ES2104943T5

ES2104943T5 - Dispositivo de purificacion de los gases de escape de un motor de combustion interna.

Info

Publication number: ES2104943T5
Application number: ES92920904T
Authority: ES
Inventors: Shinichi Takeshima; Kiyoshi Nakanishi; Satoshi Iguchi; Toshiaki Tanaka; Yasushi Araki; Shinya Hirota; Kiyoshi Kobashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2012-10-02
Also published as: DE69221287T3; ES2104943T3; EP0560991B1; DE69221287T2; US5473887A; EP0560991B9; KR930703529A; EP0560991A1; CA2097609A1; AU650794B2; KR960002348B1; EP0560991B2; WO1993007363A1; ES2104943T4; DE69221287D1; CA2097609C; AU2685092A; EP0560991A4

Abstract

SE DISPONE UN ABSORBENTE DE NOX (18) EN EL COLECTOR DE LOS GASES DE ESCAPE EN EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA Y LOS GASES DE ESCAPE SE ADAPTAN PARA FLUIR DE FORMA CONSTANTE A TRAVES DE DICHO ABSORBENTE (18) DE DICHO MOTOR. EL ABSORBENTE DE NOX ABSORBE NOX CUANDO LA PROPORCION DE AIRE-COMBUSTIBLE DE LOS GASES DE ESCAPE QUE FLUYEN AL INTERIOR DE DICHO ABSORBENTE ES POBRE, Y CUANDO LA PROPORCION AIRE-COMBUSTIBLE DE LOS GASES DE ESCAPE SE VUELVE IGUAL A LA PROPORCION TEORICA DE AIRE-COMBUSTIBLE O MAS RICA, EL ABSORBENTE DESCARGA EL NOX QUE HA SIDO ABSORBIDO EN EL MISMO. SOBRE CASI TODA LA GAMA COMPLETA DE MODOS DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR, LOS GASES DE MEZCLA POBRE SE QUEMAN EN LA CAMARA DE COMBUSTION (3) Y EL NOX GENERADO EN ESTE MOMENTO ES ABSORBIDO POR DICHO ABSORBENTE (18). UNA PROPORCION DE AIRE-COMBUSTIBLE DE LOS GASES DE ESCAPE QUE FLUYEN AL INTERIOR DEL ABSORBENTE DEL NOX SE HACE PERIODICAMENTE IGUAL A LA PROPORCION TEORICA A UNA PROPORCION RICA Y EL NOX QUE HA SIDO ABSORBIDO POR EL ABSORBENTE SE DESCARGA Y SE REDUCE AL MISMO TIEMPO.

Description

Dispositivo de purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna.

En un motor diesel, en el cual un conducto del escape del motor se ramifica a un par de conductos de ramificación del escape para purificar NOx, se sitúa una válvula de conmutación en la porción ramificada de estos conductos de ramificación del escape para guiar, alternativamente, los gases de escape a uno de los conductos de ramificación del escape mediante una función de conmutación de la válvula de conmutación y en cada uno de cuyos conductos de ramificación de escape se sitúa un catalizador que puede oxidar y absorber el NOx, es un motor muy conocido (consúltese la Publicación de Patente Japonesa sin examinar Nº 62-106826). En este motor diesel, el NOx en los gases de escape introducidos en un conducto de ramificación del escape se oxida y es absorbido por el catalizador situado en ese conducto de ramificación del escape. Durante este periodo, el flujo de gases de escape al otro conducto de ramificación del escape se detiene y, al mismo tiempo, se alimenta un agente gaseoso reductor a este conducto de ramificación del escape. El NOx, acumulado en el catalizador situado en este conducto de ramificación del escape, se reduce por acción de este agente reductor. Ulteriormente, después de un corto periodo de tiempo, la introducción de gases de escape al conducto de ramificación del escape en el cual se habían introducido los gases de escape anteriormente se detiene por la función de conmutación de la válvula de conmutación y se inicia de nuevo la introducción de gases de escape al conducto de ramificación del escape en el cual se había detenido anteriormente la introducción de gases de escape.

No obstante, cuando se detiene la introducción de gases de escape a un par de conductos de ramificación del escape alternativamente, se reduce gradualmente la temperatura del catalizador en el conducto de ramificación del escape en el lado en el cual se había detenido la introducción de gases de escape, en el periodo en el cual se detiene la introducción de gases de escape, y se reduce a una temperatura considerablemente baja al aproximarse el momento en el cual se reanuda de nuevo la introducción de gases de escape. Cuando la temperatura del catalizador se reduce de este modo, surge un problema en el sentido de que también se reduce la función catalítica del catalizador y, por lo tanto, la función de oxidación y absorción de NOx no se lleva a cabo suficientemente. En el periodo desde el instante en el cual se inicia la introducción de gases de escape hasta el momento en que se eleva la temperatura del catalizador, el catalizador no absorbe NOx y, por lo tanto, se descarga a la atmósfera.

Asimismo, en este motor diesel, se deben constituir un par de conductos de ramificación del escape y es necesaria una válvula de conmutación. Por lo tanto, la construcción resulta compleja. Además, la válvula de conmutación está siempre expuesta a los gases de escape de temperatura elevada y, por lo tanto, existe un problema de durabilidad de la válvula de conmutación. Asimismo, desde el punto de vista de absorción de NOx, un catalizador está siempre inactivo y, por lo tanto, se presenta otro problema en el sentido de que todo el catalizador previsto no se utiliza eficazmente para la absorción de NOx.

Por el documento JP3135417 se conoce un dispositivo de eliminación de NOx que comprende un absorbente de NOx situado en un conducto de escape de un motor para acumular NOx. Los gases de escape fluyen continuamente al absorbente de NOx durante el funcionamiento del motor. Se utiliza una unidad de generación de gas a alta temperatura que genera un gas a alta temperatura de baja concentración de O2. Mediante este gas, el NOx se libera del absorbente y pasa a través de un catalizador de reducción en el cual el NOx se descompone en N2 y O2. En el dispositivo según el documento JP3135417 son necesarias una unidad de generación de temperatura elevada y una unidad de reducción por separado con el fin de reducir el NOx, además de la unidad absorbente.

Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo de purificación de los gases de escape que puede absorber NOx eficazmente sin una construcción compleja del sistema de escape y puede liberar el NOx absorbido según sea necesario. Este objeto se logra gracias a las características según la reivindicación 1 en cada una de las versiones para los distintos estados designados.

Además, los perfeccionamientos constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista general de un motor de combustión interna; la Figura 2 es un esquema que presenta un gráfico de un tiempo básico de inyección de combustible; la Figura 3 es un esquema que presenta un cambio de un coeficiente de corrección K; la Figura 4 es un gráfico que presenta esquemáticamente la concentración de HC y CO, no quemados, en los gases de escape y oxígeno descargado del motor; la Figura 5 es un esquema para explicar una operación de absorción y liberación del NOx; la Figura 6 es un esquema que muestra el régimen de absorción de NOx; la Figura 7 es un esquema que muestra un control de la relación de aire-combustible; la Figura 8 es un flujograma que presenta una rutina de interrupciones; la Figura 9 es un flujograma para calcular un tiempo de inyección de combustible TAU; la Figura 10 es una vista general que muestra otra realización del motor de combustión interna; la Figura 11 es un gráfico que muestra una salida del sensor de la relación de aire-combustible; la Figura 12 es un flujograma para calcular un coeficiente de corrección de realimentación F; la Figura 13 es un flujograma para calcular el tiempo de inyección de combustión TAU; la Figura 14 es una vista general que muestra otra realización del motor de combustión interna; la Figura 15 es una vista general que muestra otra realización del motor de combustión interna; la Figura 16 es una vista general que muestra otra realización del motor de combustión interna; la Figura 17 es un flujograma que presenta una rutina de interrupciones; la Figura 18 es un flujograma que presenta una rutina principal; la Figura 19 es una vista general que muestra otra realización del motor de combustión interna; y la Figura 20 es un flujograma para realizar el proceso de liberación de NOx.

