, na presente invenção, quando da operação do motor, a quantidade produzida demandada do intermediário redutor, necessária para reduzir o NO_X, é calculada, e a amplitude ΔΗ e o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, são controlados, de modo que a quantidade de produção do intermediário redutor se torne essa quantidade produzida demandada.

[0094] Portanto, primeiro, a quantidade produzida demandada de intermediário redutor vai ser explicada.

[0095] A seguir, o intermediário redutor R-NCD ou R-NH₂ é produzido de um mesmo NO_X. Portanto, a quantidade produzida demandada do intermediário redutor (mol), necessária para reduzir o NO_X, é igual à quantidade de NO_X (mol) a ser reduzida. Nesse caso, a quantidade de NO_X, a ser reduzida, fica igual à soma da quantidade de NO_X de influxo, que é descarregada do motor e escoa para o catalisador de purifi

28/46 cação de descarga 13, e da quantidade de NO_X liberada, que é armazenada no catalisador de purificação de descarga 13 e é liberada do catalisador de purificação de descarga 13. Portanto, a soma dessa quantidade de NO_X de influxo e da quantidade de NO_X liberada expressa a quantidade produzida demandada do intermediário redutor. Se o NO_X não é armazenado no catalisador de purificação de descarga 13, a quantidade de NO_X liberada fica sendo zero. Portanto, nesse caso, a quantidade de NO_X de influxo expressa a quantidade produzida demandada do intermediário redutor.

[0096] Notar que, se for possível manter a quantidade de produção do intermediário redutor na quantidade produzida demandada, é possível remover todo o NO_X a ser reduzido. Portanto, na presente invenção, como explicado acima, a amplitude ΔΗ e o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, são controlados, de modo que a quantidade de produção do intermediário redutor seja igual à quantidade produzida demandada.

[0097] A seguir, em uma concretização da presente invenção, como a quantidade produzida demandada do intermediário redutor, a quantidade produzida demandada por unidade de tempo, isto é, a taxa de produção demandada, é usada. De modo similar, como a quantidade de NO_X de influxo e a quantidade de NO_X liberada, a quantidade de NO_X de influxo por unidade de tempo, isto é, a taxa de influxo de NO_X, e a taxa de NO_X liberada por unidade de tempo, isto é, a taxa de liberação de NO_X, são usadas. Nesse caso, a soma da taxa de influxo de NO_X e a taxa de liberação de NO_X expressam a taxa de produção demandada do intermediário redutor.

[0098] As Figuras 21A e 21B mostram a relação entre a taxa de liberação de NO_X de liberação do catalisador de purificação de descarga 13 e a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga

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13, e a relação entre a taxa de liberação de NO_X e a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos, quando o processamento de purificação de NO_X é conduzido pelo primeiro processo de purificação, no estado no qual o NO_X é armazenado no catalisador de purificação de descarga 13. Como mostrado na Figura 21 A, se a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 ficar mais alta, a taxa de liberação de NO_X fica mais alta.

[0099] Por outro lado, se a concentração de oxigênio no gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, cai, o NO_X é liberado do catalisador de purificação de descarga 13. Nesse momento, quanto maior a queda na concentração de oxigênio, maior a quantidade de liberação de NO_X. Portanto, como mostrado na Figura 21B, se a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos ficar maior, a taxa de liberação de NO_X fica mais alta. Nesse aspecto, se o estado operacional do motor for determinado, a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 e a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos são consideravelmente melhor determinados. Portanto, se o estado operacional do motor for determinado, a taxa de liberação de NO_X é determinada. Portanto, em uma concretização da presente invenção, a taxa de liberação de NO_X NOXD por unidade de tempo é armazenada em função da quantidade de injeção Q de combustível do injetor de combustível 3 e da rotação do motor N, na forma de um mapa, como mostrado na Figura 21C, de antemão na ROM 32.

[00100] Na presente invenção, a quantidade de liberação de NO_X é calculada por multiplicação da quantidade de NO_X armazenada, que é armazenada no catalisador de purificação de descarga 13 com a taxa de liberação de NO_X, isto é, da quantidade de liberação de NO_X e da taxa de liberação de NO_X. Nesse caso, em uma concretização da presente invenção, a quantidade de liberação de NO_X é constantemente

30/46 calculada como a ΣΝΟΧ, calculada na Figura 16. Essa quantidade de liberação de NO_X ΣΝΟΧ é multiplicada com a taxa de liberação de NO_X NOXD, para calcular a taxa de liberação de NO_X (ΣΝΟΧ.ΝΟΧϋ). Por outro lado, a taxa de influxo de NO_X é ajustada no valor NOXA do mapa mostrado na Figura 17. Portanto, a taxa de produção demandada do intermediário redutor é expressa por (ΣΝΟΧ.ΝΟΧϋ+ΝΟΧΑ). Notar que, nesse caso, é possível multiplicar (ΣΝΟΧ.ΝΟΧϋ+ΝΟΧΑ) pela taxa de purificação demandada para o sistema de purificação de descarga, de acordo com a presente invenção, de modo a obter a taxa de produção demandada do intermediário redutor.

