ES2215866T3 - Sistema de ayuda a la regeneracion de un filtro de particulas integrado en la linea de escape de un motor diesel de vehiculo automovil. - Google Patents

Sistema de ayuda a la regeneracion de un filtro de particulas integrado en la linea de escape de un motor diesel de vehiculo automovil.

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Abstract

Sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en la línea de escape de un motor Diesel de vehículo automóvil, que consta de: - Medios (18) de adquisición de datos relativos a las condiciones de uso del vehículo, y - medios (18) de análisis de dichos datos para detectar el tipo de rodaje del vehículo más favorable al desarrollo de la regeneración con el fin de que se produzca ésta, caracterizada porque los medios de análisis (18) están adaptados para regir el funcionamiento de medios (14) de alimentación común en carburante de los cilindros del motor con el fin de desencadenar la fase de regeneración del filtro de partículas mediante combustión de las partículas captadas por el mismo, desencadenando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de expansión, porque los medios de análisis (18) están adaptados para identificar el tipo de rodaje actual del vehículo de entre los tipos de rodaje en ciudad, en carretera, en montaña o en autopista y porque los medios de análisis (18) están adaptados para calcular el criterio de rodaje instantáneo del vehículo según la relación Cr inst = V (1 + k Pp) en la que Cr inst: Criterio de rodaje instantáneo V: Velocidad del vehículo Pp: Posición del pedal del acelerador K: Factor de corrección, para igualar este criterio de rodaje instantáneo y para compararlo con umbrales predeterminados correspondientes a los diferentes tipos de rodaje con el fin de determinar el tipo de rodaje actual.