Modo mejor para poner en practica la invención

La Figura 1 muestra un caso en el cual la presente invención se aplica a un motor de gasolina.

Refiriéndonos a la Figura 1, la referencia 1 indica el bloque de un motor; la referencia 2 un pistón; la referencia 3 una cámara de combustión; la referencia 4 una bujía; la referencia 5 una válvula de admisión; la referencia 6 una lumbrera de admisión; la referencia 7 una válvula de escape y la referencia 8 una lumbrera de escape, respectivamente. La lumbrera de admisión 6 se conecta a una cámara de equilibrio 10 por vía de un tubo de ramificación correspondiente 9, y un inyector de combustible 11 que inyecta el combustible hacia el interior de la lumbrera de admisión 6 se une a cada tubo de ramificación 9. La cámara de equilibrio 10 se conecta a un filtro de aire 14 por un conducto de admisión 12 y un flujómetro de aire 13, y una válvula de mariposa 15 se sitúa en el conducto de admisión 12. Por otro lado, la lumbrera de escape 8 se conecta, por un colector de escape 16 y un tubo de escape 17, a una carcasa 19 que incluye en su interior el absorbente de NOx 18.

Una unidad electrónica de control 30 comprende un ordenador digital y está provista de una ROM (memoria de solo lectura) 32, una RAM (memoria de acceso aleatorio) 33, una CPU (microprocesador) 34, una acceso de entrada 35 y una acceso de salida 36, que se interconectan por un bus bidireccional 31. El flujómetro de aire 13 genera un voltaje de salida proporcional a la cantidad de aire de admisión y este voltaje de salida se alimenta, por un conversor A/D 37 al acceso de entrada 35. Un sensor de temperatura 20, que genera un voltaje de salida proporcional a la temperatura del escape, se instala en el tubo de escape 17 antes de la carcasa 19 y el voltaje de salida de este sensor de temperatura 20 se alimenta, por un conversor A/D 38, al acceso de entrada 35. Asimismo, un sensor de velocidad del motor 21, que genera un impulso de salida que expresa el régimen del motor, se conecta al acceso de entrada 35. Por otro lado, el acceso de salida 36 se conecta, por medio de los circuitos de excitación correspondientes 39 y 40, a la bujía 4 y al inyector de combustible 11, respectivamente.

En el motor de combustión interna ilustrado en la Figura 1, el tiempo de inyección de combustible TAU se calcula basado, por ejemplo, en la ecuación siguiente:

TAU = TP \cdot K

donde TP es un tiempo básico de inyección de combustible y K es un coeficiente de corrección. El tiempo básico de inyección de combustible TP presenta el tiempo de inyección de combustible necesario para poner la relación de aire-combustible de una mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor a la relación estequiométrica de aire-combustible. Este tiempo básico de inyección de combustible TP se halla por adelantado mediante experimentos y se almacena, por adelantado, en la ROM 32 en forma de gráfico, como se ilustra en la Figura 2 en función de la carga del motor Q/N (cantidad de aire de admisión Q/velocidad del motor N) y el régimen del motor N. El coeficiente de corrección K es un coeficiente para controlar la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor, y si K=1,0, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, constituye la relación estequiométrica de aire-combustible. Por el contrario, cuando K es menor que 1,0, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor alcanza un valor mayor que la relación estequiométrica de aire-combustible, o sea, se empobrece y, cuando K alcanza un valor mayor que 1,0, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se vuelve menor que la relación estequiométrica de aire-combustible, o sea, se enriquece.

Este coeficiente de corrección K se controla con arreglo al estado de funcionamiento del motor. La Figura 3 muestra una realización del control de este coeficiente de corrección K. En la realización ilustrada en la Figura 3, durante una operación de calentamiento, el coeficiente de corrección K se reduce gradualmente en la medida en que se eleva la temperatura del agua refrigerante del motor. Cuando se ha calentado el motor, el coeficiente de corrección K se mantiene a un valor constante menor que 1,0, o sea, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se mantiene como una mezcla pobre. Ulteriormente, cuando se lleva a cabo una operación de aceleración, el coeficiente de corrección K se pone, por ejemplo, a 1,0, o sea, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se pone a la relación estequiométrica de aire-combustible. Cuando se lleva a cabo una operación a plena carga, el coeficiente de corrección K alcanza un valor mayor que 1,0. O sea, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se enriquece. Según se verá en la Figura 3, en la realización ilustrada en la Figura 3, excepto en el periodo de calentamiento del motor, el tiempo de la aceleración y el tiempo de funcionamiento a plena carga, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se mantiene a una relación de aire-combustible pobre constante y, en consecuencia, la mezcla pobre de aire-combustible se quema en una mayor parte de la región de funcionamiento del motor.

La Figura 4 muestra esquemáticamente la concentración de componentes representativos en los gases de escape descargados de la cámara de combustión 3. Según se verá en la Figura 4, la concentración de HC y CO, sin quemar, en los gases de escape descargados de la cámara de combustión 3, se incrementa en la medida en que se enriquece la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada a la cámara de combustión 3, y la concentración del oxígeno O2, en los gases de escape descargados de la cámara de combustión 3, se incrementa en la medida en que se empobrece la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada a la cámara de combustión 3.

El absorbente de NOx 18, contenido en la carcasa 19 utiliza, por ejemplo, alúmina como soporte. En este soporte, se incluye por lo menos una sustancia elegida entre metales alcalinos, por ejemplo, potasio K, sodio Na, litio Li y cesio Cs; metales alcalinotérreos, por ejemplo, bario Ba y calcio Ca; metales de tierras raras, por ejemplo, lántano La e itrio Y; y metales precioso, por ejemplo platino Pt. Cuando se hace referencia a la relación entre el aire y el combustible (hidrocarburos), alimentados al conducto de admisión del motor y al conducto de escape, por delante del absorbente de NOx 18, como la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape al absorbente NOx 18, este absorbente de NOx 18 realiza la operación de absorción y liberación de NOx absorbiendo el NOx cuando la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape es pobre, mientras que libera el NOx absorbido cuando la concentración de oxígeno en el flujo de gases de escape se reduce. Obsérvese que, cuando no se alimenta combustible (hidrocarburos) o aire al conducto de escape por delante del absorbente de NOx 18, la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape coincide con la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada a la cámara de combustión 3 y, en consecuencia, en este caso, el absorbente de NOx 18 absorbe el NOx cuando la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada a la cámara de combustión 3 es pobre y libera el NOx absorbido cuando se reduce la concentración de oxígeno en la mezcla de aire-combustible alimentada a la cámara de combustión 3.