[00101] A seguir, com referência às Figuras 22A e 22B, o tempo de retenção do intermediário redutor, capaz de reter o intermediário redutor produzido na camada básica 53 do catalisador de purificação de descarga 13, vai ser explicado. Se a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 aumentar, o intermediário redutor produzido facilmente se separa da camada básica 53. Portanto, como mostrado na Figura 22A, na medida em que a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 fica mais alta, o tempo de retenção do intermediário redutor fica menor.

[00102] A seguir, se o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos fica mais longo, comparado com o tempo de retenção do intermediário redutor, um período de tempo aparece quando não há nenhum intermediário redutor, e a taxa de purificação de NO_X acaba diminuindo. Para impedir esse período de tempo, no qual não surge nenhum intermediário redutor, o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos tem que ser igualado ao tempo de retenção do intermediário redutor, ou tem que ser adotado como mais curto do que o tempo de retenção do intermediário redutor. Portanto, o período de variação ΔΤ dos hidrocarbonetos, como mostrado na Figura 22B, é adotado para ser menor, na medida em que a temperatura TC do cata

31/46 lisador de purificação de descarga 13 fica mais alta. A relação mostrada nas Figuras 22A e 22B é armazenada de antemão na ROM 32.

[00103] A seguir, com referência às Figuras 23A e 23B, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF vai ser explicada. As Figuras 23A e 23B mostram a relação entre a taxa de produção de intermediário redutor Ife do tempo e a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 12, e a relação entre a taxa de produção de intermediário redutor K₂ e a quantidade de injeção Q do injetor de combustível 3, quando o intermediário redutor é produzido pelos hidrocarbonetos alimentados.

[00104] O intermediário redutor aumenta rapidamente, quando o catalisador de purificação de descarga 13 é ativado. Portanto, como mostrado na Figura 23A, a taxa de produção de intermediário redutor Ife aumenta rapidamente, quando a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 fica mais alta, então, aumenta gradualmente juntamente com o aumento da temperatura TC.

[00105] Por outro lado, se a quantidade de injeção Q aumenta, isto é, se a carga do motor fica mais alta, a quantidade de NO_X, que é descarregada do motor, aumenta, portanto, a quantidade de alimentação demandada dos hidrocarbonetos também aumenta. No entanto, se o aumento da quantidade de alimentação de hidrocarbonetos for excessivo, a quantidade consumida dos hidrocarbonetos aumenta excessivamente. Portanto, para impedir que a quantidade de consumo de hidrocarbonetos aumente excessivamente desse modo, se a quantidade de injeção Q aumenta, como mostrado na Figura 23B, a taxa de produção de intermediário redutor K₂ é diminuída. A relação mostrada nas Figuras 23A e 23B é armazenada de antemão na ROM 32.

[00106] Se a multiplicação da quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF, com as duas taxas de produção de intermediário redutor K!, K₂, a quantidade de intermediário redutor produzida (WF.K!.K₂)

32/46 é obtida. Na presente invenção, essa quantidade de intermediário redutor (WF.K₁.K₂) é adotada como a quantidade produzida demandada do intermediário redutor. Portanto, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF se torna a quantidade produzida demandada do intermediário redutor, dividida por (Ifo.K^. A quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF é calculada desse modo. Isto é, a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos é determinada.

[00107] Isto é, na presente invenção, o tempo de retenção do intermediário redutor, que é retido no catalisador de purificação de descarga 13, e as taxas de produção de intermediário redutor Ifo e K₂, do tempo quando o intermediário redutor é produzido dos hidrocarbonetos alimentados, são armazenados de antemão. A amplitude e o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, são calculados da quantidade produzida demandada do intermediário redutor, do tempo de retenção do intermediário redutor, e das taxas de produção de intermediário redutor Ifo e K₂.

[00108] Notar que, em uma concretização da presente invenção, como a taxa de produção de intermediário redutor Ifo, mostrada na Figura 23A, a taxa de produção de intermediário redutor por unidade de tempo é usada. Portanto, nessa concretização, a quantidade de produção do intermediário redutor, até que os hidrocarbonetos sejam, a seguir alimentados, se torna o valor de (WF.K^K^ multiplicado pelo período de alimentação ΔΤ de hidrocarbonetos. Portanto, nesse caso, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF se torna o valor da quantidade produzida demandada do intermediário redutor, dividida por (KvKs.AT).

[00109] A seguir, um método simples para encontrar a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF vai ser explicado com referência às Figuras 24A a 25B.