Description

Sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en la línea de escape de un motor diesel de vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a un sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en la línea de escape de un motor Diesel de vehículo automóvil.
Se sabe que la reducción de las emisiones contaminantes inherentes al funcionamiento de los motores de vehículos automóviles y en particular de los motores Diesel constituye una constante preocupación para los fabricantes.
Se han desarrollado ya diferentes sistemas en el ámbito de la técnica para reducir el nivel de esas emisiones contaminantes, concretamente utilizando un filtro de partículas integrado en la línea de escape.
Se conoce por ejemplo, a través del documento EP-A-0 859 132, un sistema conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Sin embargo, la gestión del funcionamiento del filtro, y en particular la gestión de su regeneración, sigue planteando problemas.
El objeto de la invención es por lo tanto resolver estos problemas.
A este fin, la invención tiene por objeto un sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en la línea de escape de un motor Diesel de vehículo automóvil, que consta de:
-
medios de adquisición de datos relativos a las condiciones de utilización del vehículo, y
-
medios de análisis de dichos datos para detectar el tipo de rodaje del vehículo que favorezca más el proceso de la regeneración para que se produzca la misma, caracterizado porque los medios de análisis están adaptados para regir el funcionamiento de medios de alimentación común en carburante con los cilindros del motor con el fin de que se inicie la fase de regeneración del filtro de partículas mediante la combustión de las partículas captadas por el mismo, desencadenando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de expansión, porque los medios de análisis están adaptados para identificar el tipo de rodaje actual del vehículo de entre los tipos de rodaje en ciudad, en carretera, en montaña o en autopista y porque los medios de análisis están adaptados para calcular un criterio de rodaje instantáneo del vehículo, según la relación:
Cr inst = V (1 + k Pp)
en la que
Cr inst: Criterio de rodaje instantáneo
V: Velocidad del vehículo
Pp: Posición del pedal del acelerador
K: Factor de corrección,
para igualar este criterio de rodaje instantáneo y para compararlo con umbrales predeterminados correspondientes a los diferentes tipos de rodaje con el fin de determinar el tipo de rodaje actual.
La invención se comprende mejor al leer la descripción que sigue, que se hace únicamente a título de ejemplo y en relación con los dibujos, en los que:
- la figura 1 es el esquema sinóptico de un motor Diesel de vehículo automóvil y de los diferentes órganos asociados al mismo, y
- la figura 2 muestra la expansión de un tipo de rodaje
En efecto, en la figura 1 aparece representado un motor Diesel de vehículo automóvil que se indica con la referencia general 1.
Dicho motor Diesel está asociado a medios de admisión de aire en entrada al mismo, que se indican con la referencia general 2.
Este motor está asociado en salida del mismo a una línea de escape que se indica con la referencia general 3.
Igualmente, existen medios de reciclaje de gas de escape del motor en entrada al mismo, que se indican con la referencia general 4.
Dichos medios se hallan interpuestos por ejemplo entre la salida del motor y los medios 2 de admisión de aire al mismo.
La línea de escape puede igualmente estar asociada a un turbocompresor indicado con la referencia general 5, y más concretamente a la porción de turbina del mismo, como es habitual.
Por último, la línea de escape lleva un catalizador de oxidación indicado con la referencia general 6, dispuesto más arriba de un filtro de partículas indicado con la referencia general 7 y situado en la línea de escape.
El motor se halla así mismo asociado a un sistema de alimentación común en carburante con los cilindros del mismo. Este sistema se indica en la figura con la referencia general 8 y lleva, por ejemplo, inyectores a alta presión accionados eléctricamente asociados a los cilindros.
Por supuesto, se pueden considerar otros sistemas de alimentación a alta presión, como por ejemplo inyectores-bombas.
En el ejemplo de ejecución que aparece en el dibujo, se trata de un motor de cuatro cilindros que lleva por consiguiente cuatro inyectores accionados eléctricamente, respectivamente 9, 10, 11 y 12.
Estos diferentes inyectores están asociados por ejemplo a una batería de alimentación común en carburante indicada con la referencia general 13, que se halla conectada a medios de alimentación en carburante indicados con la referencia general 14, y que incluyen por ejemplo una bomba a alta presión.
Dichos medios de alimentación están conectados a un depósito de carburante indicado con la referencia general 15, y por ejemplo a medios que suministran a este carburante un aditivo que se deposita sobre el filtro de partículas para bajar la temperatura de combustión de las partículas captadas por dicho filtro.
De hecho, este aditivo puede, por ejemplo, estar contenido en un depósito auxiliar indicado con la referencia general 16 asociado al depósito de carburante 15 para permitir la inyección de una cierta cantidad de este aditivo al carburante.
Se puede utilizar así mismo otros medios para bajar dicha temperatura, como por ejemplo un filtro de partículas catalizado.
Por último, este motor y los diferentes órganos que se acaban de describir se hallan también asociados a medios de control de su funcionamiento indicados en la ilustración con la referencia general 17, que constan por ejemplo de cualquier computador apropiado 18 asociado a medios de almacenaje de información 19, y conectados en entrada a diferentes medios de adquisición de información relativa a diferentes parámetros de funcionamiento de este motor y de estos órganos, estando adaptado en tal caso dicho computador para controlar el funcionamiento de los medios de admisión, de los medios de reciclaje, del turbocompresor y/o del sistema de alimentación para controlar el funcionamiento del motor, y en particular el par originado por el mismo en condiciones normales de rodaje del vehículo.
Así pues, por ejemplo, el computador va conectado a un captador de presión diferencial 20 en los bornes del catalizador y del filtro de partículas, respectivamente 6 y 7, a captadores de temperatura 21, 22 y 23, respectivamente más arriba del catalizador, entre este catalizador y el filtro de partículas y más abajo de este filtro de partículas en la línea de escape.
El captador de presión 20 puede también conectarse a los bornes del filtro únicamente.
El computador puede igualmente recibir información del contenido de los gases de escape a partir de una sonda Lambda, indicada en esta figura con la referencia general 24, integrada en la línea de escape.
En salida, este computador está adaptado para regir los medios de admisión de aire, los medios de reciclaje de gas de escape, el turbocompresor, los medios de añadido del aditivo al carburante, los medios de alimentación en carburante de la batería común y los diferentes inyectores asociados a los cilindros del motor.
Más concretamente, este computador está adaptado para que se inicie la fase de regeneración del filtro de partículas por combustión de las partículas captadas por el mismo desencadenando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de expansión.
En efecto, las partículas emitidas por el motor en el curso de su funcionamiento son captadas por el filtro de partículas. Conviene pues regenerar el mismo regularmente mediante la combustión de dichas partículas.
Los medios de control 17 están también asociados a medios de determinación del estado de activación del catalizador de oxidación 6 formados por el computador 18 de los mismos, para, durante la regeneración del filtro, adaptar de forma continua las condiciones en las que se desenvuelve la fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor con el fin de tomar nota del estado de activación del catalizador.
Esto último se realiza controlando la puesta en fase y/o la cantidad de carburante inyectado durante las inyecciones múltiples para adaptar de forma continua la cantidad de hidrocarburos producida durante esta fase por el motor al nivel de actividad del catalizador y optimizar el funcionamiento del mismo mediante el control del sistema de alimentación en carburante 8.
La vigilancia continua del nivel de actividad del catalizador permite pues controlar de forma continua la puesta en fase y/o la cantidad de carburante inyectado para optimizar de forma continua el funcionamiento del catalizador evitando por completo la degradación del mismo, del filtro de partículas o incluso del motor, además de impedir la producción de humos u olores.
El estado de activación del catalizador 6 puede determinarse mediante el computador 16, por ejemplo a partir de la información proporcionada por los captadores de temperatura 21 en entrada del catalizador y 22 en salida del mismo, como es habitual.
La mejor opción es que el computador 18 vaya asociado a unos modelos numéricos integrados del catalizador para conocer su estado de actividad a partir de la información suministrada por los captadores.
Por supuesto, se pueden usar otros medios, por ejemplo medios de análisis de la composición química de los gases de escape en entrada y salida del catalizador.
Como se ha indicado anteriormente, el computador 18 está asociado a captadores que permiten anotar datos relativos a las condiciones de uso del vehículo, como por ejemplo la velocidad, la posición del pedal del acelerador, el régimen de rotación del motor, etc,
Este computador 18 está adaptado en tal caso para analizar dichos datos con el fin de detectar el tipo de rodaje del vehículo más favorable al proceso de regeneración para que se produzca ésta.
Se sabe efectivamente que el aumento de la temperatura de los gases de escape y la temperatura alcanzada de manera natural por los mismos son más importantes si el motor del vehículo se utiliza en un punto de funcionamiento cargado.
En tal caso, el computador está adaptado para detectar el tipo de rodaje más favorable, como por ejemplo en autopista.
Dicho computador 18 está efectivamente adaptado para identificar el tipo actual de rodaje de entre los tipos de rodaje en ciudad, en carretera, en montaña o en autopista, calculando un criterio de rodaje instantáneo del vehículo según la relación:
Cr inst = V (1 + k Pp)
en la que
Cr inst: Criterio de rodaje instantáneo
V: Velocidad del vehículo
Pp: Posición del pedal del acelerador
K: Factor de corrección.
Este criterio de rodaje instantáneo se iguala y se compara con umbrales predeterminados correspondientes a los diferentes tipos de rodaje con el fin de determinar el tipo de rodaje actual, como se ve en la figura 2.
En función del tipo de rodaje actual detectado, se produce o no la regeneración del filtro de partículas por el computador, dependiendo de si éste es favorable o no a dicha regeneración.
Así pues, si el vehículo rueda por autopista, se sabe que las condiciones serán óptimas para la regeneración del filtro en la medida en que esté cargado el motor.
Ello permite mejorar el índice de logro de la regeneración y disminuir el consumo excesivo inducido por ejemplo por la posinyección.
El criterio de rodaje instantáneo puede obtenerse por ejemplo por filtrado o cálculo de una media móvil sobre un periodo de tiempo T.