Cuando el absorbente de NOx 18, anteriormente mencionado, se sitúa en el conducto de escape del motor, este absorbente de NOx 18 realiza realmente la operación de absorción y liberación de NOx, pero existen sectores del mecanismo exacto de esta operación de absorción y liberación que no están claros. No obstante, se puede considerar que esta operación de absorción y liberación es realizada por el mecanismo ilustrado en la Figura 5. Este mecanismo se explicará empleando, como ejemplo, un caso en el cual el soporte lleva platino Pt y bario Ba, pero se obtiene un mecanismo similar aún cuando se utilice otro metal precioso, metal alcalino, metal alcalinotérreo o metal de tierras raras.

O sea, cuando el flujo de los gases de escape se empobrece considerablemente, aumenta la concentración de oxígeno en el flujo de los gases de escape. Según se ilustra en la Figura 5(A), el oxígeno O2 se deposita sobre la superficie del platino Pt en forma de O2-. Por otro lado, el NO, en el flujo de los gases de escape, reacciona con el O2- sobre la superficie del platino Pt y se convierte en NO2 (2NO + O2 - 2NO2). Ulteriormente, una parte del NO producido se oxida sobre el platino Pt y se absorbe en el absorbente. Al enlazarse al óxido de bario BaO, se difunde en el absorbente en forma de iones de ácido nítrico NO3- como se ilustra en la Figura 5(A). De este modo, se absorbe NOx en el absorbente de NOx 18.

En tanto que la concentración de oxígeno sea elevada en el flujo de los gases de escape, se produce NOx sobre la superficie del platino Pt, y en tanto que no se sature la capacidad de absorción de NOx del absorbente, el NOx es absorbido del absorbente y se producen iones de ácido nítrico NO3-. Por el contrario, cuando se reduce la concentración de oxígeno en el flujo de los gases de escape y se reduce la producción de NO2, la reacción se produce en dirección inversa (NO3- - NO2), y, por lo tanto, se liberan iones de ácido nítrico NO3- en el absorbente en forma de NO2 desde el absorbente. O sea, cuando se reduce la concentración de oxígeno en el flujo de los gases de escape, se libera NOx del absorbente de NOx 18. Según se ilustra en la Figura 4, cuando el grado de empobrecimiento del flujo de los gases de escape alcanza un nivel bajo, la concentración de oxígeno en el flujo de los gases de escape se reduce y, en consecuencia, cuando se reduce el grado de empobrecimiento del flujo de los gases de escape, se libera NOx del absorbente de NOx 18 aún cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape sea pobre.

Por otro lado, en este momento, cuando se enriquece la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada a la cámara de combustión 3 y se enriquece la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape, como se indica en la Figura 4, se descarga una gran cantidad de HC y CO sin quemar del motor y estos HC y CO sin quemar reaccionan con el oxígeno O2- sobre el platino Pt y se oxidan. Asimismo, cuando se enriquece la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape, la concentración de oxígeno en el flujo de los gases de escape se reduce extraordinariamente y, por lo tanto, se libera NO2 del absorbente. Este NO2 reacciona con HC y CO sin quemar, como se indica en la Figura 5(B) y se reduce. De este modo, cuando deja de existir NO2 sobre la superficie del platino Pt, se libera NO2 sucesivamente del absorbente. En consecuencia, cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se enriquece, el NOx se libera del absorbente de NOx 18 en un corto periodo de tiempo.

O sea, cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se enriquece, en primer lugar, reaccionan inmediatamente HC y CO sin quemar con el O2- sobre el platino Pt y se oxidan y, ulteriormente, si todavía quedan HC y CO sin quemar aún cuando se hubiera consumido el O2- sobre el platino Pt, el NOx, liberado del absorbente y el NOx descargado del motor, se reducen por acción de estos HC y CO sin quemar. En consecuencia, cuando se enriquece la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape, el NOx, absorbido en el absorbente de NOx 18, se libera en un corto periodo de tiempo y además, este NOx liberado se reduce y, por lo tanto, se puede evitar la descarga de NOx a la atmósfera. Asimismo, como el absorbente de NOx 18 actúa como catalizador de reducción, aún cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se haga estequiométrica, el NOx, liberado del absorbente de NOx 18, se puede reducir. No obstante, cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se hace estequiométrica, el NOx se libera, simplemente de un modo gradual, del absorbente de NOx 18 y, por lo tanto, es necesario un periodo de tiempo ligeramente prolongado para que se libere todo el NOx absorbido en el absorbente de NOx 18.

Cuando el grado de empobrecimiento del flujo de los gases de escape se reduce como se ha mencionado anteriormente, aún cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape sea pobre, el NOx se libera del absorbente de NOx 18. En consecuencia, para que se libere el NOx del absorbente de NOx 18, es conveniente que la concentración de oxígeno en el flujo de los gases de escape se reduzca. Obsérvese que, aún cuando el NOx se libere del absorbente de NOx 18, cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape es pobre, no se reduce el NOx en el absorbente de NOx 18 y, en consecuencia, en este caso, es necesario utilizar un catalizador que pueda reducir el NOx a la salida del absorbente de NOx 18 o proporcionar un agente reductor a la salida del absorbente de NOx 18. Como es natural, también se pueden reducir el NOx a continuación del absorbente de NOx 18 de este modo, pero es preferible que el NOx se reduzca en el absorbente de NOx 18. En consecuencia, en la realización según la presente invención, cuando el NOx se tenga que liberar del absorbente de NOx 18, la relación de aire-combustible en el flujo de los gases de escape se hace estequiométrica o se enriquece, por lo que el NOx, liberado del absorbente de NOx 18, se reduce en el absorbente de NOx 18.

La Figura 6 muestra el régimen de absorción R del NOx absorbido en el absorbente de NOx 18 cuando la relación de aire-combustible, en el flujo de los gases de escape, es pobre. Obsérvese que la abscisa T indica la temperatura del absorbente de NOx 18. En realidad, la temperatura T del absorbente de NOx 18 alcanza un nivel casi igual que la temperatura de los gases de escape que fluyen al absorbente de NOx 18. Según se verá en la Figura 6, cuando la temperatura del absorbente de NOx 18 se reduce por debajo de aproximadamente 200ºC, indicado por T1, la función de oxidación de NOx (2NO + O2 - 2NO2) se debilita y, por lo tanto, se reduce el régimen de absorción de NOx. Además, en este momento, también se debilita la operación de liberación de NOx (NO3- - NOx) y, por lo tanto, aún cuando la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape sea estequiométrica o rica, resulta imposible que se libere bien el NOx del absorbente de NOx 18. Por otro lado, cuando la temperatura T del absorbente de NOx 18 se eleva por encima de aproximadamente 500ºC, indicado por T2, el NOx, absorbido en el absorbente de NOx 18, se descompone y se libera naturalmente del absorbente de NOx 18 y, por lo tanto, se reduce el régimen de absorción de NOx. En consecuencia, el NOx es absorbido perfectamente en el absorbente de NOx 18 cuando la temperatura T del absorbente de NOx 18 está dentro de la gama de temperaturas predeterminada (T1 < T < T2).