33/46

[00110] A Figura 24A mostra a quantidade produzida máxima M da possível produção do intermediário redutor, obtida por uso do tempo de retenção do intermediário redutor, ou a taxa de produção do intermediário redutor, ou obtida por experimentos. Como vai ser entendido da Figura 24A, essa quantidade produzida máxima M se torna a relação da quantidade de injeção Q e da rotação do motor N do injetor de combustível 3. Por outro lado, a Figura 24B mostra a variação na quantidade produzida máxima M do intermediário redutor, na linha MX passando pela origem O da Figura 24A. Notar que, na Figura 24A, M_a1, M_a2, M_máx, M_b1, M_b2 e M_b3 mostram linhas de produção máxima iguais, enquanto que M_max mostra a linha de produção máxima equivalente originando a quantidade produzida máxima grande M.

[00111] Como vai ser entendido das Figuras 24A e 25B, quanto mais baixa a rotação do motor N e quanto menor a quantidade de injeção Q, menor a quantidade máxima produzida M, enquanto que quanto maior a rotação do motor N e quanto maior a quantidade de injeção Q, menor a quantidade produzida máxima M.

[00112] Notar que, nessa concretização, de fato, M expressa a quantidade produzida máxima por unidade de tempo, isto é, a taxa de produção máxima de possível produção do intermediário redutor. A quantidade de alimentação de hidrocarbonetos W e o período de alimentação ΔΤ de hidrocarbonetos, do tempo quando essa taxa de produção máxima M é obtida, são armazenados em função da quantidade de injeção Q e da rotação do motor N, na forma de um mapa, como mostrado nas Figuras 25A e 25B de antemão na ROM 32.

[00113] Portanto, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos W, mostrada na Figura 25A, expressa a quantidade de alimentação máxima em cada estado operacional. Portanto, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos é limitada pela quantidade de alimentação máxima W, mostrada na Figura 25A. Por outro lado, quando a

34/46 quantidade produzida demandada do intermediário redutor é menor do que a quantidade produzida máxima M, se for adotada a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos menor do que a quantidade de alimentação máxima W, mostrada na Figura 25A, a quantidade de produção do intermediário redutor pode ser adotada como a quantidade produzida demandada.

[00114] Nesse momento, nessa concretização, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos é adotada como o valor obtido por multiplicação da quantidade de alimentação máxima W, que é determinada de acordo com o estado operacional do motor, e mostrada na Figura 25A, com (taxa de produção demandada de intermediário redutor / taxa de produção máxima M de intermediário redutor), enquanto que o período de alimentação dos hidrocarbonetos é adotado como o período ΔΤ, de acordo com o estado operacional mostrado na Figura 25B. Desse modo, nessa concretização, a quantidade produzida máxima M de possível produção do intermediário redutor é armazenada de antemão, e a amplitude ΔΗ e o período de variação ΔΤ da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, são calculados da quantidade produzida máxima M e da quantidade produzida demandada do intermediário redutor.

[00115] A seguir, o controle de liberação de NO_X, de acordo com a presente invenção, vai ser explicado.

[00116] A Figura 26 mostra uma taxa de purificação de NO_X, do tempo quando o primeiro processo de purificação de NO_X é usado para o processamento de purificação de NO_X, e a taxa de armazenamento de NO_X para o catalisador de purificação de descarga 13, no tempo quando o segundo processo de purificação de NO_X é usado. Na presente invenção, quando a taxa de purificação de NO_X é mais alta do que a taxa de armazenamento de NO_X, isto é, quando a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 é relativamente alta,

35/46 o primeiro processo de purificação de NO_X é usado. Quando a taxa de armazenamento de NO_X é mais alta do que a taxa de purificação de NO_X, isto é, quanto a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 é baixa, o segundo processo de purificação de NO_X é usado. Portanto, quando da partida do motor, usualmente, o segundo processo de purificação de NO_X é usado. Quando a temperatura TC do catalisador de armazenamento de NO_X, 13 fica alta, o segundo processo de purificação de NO_X é trocado para o primeiro processo de purificação de NO_X.

[00117] Por outro lado, quando o primeiro processo de purificação de NO_X é usado para conduzir o processamento de purificação de NO_X, se a quantidade de NO_X, a ser removido, aumenta rapidamente, algumas vezes, a quantidade de intermediário redutor, necessária para reduzir o maior NO_X, pode não ser mais produzida. Em uma concretização da presente invenção, a quantidade produzida máxima M de possível produção do intermediário redutor, mostrada na Figura 24A, é armazenada na ROM 32 de antemão. Quando a quantidade produzida demandada do intermediário redutor excede a quantidade produzida máxima M, considera-se que a quantidade de intermediário redutor, necessária para redução do NO_X, não pode ser mais produzida.

[00118] Nesse aspecto, se a quantidade de intermediário redutor, necessária para a redução do NO_X, não pode ser mais assim produzida, isto é, se a quantidade produzida demandada do intermediário redutor ficar maior do que a quantidade produzida máxima M, mostrada na Figura 24A, a menos que algum tipo de etapa seja adotado, uma grande quantidade de NO_X vai acabar sendo descarregada do catalisador de purificação de descarga 13. No caso típico, no qual a quantidade produzida demandada do intermediário redutor fica maior do que a quantidade produzida máxima M, mostrada na Figura 24A, o segundo processo de purificação de NO_X substitui o primeiro processo de

36/46 purificação, no estado no qual uma grande quantidade de NO_X é armazenada no catalisador de purificação de descarga 13.