Claims (6)

1. Sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en la línea de escape de un motor Diesel de vehículo automóvil, que consta
de:
-
Medios (18) de adquisición de datos relativos a las condiciones de uso del vehículo, y
-
medios (18) de análisis de dichos datos para detectar el tipo de rodaje del vehículo más favorable al desarrollo de la regeneración con el fin de que se produzca ésta, caracterizada porque los medios de análisis (18) están adaptados para regir el funcionamiento de medios (14) de alimentación común en carburante de los cilindros del motor con el fin de desencadenar la fase de regeneración del filtro de partículas mediante combustión de las partículas captadas por el mismo, desencadenando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de expansión, porque los medios de análisis (18) están adaptados para identificar el tipo de rodaje actual del vehículo de entre los tipos de rodaje en ciudad, en carretera, en montaña o en autopista y porque los medios de análisis (18) están adaptados para calcular el criterio de rodaje instantáneo del vehículo según la relación
Cr inst = V (1 + k Pp)
en la que
Cr inst: Criterio de rodaje instantáneo
V: Velocidad del vehículo
Pp: Posición del pedal del acelerador
K: Factor de corrección,
para igualar este criterio de rodaje instantáneo y para compararlo con umbrales predeterminados correspondientes a los diferentes tipos de rodaje con el fin de determinar el tipo de rodaje actual.
2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor está asociado a diferentes órganos, entre ellos medios (2) de admisión de aire al motor, medios (3) de reciclaje de gas de escape del motor en entrada del mismo, un turbocompresor (5), un catalizador de oxidación (6) situado más arriba del filtro de partículas (7) en la línea de escape, y medios (16) para bajar la temperatura de combustión de las partículas captadas por el mismo.
3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de alimentación común consisten en un sistema de alimentación de batería común a alta presión para la alimentación de los cilindros del motor.
4. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de alimentación común consisten en inyectores-bombas.
5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 ó 4, caracterizado porque los medios para reducir la temperatura de combustión de las partículas consisten en medios (16) de añadido al carburante de un aditivo destinado a depositarse sobre el filtro de partículas.
6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 ó 4, caracterizado porque el filtro de partículas es un filtro catalizado.
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