Según se ilustra en la Figura 3, en la realización con arreglo a la presente invención, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada a la cámara de combustión 3, se enriquece en el periodo de calentamiento y en el periodo de funcionamiento a plena carga y la relación de aire-combustible se hace estequiométrica en el periodo de la aceleración, pero la mezcla pobre de aire-combustible se quema en la cámara de combustión 3 en periodos de funcionamiento del motor distintos a los indicados. En este caso, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, quemada en la cámara de combustión 3, es aproximadamente superior a 18,0. En la realización ilustrada en la Figura 1, se quema una mezcla pobre de aire-combustible que tiene una relación de aire-combustible desde aproximadamente 20 hasta 24. Cuando la relación de aire-combustible excede de 18,0, aún cuando el catalizador de triple acción tenga propiedad de reducción por debajo de una relación pobre de aire-combustible, no puede reducir suficientemente el NOx y, en consecuencia, el catalizador de triple acción no se puede utilizar para reducir el NOx bajo tal relación pobre de aire-combustible. Asimismo, como catalizador que puede reducir el NOx aún cuando la relación de aire-combustible sea superior a 18,0, existe un catalizador de CU-zeolito, pero este catalizador de CU-zeolito no ofrece resistencia al calor, por lo tanto, el empleo de este catalizador de CU-zeolito no es preferible en la práctica. En consecuencia, finalmente, no existe método para purificar el NOx cuando la relación de aire-combustible es superior a 18,0 que no sea el método de emplear el absorbente de NOx 18 que se utiliza en la presente invención.

En la realización según la presente invención, como se ha mencionado anteriormente, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible de la cámara de combustible 3 se enriquece en el periodo de funcionamiento a plena carga y la de la mezcla de aire-combustible se vuelve estequiométrica en el periodo de aceleración y, por lo tanto, se libera NOx del absorbente de NOx 18 en el periodo de funcionamiento a plena carga y en el periodo de aceleración. No obstante, cuando la frecuencia de funcionamiento a plena carga o de aceleración es baja, aún cuando se libere NOx del absorbente de NOx 18 solamente en el periodo de funcionamiento a plena carga y en el periodo de aceleración, la capacidad de absorción de NOx por el absorbente de NOx 18 se satura durante el periodo en el que se quema la mezcla pobre de aire-combustible y, por lo tanto, el NOx deja de ser absorbido por el absorbente de NOx 18. En consecuencia, en la realización según la presente invención, cuando se quema continuamente mezcla pobre de aire-combustible, como se indica en la Figura 7(A), la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se enriquece periódicamente, o la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se vuelve periódicamente estequiométrica como se indica en la Figura 7(B). Obsérvese que, en este caso, como se indica en la Figura 7(C), también es posible reducir periódicamente el grado de empobrecimiento pero, en este caso, el NOx no se reduce en el absorbente de NOx y, por lo tanto, según se ha mencionado anteriormente, el NOx se debe reducir a la salida del absorbente de NOx 18.

Según se ilustra en la Figura 7(A), observando el caso en el cual la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape se enriquece periódicamente, el periodo t2, en el cual se enriquece la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape, es mucho más corto que el periodo t1 en el cual se produce la combustión de la mezcla pobre de aire-combustible. En concreto, si bien el periodo t2, en el cual se enriquece la relación de aire-combustible del flujo de los gases de escape, dura menos de aproximadamente 10 segundos, el periodo t1, en el cual se realiza la combustión de la mezcla pobre de aire-combustible, constituye un periodo que va desde 10 minutos hasta una hora o más. O sea en otras palabras, t2 dura 50 veces o más que t1. Igualmente ocurre en los casos ilustrados en las Figuras 7(B) y 7(C).

La relación de liberación de NOx del absorbente de NOx 18 se lleva a cabo cuando se absorbe una cantidad constante de NOx en el absorbente de NOx 18; por ejemplo, cuando se absorbe NOx en una proporción equivalente al 50% de la capacidad de absorción del absorbente de NOx 18. La cantidad de NOx, absorbida en el absorbente de NOx 18, es proporcional a la cantidad de gases de escape descargados del motor y la concentración de NOx en los gases de escape. En este caso, la cantidad de gases de escape es proporcional a la cantidad de aire de admisión y la concentración de NOx, en los gases de escape, es proporcional a la carga del motor y, por lo tanto, la cantidad de NOx absorbida en el absorbente de NOx 18 es correctamente proporcional a la cantidad de aire de admisión y a la carga del motor. En consecuencia, la cantidad de NOx, absorbida en el absorbente de NOx 18, se puede calcular aproximadamente a partir del valor acumulativo del producto de la cantidad de aire de admisión por la carga del motor, pero en la realización según la presente invención, se simplifica y la cantidad de NOx, absorbida en el absorbente de NOx 17, se calcula aproximadamente a partir del valor acumulativo de la velocidad del motor.

A continuación se da una explicación de una realización de control de absorción y liberación del absorbente de NOx 18 según la presente invención, tomando como referencia la Figura 8 y la Figura 9.

La Figura 8 presenta una rutina de interrupciones ejecutada a intervalos de tiempo de tiempo predeterminados.

Refiriéndonos a la Figura 8 en primer lugar, se juzga, en el paso 100, si el coeficiente de corrección K, con respecto al tiempo básico de inyección de combustible TP, es o no menor que 1,0, o sea, si se ha quemado o no la mezcla pobre de aire-combustible. Cuando K < 1,0, o sea, cuando se ha quemado la mezcla pobre de aire-combustible, la rutina del proceso pasa al paso 101, en el cual el resultado de sumar ÓNE a la velocidad actual del motor NE se define como \SigmaNE. En consecuencia, este valor de \SigmaNE indica el valor acumulativo de la velocidad del motor NE. Ulteriormente, en el paso 102, se juzga si la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE es o no mayor que el valor constante SNE. Este valor constante SNE presenta una velocidad acumulativa del motor a partir de la cual se estima que una cantidad equivalente, por ejemplo, al 50% de la capacidad de absorción de NOx es absorbida por el absorbente de NOx 18. Cuando \SigmaNE < SNE, se completa el ciclo del proceso y cuando \SigmaNE > SNE, o sea, cuando se estima que se absorbe NOx en una cantidad equivalente al 50% de la capacidad de absorción de NOx del absorbente de NOx 18, la rutina del proceso pasa al paso 103. En el paso 103, se juzga si la temperatura del escape T es o no menor que un valor constante T1, por ejemplo 200ºC. Cuando T < T1, se completa el ciclo del proceso y cuando T > T1, la rutina del proceso pasa al paso 104, en el cual se establece el señalizador de liberación de NOx. Cuando se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, según se mencionará más adelante, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se enriquece.

En consecuencia, en el paso 105, el valor de contaje C se incrementa exactamente en "1". Ulteriormente, en el paso 106, se juzga si el valor de contaje C es o no mayor que un valor constante C0, o sea, si han transcurrido o no, por ejemplo, cinco segundos. Cuando C < C0, se completa la rutina del proceso, y cuando C alcanza un valor mayor que C0, la rutina del proceso prosigue al paso 107, en el cual se repone el señalizador de liberación NOx al estado original. Cuando se repone el señalizador de liberación de NOx, según se mencionará más adelante, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, cambia de mezcla rica a mezcla pobre y, por lo tanto, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, se enriquece durante cinco segundos. Ulteriormente, en el paso 108, la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE y el valor de contaje C se ponen a cero.