[00119] Nesse momento, O NO_X, que é armazenado no catalisador de purificação de descarga 13, é liberado rapidamente, de modo que a quantidade produzida demandada do intermediário redutor fica maior do que a quantidade produzida máxima M mostrada na Figura 24A. Nesse momento, em uma concretização de acordo com a presente invenção, a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos é aumentada, para aumentar a quantidade de hidrocarbonetos que é usada para redução do NO_X, com o que a razão ar - combustível do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, é temporariamente enriquecida. A Figura 21 mostra a representação em função do tempo, isto é, no tempo quando o segundo processo de purificação de NO_X substitui o primeiro processo de purificação de NO_X.

[00120] Notar que a Figura 27 mostra uma sincronização de injeção do combustível adicional WR, uma sincronização de alimentação de hidrocarbonetos WR, uma variação da razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, e uma variação da quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ, armazenada no catalisador de purificação de descarga 13. Como mostrado na Figura 27, quando o segundo processo de purificação de NO_X substitui o primeiro segundo de purificação de NO_X, quando a quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ é um valor positivo, o NO_X é liberado do catalisador de purificação de descarga 13. Para reduzir o NO_X, que é liberado nesse momento, o combustível adicional WR é alimentado e a razão ar - combustível de influxo (A/F)in é enriquecida temporariamente. Após isso, o processamento de purificação de NO_X pelo primeiro processo de purificação de NO_X é iniciado.

[00121] A Figura 28 mostra uma rotina de controle para purificação de NO_X para aplicação dessa concretização. Essa rotina é executada

37/46 por interrupção a cada intervalo de tempo predeterminado.

[00122] Com referência à Figura 28, na etapa 60, julga-se se a taxa de armazenamento de NO_X para o catalisador de purificação de descarga 13, quando o segundo processo de purificação de NO_X é usado, é mais baixa do que a taxa de purificação de NO_X„ quando do uso do primeiro processo de purificação de NO_X, para executar o processamento de purificação de NO_X. Quando a taxa de armazenamento de NO_X é maior do que a taxa de purificação de NO_X, a rotina segue para a etapa 61, na qual o segundo processo de purificação de NO_X é conduzido.

[00123] Isto é, na etapa 61, a quantidade NO_X armazenada NOXA por unidade de tempo é calculada do mapa mostrado na Figura 17, enquanto que a taxa de descarga de NO_X NOXB é calculada da relação mostrada na Figura 18. A seguir, na etapa 62, a fórmula apresentada a seguir é usada como base, para calcular a quantidade de NO_X ΣΝΟΧ, que é armazenada no catalisador de purificação de descarga 14, durante a ação de purificação de NO_X pelo primeiro processo de purificação de NO_X.

ΣΝΟΧ <- ΣΝΟΧ+NOXA-NOXD

[00124] A seguir, na etapa 63, julga-se se a quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ excede o valor permissível MÁX. Se ΣΝΟΧ > MÁX, a rotina segue para a etapa 64, na qual a quantidade de combustível adicional WR é calculada do mapa mostrado na Figura 20, e a ação de injeção de combustível adicional é conduzida. A seguir, na etapa 65, a ΣΝΟΧ é limpa.

[00125] Por outro lado, quando se julga, na etapa 60, que a taxa de armazenamento de NO_X é mais baixa do que a taxa de purificação de NO_X, a rotina segue para a etapa 66, na qual a quantidade de NO_X armazenada por unidade de tempo, isto é, a taxa de influxo de NO_X NOXA, é calculada do mapa mostrado na Figura 17, e a taxa de liberação

38/46 de ΝΟχ NOXD por unidade de tempo é calculada do mapa mostrado na Figura 21C. A seguir, na etapa 67, a taxa de produção máxima M do intermediário redutor é calculada da relação mostrada na Figura 24A. A seguir, na etapa 68, a soma NX da taxa de influxo de NO_X NOXA e da taxa de liberação de NO_X (NOXD. ΣΝΟΧ) é calculada. A seguir, na etapa 69, julga-se se essa soma NX é maior do que a taxa de produção máxima M do intermediário redutor.

[00126] Quando a soma NX é menor do que a taxa de produção máxima M, a rotina segue para a etapa 70, na qual o primeiro processo de purificação de NO_X é usado para conduzir o processamento de purificação de NO_X. Isto é, na etapa 70, a taxa de produção demandada do intermediário redutor RM é calculada. Nessa concretização, a soma NX é adotada como a taxa de produção demandada RM. Nesse caso, essa soma NX pode ser multiplicada pela taxa de purificação demandada para o sistema de purificação de descarga, de acordo com a presente invenção, para obter a taxa de produção demandada RM. Nesse caso, RM < NX.

[00127] A seguir, na etapa 71, a quantidade de alimentação máxima W de hidrocarbonetos, calculada do mapa mostrado na Figura 25A, é multiplicada com (taxa de produção demandada RM / taxa de produção máxima M), de modo a calcular a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF (= (RM/M).W). A seguir, na etapa 72, o período de alimentação ΔΤ de hidrocarbonetos é calculado do mapa mostrado na Figura 25B. A seguir, na etapa 73, a quantidade de alimentação calculada WF e o período de alimentação ΔΤ são usados para controle de alimentação dos hidrocarbonetos.

[00128] Por outro lado, quando se julga, na etapa 69, que a soma NX da taxa de influxo de NO_X e da taxa de liberação de NO_X é maior do que a taxa de produção máxima M do intermediário redutor, a rotina segue para a etapa 74, na qual a quantidade de combustível adicional,

39/46 necessária para redução do NO_X armazenado, é calculada, e a ação de injeção de combustível é conduzida. A seguir, na etapa 75, a ΣΝΟΧ é limpa.

[00129] As Figuras 29A a 32 mostram uma outra concretização. Nessa concretização, quando a quantidade de intermediário redutor, necessária para redução do NO_X, não pode ser produzida, para aumentar a quantidade de hidrocarbonetos, usada para a produção do intermediário redutor, a razão ar - combustível de base (A/F)b é diminuída, sem alterar a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos. Isto é, o estado mostrado na Figura 29A é adotado como o estado mostrado na Figura 29B.

[00130] Se a razão ar - combustível de base (A/F)b for diminuída, sem alterar a amplitude ΔΗ da concentração de hidrocarbonetos desse modo, a razão ar - combustível mínima, do tempo quando os catalisadores são alimentados, fica consideravelmente pequena. Por conseguinte, a quantidade de hidrocarbonetos usada para a produção do intermediário redutor é aumentada. Por conseguinte, a quantidade de produção do intermediário redutor é aumentada e uma grande quantidade de NO_X pode ser processada.

[00131] Em uma concretização da presente invenção, a razão ar combustível de base (A/F)b é diminuída, diminuindo-se o grau de abertura da válvula de borboleta 10, em comparação com o tempo de operação usual, mostrado na Figura 29A. Nessa concretização, o grau de abertura ΘΑ da válvula de borboleta 10, quando da operação normal, mostrado na Figura 29A, e o grau de abertura ΘΒ da válvula de borboleta 10, quando a razão ar - combustível de base (A/F)b é diminuída, como mostrado na Figura 29B, são encontrados de antemão. Esses graus de abertura ΘΑ e ΘΒ são armazenados como uma função da quantidade de injeção Q e da rotação do motor N, na forma de um mapa, de antemão na ROM 32. A Figura 30 mostra um mapa do grau

40/46 de abertura ΘΒ, armazenado na ROM 32.

[00132] Nessa concretização, como mostrado na Figura 31, quando o segundo processo de purificação de NO_X substitui o primeiro processo de purificação de NO_X, logo após a substituição, a razão ar - combustível de base (A/F)b é diminuída temporariamente.

[00133] A Figura 32 mostra a rotina de controle para purificação de NO_X para aplicação dessa concretização. Essa rotina é também executada por interrupção a cada intervalo de tempo predeterminado. Notar que as etapas 80 a 89, nessa rotina, são iguais às etapas 60 a 69 da rotina mostrada na Figura 28. Ainda mais, as etapas 92 a 95 da rotina mostrada na Figura 32 são iguais às etapas 70 a 73 da rotina mostrada na Figura 28.

[00134] Isto é, com referência à Figura 32, primeiro, na etapa 80, julga-se se a taxa de armazenamento de NO_X no catalisador de purificação de descarga 13, no tempo quando o segundo processo de purificação de NO_X é usado, é menor do que a taxa de purificação de NO_X, no tempo no qual o primeiro processo de purificação de NO_X é usado para conduzir o processamento de purificação de NO_X. Quando a taxa de armazenamento de NO_X é mais alta do que a taxa de purificação de NO_X, a rotina segue para a etapa 81, na qual o segundo processo de purificação de NO_X é conduzido.

[00135] Isto é, na etapa 81, a quantidade de NO_X armazenada NOXA por unidade de tempo é calculada do mapa mostrado na Figura 17, enquanto que a taxa de descarga de NO_X NOXB é calculada da relação mostrada na Figura 18. A seguir, na etapa 82, a fórmula apresentada a seguir é usada como base para o cálculo da quantidade de NO_X ΣΝΟΧ armazenada no catalisador de purificação de descarga 14, durante a ação de purificação de NO_X pelo primeiro processo de purificação de NO_X.

ΣΝΟΧ <- ΣΝΟΧ+NOXA-NQXD

41/46

[00136] A seguir, na etapa 83, julga-se se a quantidade de NO_X armazenada ΣΝΟΧ excede o valor permissível MÁX. Quando ΣΝΟΧ > MÁX, a rotina segue para a etapa 84, na qual a quantidade de combustível adicional WR é calculada do mapa mostrado na Figura 20, e a ação de injeção de combustível adicional é conduzida. A seguir, na etapa 85, a ΣΝΟΧ é limpa.