Por otro lado, en el paso 100, cuando se decide que K > 1,0, o sea, cuando la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, es la relación estequiométrica de aire-combustible o mezcla rica, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 109, en el cual se juzga si continúa o no el estado de K > 1,0 durante un tiempo constante, por ejemplo de 10 segundos. Cuando no continúa el estado de K > 1,0 durante el tiempo predeterminado se completa el ciclo del proceso, y cuando continúa el estado de K > 1,0 durante el tiempo predeterminado la rutina del proceso prosigue hasta el paso 110, en el cual la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE se pone a cero.

O sea, cuando continúa durante aproximadamente diez segundos el periodo en el cual la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, se vuelve estequiométrica o se enriquece, se puede considerar que se ha liberado la mayor parte del NOx absorbido en el absorbente de NOx 18 y, en consecuencia, en este caso, la velocidad acumulativa del motor ÓNE se pone a cero en el paso 110. Asimismo, en el paso 103, cuando T < T1, aún cuando la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, sea una mezcla rica, la temperatura del absorbente de NOx 18 será baja y, por lo tanto, no se libera NOx del absorbente de NOx 18. En consecuencia, cuando T < T1, el proceso se retarda hasta que T es igual o mayor que T1, y cuando T alcanza un valor igual o mayor que T1, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, se enriquece.

La Figura 9 muestra una rutina de cálculo del tiempo de inyección de combustible TAU. Esta rutina se ejecuta de una forma repetida.

Refiriéndonos en primer lugar a la Figura 9, en el paso 200, se calcula un tiempo básico de inyección de combustible TP a partir de un gráfico indicado en la Figura 2. Ulteriormente, en el paso 201, se juzga si el estado de funcionamiento es o no un estado en el cual se debiera llevar a cabo la combustión de mezcla pobre de aire-combustible. Cuando un estado de funcionamiento en el cual debiera llevarse a cabo la combustión de mezcla pobre de aire-combustible, o sea, en el periodo de calentamiento del motor, en el periodo de aceleración o en el periodo de funcionamiento a plena carga, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 202, en el cual se calcula el coeficiente de corrección K. En el periodo de calentamiento del motor, este coeficiente de corrección K está en función de la temperatura del agua refrigerante del motor y se reduce en la medida en que se eleva la temperatura del agua refrigerante del motor dentro de una gama indicada por K > 1,0. Asimismo, en el periodo de aceleración, el coeficiente de corrección K se pone a 1,0, y en el periodo de funcionamiento a plena carga, el coeficiente de corrección K se pone a un valor mayor que 1,0. Ulteriormente, en el paso 203, el coeficiente de corrección K se vuelve Kt y, en consecuencia, en el paso 204, se calcula el tiempo de inyección de combustible TAU (= TP \cdot Kt). En este momento, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, se vuelve estequiométrica o enriquece.

Por otro lado, en el paso 201, cuando se juzga que el estado de funcionamiento es un estado en el cual se debería llevar a cabo la combustión de mezcla pobre de aire-combustible, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 205, en el cual se juzga si se ha fijado o no el señalizador de liberación de NOx. Cuando no se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 206, en el cual el coeficiente de corrección K se pone, por ejemplo, a 0,6 y, ulteriormente, en el paso 207, el coeficiente de corrección K cambia a Kt y, entonces, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 204. En consecuencia, en este periodo, una mezcla pobre de aire-combustible se alimenta al cilindro del motor. Por otro lado, cuando se decide, en el paso 205, que se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 208, en el cual el valor KK, preliminarmente determinado, cambia a Kt y, en consecuencia, la rutina del proceso pasa al paso 204. Este valor KK es un valor comprendido aproximadamente entre 1,1 y 1,2, con el cual la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, alcanza aproximadamente un valor entre 12,0 y 13,5. En consecuencia, en ese momento, se alimenta al cilindro del motor mezcla rica de aire-combustible, por lo que se libera el NOx absorbido en el absorbente de NOx 18. Obsérvese que, en la liberación de NOx, cuando la mezcla de aire-combustible se vuelve estequiométrica, el valor de KK se pone a 1,0.

La Figura 10 indica otra realización. En esta realización, los elementos componentes iguales que los ilustrados en la Figura 1 se indican con los mismos números de referencia.

Según se ilustra en la Figura 10, en esta realización, un sensor de relación de aire-combustible 22, que puede detectar la relación de aire-combustible en una amplia gama, se sitúa en el colector de escape 16. Este sensor de relación de aire-combustible 22 genera un voltaje de salida V con arreglo a la relación de aire-combustible (A/F), como se indica en la Figura 11. En consecuencia, la relación de aire-combustible se puede conocer a partir de este voltaje de salida V. El voltaje de salida V se alimenta, por medio del conversor A/D 41, al acceso de entrada 35, como se indica en la Figura 10.

En la realización ilustrada en la Figura 1, el valor del coeficiente de corrección K se controla en circuito abierto, en consecuencia, existe el riesgo de que la relación pobre de aire-combustible, en la combustión de la mezcla pobre de aire-combustible y en la relación rica de aire-combustible, con liberación de NOx, se desvíe de las relaciones de aire-combustible normales debido a envejecimiento. En la realización ilustrada en la Figura 10, la relación de aire-combustible se somete a control de realimentación empleando el sensor de relación de aire-combustible 22, por lo que estas relaciones de aire-combustible pobre y rica se hacen coincidir siempre con las relaciones normales de aire-combustible.

O sea, según se ilustra en la Figura 10, cuando se utiliza el sensor de relación de aire-combustible 22, el tiempo de inyección de combustible TAU se calcula basado en la ecuación siguiente:

TAU = TP \cdot K \cdot F \cdot G

En este caso, el tiempo básico de inyección de combustible TP y el coeficiente de corrección K son iguales que los empleados en las realizaciones ilustradas en las Figuras 1 a 9, y de nuevo se añade un coeficiente de corrección de realimentación F y un coeficiente de aprendizaje G. Este coeficiente de corrección de realimentación F fluctúa de manera que la relación de aire-combustible coincida con la relación de aire-combustible de referencia basada en el voltaje de salida V del sensor de relación de aire-combustible 22 y se cambia el coeficiente de aprendizaje G de manera que se produzca una fluctuación en torno a 1,0. Obsérvese que, también en esta realización, la rutina ilustrada en la Figura 8 se emplea para controlar el señalizador de liberación de NOx.

La Figura 12 muestra una rutina para calcular el coeficiente de corrección de realimentación F, cuya rutina es ejecutada por interrupción a intervalos de tiempo predeterminados.