[00137] Por outro lado, quando se julga, na etapa 80, que a taxa de armazenamento de NO_X é mais baixa do que a taxa de purificação de NO_X, a rotina segue para a etapa 86, na qual a quantidade de NO_X armazenada por unidade de tempo, isto é, a taxa de influxo de NO_X NOXA, é calculada do mapa mostrado na Figura 17, e a taxa de liberação de NO_X NOXD por unidade de tempo é calculada do mapa mostrado na Figura 21C. A seguir, na etapa 87, a taxa de produção máxima M do intermediário redutor é calculada da relação mostrada na Figura 24A. A seguir, na etapa 88, a soma NX da taxa de influxo de NO_X NOXA e da taxa de liberação de NO_X (NOXD. ΣΝΟΧ) é calculada. A seguir, na etapa 89, julga-se se essa soma NX é maior do que a taxa de produção máxima M do intermediário redutor.

[00138] Quando a soma NX é menor do que a taxa de produção máxima M, a rotina segue para a etapa 90, na qual o processamento de purificação de NO_X, pelo primeiro processo de purificação de NO_X, conduzido. Isto é, na etapa 90, o grau de abertura armazenado ΘΑ da válvula de borboleta 10, quando da operação normal, é calculado, depois o grau de abertura da válvula de borboleta 10 é adotado como o grau de abertura ΘΑ. A seguir, na etapa 90, a taxa de produção demandada do intermediário redutor RM é calculada. Nessa concretização, a soma NX é adotada como a taxa de produção demandada RM. Nesse caso, como explicado acima, essa soma NX pode ser multiplicada pela taxa de purificação encontrada para o sistema de purificação de descarga, de acordo com a presente invenção, para obter a

42/46 taxa de produção demandada RM.

[00139] A seguir, na etapa 93, a quantidade de alimentação máxima W de hidrocarbonetos, calculada do mapa mostrado na Figura 25A, é multiplicada com (taxa de produção demandada RM / taxa de produção máxima M), para calcular a quantidade de alimentação de hidrocarbonetos WF (= (RM/M).W). A seguir, na etapa 94, o período de alimentação ΔΤ de hidrocarbonetos é calculado do mapa mostrado na Figura 25B. A seguir, na etapa 95, a quantidade de alimentação calculada WF e o período de alimentação ΔΤ são usados para controle de alimentação dos hidrocarbonetos.

[00140] Por outro lado, quando se julga, na etapa 89, que a soma NX da taxa de influxo de NO_X e da taxa de liberação de NO_X é maior do que a taxa de produção máxima M do intermediário redutor, a rotina segue para a etapa 91, na qual o grau de abertura armazenado ΘΒ da válvula de borboleta 10, para tornar a razão ar - combustível de base (A/F)b menor, é calculado do mapa mostrado na Figura 30, e o grau de abertura da válvula de borboleta 10 é adotado como esse grau de abertura ΘΒ. A seguir, a rotina segue para a etapa 92.

[00141] Desse modo, na concretização mostrada nas Figuras 27 a 31, quando a quantidade de intermediário redutor, necessária para reduzir o NO_X, não pode ser produzida, a quantidade de hidrocarbonetos, que é usada para a produção do intermediário redutor, ou reduzir o NO_X, é temporariamente aumentada.

[00142] A seguir, com referência à Figura 33, mais uma outra concretização vai ser explicada. A Figura 33 mostra o caso no qual combustível adicional WR é alimentado à câmara de combustão 2, de modo enriquecer, temporariamente, a razão ar - combustível do gás de descarga do catalisador de purificação de descarga 13, para fazer com que o catalisador de purificação de descarga 13 libere o NO_X armazenado, quando o segundo processo de purificação de NO_X está sendo

43/46 usado. Notar que, na Figura 33, TX mostra a temperatura de ativação do catalisador de purificação de descarga 13. Portanto, a Figura 33 mostra o caso quando a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 é inferior à temperatura de ativação TX, antes que combustível adicional WR seja alimentado, isto é, antes que controle rico seja conduzido para enriquecer a razão ar - combustível de influxo (A/F)in.

[00143] Como mostrado na Figura 33, se o controle rico é iniciado, o calor da reação de oxidação dos hidrocarbonetos, que são descarregados da câmara de combustão 2, faz com que a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 aumente rapidamente e exceda a temperatura de ativação TX. Por outro lado, ainda que o controle rico seja iniciado, os hidrocarbonetos, que são descarregados das câmaras de combustão 2, são usados para consumir o oxigênio armazenado dentro do catalisador de purificação de descarga 13. Portanto, ainda que o controle rico seja iniciado, a razão ar - combustível de base de influxo (A/F)b do gás de descarga, que escoa para o catalisador de purificação de descarga 13, não vai ficar imediatamente rica.