Refiriéndonos a la Figura 12, en primer lugar, en el paso 300, se juzga si se ha fijado o no el señalizador de liberación de NOx. Si no se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 301, en el cual se calcula una relación de referencia de aire-combustible (A/F)0 correspondiente al coeficiente de corrección K. Ulteriormente, en el paso 302, se calcula la relación actual de aire-combustible (A/F) a partir del voltaje de salida V del sensor de relación de aire-combustible 22. Ulteriormente, en el paso 303, se compara la relación de referencia de aire-combustible (A/F)0 con la relación presente de aire-combustible (A/F). Cuando (A/F)0 > (A/F), la rutina del proceso prosigue hasta el paso 304, en el cual el valor constante á se resta del coeficiente de corrección de realimentación F. En consecuencia, se reduce el tiempo de inyección de combustible TAU y, por lo tanto, aumenta la relación de aire-combustible. Por el contrario, cuando (A/F)0 < (A/F), la rutina del proceso prosigue hasta el paso 305, en el cual el valor constante á se suma al coeficiente de corrección de realimentación F. En consecuencia, se prolonga el tiempo de inyección de combustible TAU y, por lo tanto, se reduce la relación de aire-combustible. De este modo, la relación de aire-combustible (A/F) se mantiene a la relación de referencia a aire-combustible (A/F)0.

Subsiguientemente, en el paso 306, el valor medio en el periodo predeterminado del coeficiente de corrección de realimentación F se define como el coeficiente de aprendizaje G. Por otro lado, en el paso 300, cuando se decide que se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 307, en el cual el coeficiente de corrección de realimentación F se fija a 1,0.

La Figura 13 presenta una rutina de cálculo del tiempo de inyección de combustible TAU, cuya rutina se ejecuta de una forma repetida. Esta rutina es igual que la rutina ilustrada en la Figura 9, excepto en lo que se refiere al paso 404.

O sea, refiriéndonos a la Figura 13, en primer lugar, en el paso 400, el tiempo básico de inyección de combustible TP se calcula a partir del gráfico ilustrado en la Figura 2. Ulteriormente, en el paso 401 se juzga si el estado de funcionamiento es o no un estado en el cual debiera llevarse a cabo la combustión de mezcla pobre de aire-combustible. Cuando el estado de funcionamiento no es un estado en el cual debiera llevarse a cabo la combustión de mezcla pobre de aire-combustible, o sea, en el periodo de calentamiento del motor, en el periodo de aceleración o en el periodo de funcionamiento a plena carga, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 402, en el cual se calcula el coeficiente de corrección K. Ulteriormente, en el paso 403, el coeficiente de corrección K se pone a Kt y, subsiguientemente, en el paso 404, se calcula el tiempo de inyección de combustible TAU (=TP \cdot Kt \cdot F \cdot G). En este momento, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, se vuelve estequiométrica o se enriquece.

Por otro lado, cuando se juzga, en el paso 401, que el estado de funcionamiento es un estado en el cual debiera llevarse a cabo la combustión de mezcla pobre de aire-combustible, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 405, en el cual se juzga si se ha fijado o no el señalizador de liberación de NOx. Si no se ha fijado el señalizado de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 406, en el cual el coeficiente de corrección K cambia, por ejemplo, a 0,6 y, ulteriormente, después de haberse puesto el coeficiente de corrección K a Kt en el paso 407, la rutina del proceso vuelve al paso 404. En consecuencia, en este momento, la mezcla pobre de aire-combustible se alimente al cilindro del motor. Por otro lado, cuando se decide, en el paso 405, que se ha fijado el señalizado de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 408, en el cual el valor KK, determinado preliminarmente, se pone a Kt y, subsiguientemente, la rutina del proceso vuelve al paso 404. Este valor KK es un valor de aproximadamente 1,1 a 1,2. En consecuencia, en este momento, se alimenta una mezcla rica de aire-combustible al cilindro del motor, por lo que se libera el NOx absorbido en el absorbente de NOx 18.

Según se ha mencionado anteriormente, el coeficiente de aprendizaje G expresa una valor medio del coeficiente de corrección de realimentación F en el periodo predeterminado. Este coeficiente de corrección de realimentación F fluctúa originalmente entorno a 1,0. Por ejemplo, cuando se supone que se acumula un depósito en la boca de la tobera del inyector de combustible 11, el coeficiente de corrección de realimentación F alcanza un valor mayor que 1,0 para mantener la relación de aire-combustible (A/F) a la relación de referencia de aire-combustible (A/F)0. De este modo, cuando el coeficiente de corrección de realimentación F alcanza un valor mayor que 1,0, el coeficiente de aprendizaje G se eleva conjuntamente y, por lo tanto, el coeficiente de corrección de realimentación F fluctúa siempre en torno a 1,0. En consecuencia, en este caso, cuando el coeficiente de corrección de realimentación F se fija a 1,0, la relación de aire-combustible (A/F) coincide con la relación de referencia de aire-combustible (A/F)0 correspondiente al coeficiente de corrección K. En la realización ilustrada en la Figura 10, según se muestra en la Figura 12, cuando se fija el señalizador de liberación de NOx, el coeficiente de corrección de realimentación F se fija a 1,0. Por consiguiente, en este momento, la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, alimentada al cilindro del motor, se pone coincidiendo correctamente con la relación de aire-combustible correspondiente a KK.

La Figura 14 presenta otra realización. En esta realización, un lado de salida de la carcasa 19 se conecta, por el tubo de escape 23, con un convertidor catalítico 25 que incluye un catalizador de triple acción 24. Este catalizador de triple acción 24 exhibe una alta eficacia de purificación con respecto a CO, HC y NOx, cuando la relación de aire-combustible se mantiene a aproximadamente la relación estequiométrica según es sabido, pero este catalizador de triple acción 24 tiene una alta eficacia de purificación con respecto a NOx, aún cuando la relación de aire-combustible se hubiera enriquecido en cierto grado. En la realización ilustrada en la Figura 14, se sitúa un catalizador de triple acción 24 a continuación del absorbente de NOx 18 para purificar el NOx utilizando esta característica.

O sea, según se ha mencionado anteriormente, cuando la relación de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible alimentada al cilindro del motor se enriquece para liberar NOx del absorbente de NOx 18, el NOx, absorbido en el absorbente de NOx 18, se libera bruscamente del absorbente de NOx 18. En este momento, aunque el NOx se reduce por liberación, existe la posibilidad de que no se reduzca todo el NOx. No obstante, cuando el catalizador de triple acción 24 se sitúa a continuación del absorbente de NOx 18, el NOx, que no se ha reducido en la liberación, se reduce por acción del catalizador de triple acción 24. En consecuencia, situando el catalizador de triple acción 24 a continuación del absorbente de NOx 18, podrá mejorar aún más el comportamiento de purificación de NOx.

La Figura 15 muestra otra realización. En esta realización, otro conversor catalítico 27, que incluye un catalizador de triple acción 26, se sitúa entre el colector de escape 16 y el tubo de escape 17. De este modo, cuando el catalizador de triple acción 26 se sitúa próximo a la lumbrera de escape 8, el catalizador de triple acción 26 se pone en contacto con los gases de escape que tienen una temperatura más elevada si se compara con el absorbente de NOx 18 y el catalizador de triple acción 24 y, por lo tanto, la temperatura del catalizador de triple acción 26 se eleva bruscamente después del arranque del motor, si se compara con el absorbente de NOx 18 y el catalizador de triple acción 24. En consecuencia, en el catalizador de triple acción 26, se puede purificar en HC y el CO que no se han quemado y se han generado en gran cantidad durante el periodo de calentamiento del motor, mediante el catalizador de triple acción 26 poco después del arranque del motor.

En las realizaciones anteriormente mencionadas, como absorbente de NOx se utiliza un absorbente de NOx 18 en el cual por lo menos una sustancia elegida entre metales alcalinos, metales alcalinotérreos, metales de tierras raras y metales preciosos se dispone sobre el soporte de alúmina. No obstante, es posible emplear un óxido compuesto de un metal alcalinotérreo con cobre, o sea un absorbente de NOx de sistema Ba-Cu-O, en lugar de emplear el referido absorbente de NOx 18. Como el referido óxido compuesto del metal alcalinotérreo con cobre, se puede emplear, por ejemplo, MnO2 \cdot BaCuO2. En este caso, se pueden añadir platino Pt o cerio Ce.

En este absorbente de NOx del sistema MnO2 \cdot BaCuO2, el cobre Cu realiza la misma función catalítica que la del platino Pt del absorbente de NOx 18 mencionado anteriormente. Cuando la relación de aire-combustible es pobre, el NOx es oxidado por cobre Cu (2NO + O2 - 2NO2) y difundido en el absorbente en forma de iones de ácido nítrico en NO3-.

Por otro lado, cuando se enriquece la relación de aire-combustible, se libera igualmente NOx del absorbente y este NOx se reduce por la acción catalítica del cobre CU. No obstante, la fuerza de reducción de NOx del cobre Cu es más débil si se compara con la fuerza de reducción de NOx del platino Pt y, en consecuencia, cuando se emplea absorbente del sistema Ba-Cu-O, una cantidad de NOx que no se reduce en la liberación de NOx, aumenta ligeramente si se compara con el absorbente de NOx 18 anteriormente mencionado. En consecuencia, cuando se emplea absorbente del sistema Ba-Cu-O, como se indica en la Figura 14 y en la Figura 15, el catalizador de triple acción 24 se sitúa preferiblemente a continuación del absorbente.

La Figura 16 y la Figura 19 muestran un caso en el cual la presente invención se aplica a un motor diesel. Obsérvese que, en la Figura 16 y en la Figura 19, los elementos componentes que son iguales a los de la Figura 1 se indican con los mismos números de referencia.

En el motor diesel, normalmente, en todos los estados de funcionamiento, la combustión se realiza en un estado en el cual la relación de exceso de aire es superior a 1,0, o sea, la relación media de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, en la cámara de combustión 3, es pobre. En consecuencia, el NOx descargado en este momento es absorbido en el absorbente de NOx 18. Por otro lado, para que el NOx se libere en el absorbente de NOx 18, la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape al absorbente de NOx 18 se tiene que enriquecer. En este caso, en la realización ilustrada en la Figura 6, la relación media de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible en la cámara de combustión 3 se enriquece, por lo que se enriquece también la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape al absorbente de NOx 18. En la realización ilustrada en la Figura 19, la relación media de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, en la cámara de combustión 3, se empobrece y el hidrocarburo se alimenta al conducto de escape del motor por delante del absorbente de NOx 18, por lo que se enriquece la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape del absorbente de NOx 18.

Refiriéndonos a la Figura 16, en esta realización, se utiliza un sensor de carga 51 que genera un voltaje de salida proporcional a la magnitud de recorrido del pedal del acelerador 50 y el voltaje de salida de este sensor de carga 51 se alimenta, por medio del conversor A/D 52, al acceso de entrada 35. En esta realización también se dispone una válvula de mariposa 53 en el conducto de admisión 12, cuya válvula de mariposa 53 se conecta a un diafragma 55 de un dispositivo de diafragma de vacío 54. Una cámara de vacío 56 del dispositivo de diafragma de vacío 54 se abre selectivamente a la atmósfera o a un depósito de vacío 58 por medio de una válvula electromagnética de conmutación 57, mientras que el acceso de salida 36 de la unidad electrónica de control 30 se conecta a la válvula electromagnética de conmutación 57 por un circuito de excitación 59. Con respecto a la válvula electromagnética de conmutación 57, se controla la relación entre el instante en el cual la cámara de vacío de diafragma 56 se comunica con la atmósfera y el instante en el cual se comunica con el depósito de vacío, o sea, la relación de trabajo DUTY. Según aumenta esta relación de trabajo DUTY, se reduce el grado de apertura de la válvula de mariposa 53.

En esta realización, para que se libere NOx del absorbente de NOx 18, la cantidad de inyección del inyector de combustible 11 tiene que aumentar exclusivamente una cantidad constante ÄQ con respecto a la cantidad de inyección necesaria para lograr la combustión mejor y, simultáneamente, la válvula de mariposa 53 se abre hasta un grado de apertura predeterminado de manera que la relación media de aire-combustible de la mezcla de aire-combustible, en la cámara de combustión 3, se enriquece. O sea, cuando la cantidad de inyección procedente del inyector de combustible 11 aumenta solamente en la cantidad constante \DeltaQ con respecto a la cantidad de inyección necesaria para obtener la combustión mejor, esta cantidad ligeramente incrementada \DeltaQ no se quema bien y se descarga al interior de la lumbrera de escape 8 en forma de HC y CO sin quemar. Asimismo, en este momento, la cantidad de aire alimentado a la cámara de combustión 3 se reduce por la apertura de la válvula de mariposa 53 y, por lo tanto, la relación de aire-combustible de los gases de escape descargados al interior de la lumbrera de escape 8 se enriquece. En consecuencia, la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape que fluyen al absorbente de NOx 18 se enriquece y, por lo tanto, se libera NOx del absorbente de NOx 18. La cantidad \DeltaQ de aumento de combustible y el grado de apertura de la válvula de mariposa 53 para que se libere NOx del absorbente de NOx 18, se hallan preliminarmente por experimentación.

La Figura 17 muestra una rutina de interrupciones ejecutada a intervalos de tiempo predeterminados para ejecutar el control anteriormente mencionado.

Refiriéndonos a la Figura 17, en primer lugar, en el paso 500, un resultado obtenido sumando \SigmaNE a la velocidad actual el motor NE se define como \SigmaNE. En consecuencia, este \SigmaNE indica el valor acumulativo de la velocidad del motor NE. Ulteriormente, en el paso 501, se juzga si la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE es o no mayor que el valor predeterminado SNE. Este valor predeterminado SNE indica la velocidad acumulativa del motor a partir de la cual se calcula que el NOx, en una cantidad equivalente, por ejemplo, al 50% de la capacidad de absorción de NOx del absorbente de NOx 18 es absorbido en el mismo. Cuando \SigmaNE < SNE, se completa el ciclo del proceso, y cuando \SigmaNE > SNE, o sea, cuando se estima que se ha absorbido NOx en una cantidad equivalente al 50% de la capacidad de absorción de NOx del absorbente de NOx 18, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 502. En el paso 502, se juzga si la temperatura del escape T es o no menor que el valor predeterminado T1, por ejemplo, 200ºC. Cuando T < T1, se completa el ciclo del proceso, y cuando T > T1, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 503, en el cual se fija el señalizador de liberación de NOx. Cuando se fija el señalizador de liberación de NOx, según se mencionará más adelante, aumenta la cantidad de inyección de combustible y la válvula de mariposa 53 se abre hasta el grado de apertura constante.