[00144] A seguir, se o controle rico for iniciado e a razão ar - combustível de influxo (A/F)in ficar menor, o NO_X, armazenado no catalisador de purificação de descarga 13, é rapidamente liberado. Nesse momento, como mostrado na Figura 33 em ΐ_Ί, há um período de tempo no qual a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 se torna a temperatura de ativação TX, ou uma temperatura superior, e a razão ar - combustível de influxo (A/F)in fica pobre. Nesse período de tempo ΐ_Ί, se o primeiro processo de purificação de NO_X for usado para o processamento de purificação de NO_X, o NO_X liberado é usado para produzir o intermediário redutor, e esse intermediário redutor é usado para reduzir o NO_X liberado. Portanto, nessa concretização, no período de tempo ti de possível produção desse intermediário redutor,

44/46 os hidrocarbonetos WF são alimentados, e o primeiro processo de purificação de NO_X é usado para o processamento de purificação de NO_X. [00145] Por outro lado, mesmo após o completamento de controle rico, como mostrado na Figura 33 em t₂, há um período de tempo no qual a temperatura TC do catalisador de purificação de descarga 13 se torna uma temperatura de ativação TX, ou uma temperatura superior, e a razão ar - combustível de influxo (A/F)in fica pobre. Também nesse período de tempo t₂, se for usado o primeiro processo de purificação de NO_X, para conduzir o processamento de purificação de NO_X, o NO_X liberado é usado para produzir o intermediário redutor. Também nesse caso, esse intermediário redutor é usado para reduzir o NO_X liberado. No entanto, nesse caso, para acumular o intermediário redutor produzido, os hidrocarbonetos WF são alimentados pelo período de tempo t₂ de possível produção desse intermediário redutor.

[00146] Isto é, nessa concretização, os hidrocarbonetos WF são alimentados de modo que sejam capazes de produzir um intermediário redutor no catalisador de purificação de descarga 13, em um possível período de produção de intermediário redutor t-ι, antes que a razão ar combustível (A/F)in do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, seja passado de pobre para rico, após o combustível adicional WR ser alimentado, e no possível período de produção de intermediário redutor t₂, após a razão ar - combustível (A/F)in do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga 13, ser passada de rica para pobre.

[00147] Por outro lado, se o catalisador de purificação de descarga 13 deteriorar, devido a calor, ou ser envenenado por enxofre, a capacidade de armazenamento de NO_X, e a capacidade de retenção do intermediário redutor caem. Portanto, nesse caso, a quantidade armazenável de NO_X, e o tempo de retenção de intermediário redutor, mostrados na Figura 22A, são, de preferência, corrigidos, de acordo com a

45/46 deterioração térmica ou o envenenamento por enxofre do catalisador de purificação de descarga 13. A Figura 34A mostra o coeficiente de correção para a quantidade armazenável de NO_X, enquanto que a Figura 34B mostra o coeficiente de correção para o tempo de retenção do intermediário redutor.

[00148] Como mostrado na Figura 34A, o coeficiente de correção para a quantidade armazenável do NO_X é diminuído, quando mais longa for a distância de condução do veículo, isto é, quanto maior for a deterioração térmica do catalisador de purificação de descarga 13, ou do grau de envenenamento por enxofre. Nesse caso, por exemplo, se o valor permissível MÁX, mostrado na Figura 16, for multiplicado por esse coeficiente de correção, o período de controle rico, no tempo quando o segundo processo de purificação de NO_X é usado, é diminuído, quanto mais longo a distância de condução do veículo. Por outro lado, como mostrado na Figura 34B, o coeficiente de correção para o tempo de retenção do intermediário redutor é diminuído, quanto maior for o grau de envenenamento por enxofre. Nesse caso, por exemplo, se ο ΔΤ, mostrado na Figura 22B, for multiplicado com esse coeficiente de correção, o período de alimentação ΔΤ dos hidrocarbonetos é diminuído, quanto maior for o grau de envenenamento por enxofre.

[00149] Notar que, como uma outra concretização, é também possível dispor um catalisador de oxidação para reformar os hidrocarbonetos na passagem de descarga do motor, a montante do catalisador de armazenamento de NO_X, 13, e possível dispor um catalisador para armazenar ou reter o NO_X na passagem de descarga do motor, a montante do catalisador de purificação de descarga 13. Quando da disposição de um catalisador, armazenando ou retendo o NO_X nessa faixa, o controle de purificação do NO_X é conduzido considerando também a ação de liberação do NO_X desse catalisador.