Ulteriormente, en el paso 504, el valor de contaje C se incrementa exactamente en "1". Ulteriormente, en el paso 505, se juzga si el valor de contaje C ha llegado o no a ser mayor que el valor predeterminado C0, o sea, si han transcurrido o no por ejemplo 5 segundos. Cuando C < C0, se completa la rutina del proceso, y cuando C llega a ser mayor que C0, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 506, en el cual se repone el señalizador de liberación de NOx. Cuando se repone el señalizador de liberación de NOx, según se mencionará más adelante, se detiene la operación de incremento de la cantidad de inyección de combustible y la válvula de mariposa 53 se abre totalmente. En consecuencia, la relación de aire-combustible del gas del escape que fluye al absorbente de NOx 18 se enriquece durante 5 segundos. Ulteriormente, en el paso 507, la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE y el valor de contaje C se pone a cero.

La Figura 18 muestra una rutina principal.

Refiriéndonos a la Figura 18 en primer lugar, en el paso 600, la cantidad de inyección de combustible Q se calcula basada en las señales de salida procedentes del sensor de velocidad del motor 21 y del sensor de carga 51. Ulteriormente se juzga, en el paso 601, si se ha fijado o no el señalizador de liberación de NOx. Cuando no se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 607, en el cual la relación de trabajo DUTY se pone a cero y, ulteriormente, la rutina del proceso vuelve al paso 605, en el cual se lleva a cabo el control de la válvula de mariposa 53. En este momento, la relación de trabajo de DUTY es de cero, y por lo tanto, la válvula de mariposa 53 queda retenida en estado totalmente abierto. Ulteriormente, en el paso 606, se lleva a cabo el proceso de inyección de combustible y la cantidad de inyección, en este momento, constituye la cantidad de inyección Q calculada en el paso 600.

Por otro lado, cuando se decide, en el paso 601, que se ha fijado el señalizador de liberación de NOx, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 602, en el cual se calcula el valor de incremento de la cantidad de inyección \DeltaQ. Subsiguientemente, en el paso 603, el valor de incremento \DeltaQ se suma a la cantidad de inyección Q para obtener una nueva cantidad de inyección Q. Ulteriormente, en el paso 604, se calcula relación de trabajo DUTY. Después, en el paso 605, la válvula de mariposa 53 se abre hasta llegar al grado de apertura determinado por la relación de trabajo DUTY y, subsiguientemente, en el paso 606, el combustible se inyecta desde el inyector de combustible 11 con arreglo a la cantidad de inyección Q calculada en el paso 603.

En la realización ilustrada en la Figura 19, una válvula de alimentación de agente reductor 60 se sitúa en el tubo de escape 17, cuya válvula de alimentación de agente reductor 60 se conecta con un depósito de agente reductor 62 por vía de una bomba de alimentación 61. El acceso de salida 36 de la unidad electrónica de control 30 se conecta a la válvula de alimentación de agente reductor 60 y a la bomba de alimentación 61 por los circuitos de excitación 63 y 64, respectivamente. En el depósito de agente reductor 62, un hidrocarburo, por ejemplo gasolina, isoctano, hexano, heptano, aceite ligero, queroseno o su equivalente o un hidrocarburo como son el butano, propano o similar, se deposita en estado líquido.

En esta realización, normalmente la mezcla de aire-combustible en la cámara de combustión 3 se quema en un estado de exceso de aire, o sea, en un estado en el cual la relación media de aire-combustible es pobre. En este momento, el NOx descargado del motor es absorbido en el absorbente de NOx 18. Cuando se tiene que liberar NOx del absorbente de NOx 18, se activa la bomba de alimentación 61 y, al mismo tiempo, se abre la válvula de alimentación de agente reductor 60, por lo que el hidrocarburo depositado en el depósito de agente reductor 62 se alimenta desde la válvula de alimentación de agente reductor 60 al tubo de escape 17 durante un periodo predeterminado, por ejemplo de unos 5 segundos a 20 segundos. La cantidad de alimentación de hidrocarburo en este momento se determina de manera que la relación de aire-combustible del flujo de gases de escape que fluyen al absorbente de NOx 18 sea rica. En consecuencia, en este momento, se libera NOx del absorbente de NOx 18.

La Figura 20 presenta una rutina para ejecutar el proceso de liberación de NOx, cuya rutina se ejecuta por interrupción en cada intervalo de tiempo predeterminado.

Refiriéndonos a la Figura 20, en primer lugar, en el paso 700, un resultado obtenido sumando \SigmaNE a la velocidad actual del motor NE se define como \SigmaNE. Por consiguiente, ese \SigmaNE indica el valor acumulativo de la velocidad del motor NE. Ulteriormente, en el paso 701, se juzga si la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE es o no mayor que el valor predeterminado SNE. Este valor predeterminado SNE indica una velocidad acumulativa del motor a partir de la cual se estima que se ha absorbido NOx en una cantidad equivalente, por ejemplo, del 50% de la capacidad de absorción de NOx del absorbente de NOx 18. Cuando \SigmaNE < SNE, se completa el ciclo del proceso, y cuando ÄNE > SNE, o sea, cuando se estima que se ha absorbido NOx en una cantidad equivalente al 50% de la capacidad de absorción de NOx del absorbente NOx 18, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 702. En el paso 702 se juzga si la temperatura del escape T es o no menor que el valor predeterminado T1, por ejemplo, 200ºC. Cuando T < T1, se completa el ciclo del proceso, y cuando T > T1, la rutina del proceso prosigue hasta el paso 703, en el cual la bomba de alimentación 61 funciona durante un periodo predeterminado, por ejemplo del orden de 5 segundos a 20 segundos. Ulteriormente, en el paso 704, la válvula de alimentación de agente reductor 60 se abre durante un periodo predeterminado, por ejemplo aproximadamente 5 segundos a 20 segundos y, subsiguientemente, en el paso 705, la velocidad acumulativa del motor \SigmaNE se pone a cero.

Según se ha mencionado anteriormente, cuando se reduce la temperatura, el absorbente de NOx 18 no puede absorber NOx. No obstante, en todas las realizaciones mencionadas anteriormente, los gases del escape fluyen siempre al absorbente de NOx 18 durante el funcionamiento del motor y, por lo tanto, el absorbente de NOx 18 se mantiene a una temperatura relativamente elevada. En consecuencia, es posible hacer que el NOx, generado durante el funcionamiento del motor, sea absorbido en el absorbente de NOx 18 perfectamente.

Lista de números de referencia

3	Cámara de combustión;
5	Válvula de admisión;
7	Válvula de escape;
17,23	Tubos de escape;
18	Absorbente de NOx;
20	Sensor de temperatura; y
24,26	Catalizadores de triple acción

Claims

1. Dispositivo de purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna (1) de un gas quemado pobre que comprende un absorbente de NOx (18) situado en un conducto de escape (17) de dicho motor (1), en el cual los gases del escape fluyen continuamente al absorbente de NOx (18) durante un funcionamiento de dicho motor (1), en el que dicho absorbente (18) comprende un catalizador, y absorbe NOx cuando los gases de escape son pobres y se libera dicho NOx absorbido cuando se reduce la concentración de oxígeno de los gases de escape, de manera que cuando los gases de escape son ricos o la relación aire-combustible es estequiométrica, reaccionan HC y CO sin quemar en los gases de escape con el NOx liberado para reducir de este modo el NOx.