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LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

... derivação de entrada

... derivação de saída

... turbocompressor de descarga

... cano de descarga

... catalisador de purificação de descarga

... filtro de particulado

... válvula de alimentação de hidrocarbonetos

Claims (13)

1. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna caracterizado pelo fato de que um catalisador de purificação de descarga é disposto em uma passagem de descarga do motor, para reagir com o NO_X contido no gás de descarga e nos hidrocarbonetos reformados, para produzir um intermediário redutor contendo nitrogênio e hidrocarbonetos; um catalisador de metal precioso é colocado em uma superfície de escoamento de gás de descarga do catalisador de purificação de descarga, e uma parte superficial de escoamento de gás de descarga básica é formada em torno do catalisador de metal precioso, o catalisador de purificação de descarga tendo uma propriedade de produzir um intermediário redutor e reduzir o NO_X, contido no gás de descarga, por uma ação redutora do intermediário redutor produzido, se for provocada variação de uma concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, dentro de uma faixa predeterminada de amplitude e dentro de uma faixa de período predeterminada, e tem uma propriedade de ser aumentado em capacidade de armazenamento de NO_X, que está contido no gás de descarga, se a extensão do período de variação do catalisador de hidrocarboneto for superior à faixa predeterminada, e, quando da operação do motor, uma quantidade produzida demandada do intermediário redutor, necessária para reduzir o NO_X, é calculada, e a amplitude e o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, são controlados, de modo que uma quantidade de produção do intermediário redutor fique na quantidade produzida demandada.

2. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita quantidade produzida demandada do intermediário redutor é expressa por uma soma de uma quantidade de NO_X de

2/4 influxo, que é descarregada de um motor e que escoa para o catalisador de purificação de descarga, e uma quantidade de NO_X liberada, que é armazenada no catalisador de purificação de descarga e que é liberada do catalisador de armazenamento de descarga.

3. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma taxa de liberação de NO_X, que é armazenado no catalisador de purificação de descarga e que é liberada do catalisador de purificação de descarga, é armazenada de antemão, e em que a quantidade de NO_X liberada é calculada de uma quantidade de NO_X armazenada, que é armazenada no catalisador de purificação de descarga, e da dita taxa de purificação de NO_X.

4. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um tempo de retenção do intermediário redutor, que é retido no catalisador de purificação de descarga, e uma taxa de produção de intermediário redutor, no tempo no qual o intermediário redutor é produzido pelos hidrocarbonetos alimentados, são armazenados de antemão, e em que a amplitude e o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, são calculados da quantidade produzida demandada do intermediário redutor, do tempo de retenção do intermediário redutor e da taxa de produção de intermediário redutor.

5. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma quantidade produzida máxima de possível produção do intermediário redutor é armazenada de antemão, e em que a amplitude e o período de variação da concentração de hidrocarbonetos, escoando para o catalisador de purificação de descarga, são calculados da quantidade produzida máxima e da quantidade produzida

3/4 demandada do intermediário redutor.

6. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o período de variação da concentração de hidrocarbonetos é entre 0,3 segundo e 5 segundos.

7. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando a quantidade de intermediário redutor, necessária para redução do NO_X, não pode ser produzida, uma quantidade de hidrocarbonetos, usada para produção do intermediário redutor, ou para redução do NO_X, é aumentada temporariamente.

8. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que uma quantidade produzida máxima, de possível produção do intermediário redutor, é armazenada de antemão, e em que, quando a quantidade produzida demandada do intermediário redutor excede a quantidade produzida máxima, considera-se que uma quantidade de intermediário redutor, necessária para redução do NO_X, não pode ser produzida.

9. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, quando a quantidade de intermediário redutor, necessária para reduzir o NO_X, não pode ser produzida, uma quantidade de alimentação de hidrocarbonetos é aumentada, para aumentar uma quantidade de hidrocarbonetos usada para reduzir o NO_X, e uma razão ar - combustível de um gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga, é temporariamente enriquecida.

10. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, quando a quantidade de intermediário redutor, necessária para reduzir o NO_X, não pode ser produzida, uma razão ar - com

4/4 bustível de base é diminuída, para aumentar uma quantidade de hidrocarbonetos, usada para produzir o intermediário redutor.

11. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando da produção do catalisador de purificação de descarga, o NO_X armazenado é liberado por alimentação de combustível adicional a uma câmara de combustão, de modo a, temporariamente, enriquecer uma razão ar - combustível de um gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga, hidrocarbonetos são alimentados de modo a propiciar a produção do intermediário redutor no catalisador de purificação de descarga, em um período de produção de intermediário redutor possível, antes que a razão ar combustível do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga, seja mudada de pobre para rica, após o combustível adicional ser alimentado, e em um período de produção de intermediário redutor possível, após a razão ar - combustível do gás de descarga, escoando para o catalisador de purificação de descarga, ser mudada de rica para pobre.

12. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito catalisador de metal precioso é compreendido de platina Pt e pelo menos um de ródio Rh e paládio Pd.

13. Sistema de purificação de descarga de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma camada básica, contendo um metal alcalino, um metal alcalinoterroso, uma terra-rara, ou um metal que possa doar elétrons ao NO_X, é formada na superfície de escoamento de gás de descarga do catalisador de purificação de descarga, e em que a superfície da dita camada básica forma a parte superficial de escoamento de gás de descarga básica.