ES2222438T3 - Sistema de ayuda para la regeneracion de un filtro de particulas catalizado. - Google Patents
Sistema de ayuda para la regeneracion de un filtro de particulas catalizado.Info
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Abstract
Sistema de ayuda para la regeneración de un filtro de partículas catalizado, dispuesto en un tubo de escape de motor Diesel de vehículo automóvil, estando este filtro (4) dispuesto corriente abajo de un catalizador de oxidación (3) a la salida del motor (1), y que comprende un circuito de derivación de gases (5) en paralelo con los bornes del catalizador (3), caracterizado porque el circuito de derivación de gases (5) está equipado con medios (6) de control de la circulación de los gases en éste y en el catalizador, para, cuando tiene lugar el inicio de la regeneración del filtro de partículas (4), derivar una parte de los gases cargados de hidrocarburos inquemados hacia el filtro de partículas (4) sin pasar por el catalizador (3), a fin de acelerar la regeneración del filtro de partículas.
Description
Sistema de ayuda para la regeneración de un
filtro de partículas catalizado.
La presente invención se refiere a un sistema de
ayuda para la regeneración de un filtro de partículas catalizado
dispuesto en un tubo de escape de motor Diesel de vehículo
automóvil.
Se sabe que, de forma general, unos filtros de
este tipo pueden estar dispuestos en un tubo de escape corriente
abajo de un catalizador de oxidación a la salida del motor.
Para asegurar la regeneración de un filtro de
partículas catalizado, es, en efecto, necesario mantener un nivel
térmico mínimo de los gases de escape de entrada de éste, a fin de
iniciar la combustión de las partículas entrampadas en éste.
Esto se realiza, por ejemplo, gracias a unas
postinyecciones de carburante en los cilindros del motor.
La función de estas postinyecciones es generar un
alto nivel térmico de los gases a la salida del motor asegurando al
mismo tiempo la producción de hidrocarburos inquemados que son
oxidados en el catalizador.
Esta oxidación catalítica de los hidrocarburos,
se traduce por un incremento del nivel térmico de los gases de
escape a la entrada del filtro, dispuesto corriente abajo del
catalizador.
La cantidad de hidrocarburos inquemados que
atraviesa entonces el filtro de partículas catalizado es baja y su
oxidación por la impregnación del filtro catalizado no genera
exotermia.
Un ejemplo de dicho estado de la técnica se
describe por ejemplo en la solicitud de patente japonesa JP G1
112.716 A.
El objeto de la invención es proponer un sistema
que permita acelerar la regeneración del filtro.
A este fin, la invención tiene por objeto un
sistema de ayuda para la regeneración de un filtro de partículas
catalizado dispuesto en un tubo de escape de motor Diesel de
vehículo automóvil, estando este filtro dispuesto corriente abajo
de un catalizador de oxidación a la salida del motor, caracterizado
porque comprende un circuito de derivación de gas en paralelo con
los bornes del catalizador y equipado con medios de control de la
circulación de los gases en éste y en el catalizador, para, cuando
tiene lugar el inicio de la regeneración del filtro de partículas,
derivar una parte de los gases cargados de hidrocarburos inquemados
hacia el filtro de partículas sin pasar por el catalizador, a fin
de acelerar la regeneración del filtro de partículas.
Según otra característica, el catalizador y el
filtro de partículas están dispuestos en dos envolventes distintas
del tubo de escape.
La invención se comprenderá mejor con la lectura
de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo y
con referencia a los planos anexos, en los cuales:
la Fig. 1 representa un esquema sinóptico que
ilustra la estructura general y el funcionamiento de un sistema de
ayuda según la invención;
la Fig. 2 representa una variante de realización
de este sistema; y
la Fig. 3 representa unos medios de mando que
entran en la constitución de dicho sistema.
Se ha representado en efecto en la figura 1, un
motor Diesel de vehículo automóvil que está designado por la
referencia general 1 y cuya salida está asociada a un tubo de
escape designado por la referencia general 2 en esta figura.
Este tubo de escape comprende un catalizador de
oxidación designado por la referencia general 3 y un filtro de
partículas catalizado designado por la referencia general 4,
ventajosamente dispuestos en dos envolventes distintas del tubo de
escape 2.
El filtro de partículas está dispuesto corriente
abajo del catalizador.
Como ya se ha indicado anteriormente, cuando
tiene lugar una fase de regeneración del filtro de partículas 4, el
motor y, más particularmente, su sistema de alimentación de
carburante, es mandado para asegurar unas postinyecciones de
carburante en los cilindros de éste, a fin de asegurar no solamente
un alto nivel térmico de los gases de escape a la salida de éste,
sino también la producción de hidrocarburos inquemados en éstos,
estando estos hidrocarburos destinados a ser oxidados en el
catalizador 3.
Por ello, esta oxidación catalítica de los
hidrocarburos se traduce por un aumento del nivel térmico de los
gases a la entrada del filtro de partículas, dispuesto corriente
abajo del catalizador 3.
Según la invención, el sistema comprende también
un circuito de derivación de gas designado por la referencia
general 5 en esta figura, en paralelo con los bornes del
catalizador 3 y equipado con medios 6 de control de la circulación
de los gases en este catalizador y en este circuito de derivación,
para, cuando tiene lugar el inicio de la regeneración del filtro,
derivar una parte de los gases de escape cargados de hidrocarburos,
al filtro de partículas sin pasar por el catalizador, a fin de
activar la regeneración de este filtro de partículas
catalizado.
El funcionamiento de estos medios de control es,
por ejemplo, mandado por un calculador apropiado.
Se concibe entonces que una parte de los
hidrocarburos producidos cuando tienen lugar las postinyecciones de
carburante en los cilindros del motor, es derivada directamente a
la entrada del filtro de partículas, y no es oxidada por el
catalizador dispuesto corriente arriba de este filtro.
Estos hidrocarburos entran entonces directamente
en el filtro de partículas donde son convertidos casi totalmente,
lo que limita la cantidad de contaminantes lanzados al ambiente,
pero sobre todo permite aumentar la velocidad de combustión de las
partículas entrampadas en éste. Unos ensayos de laboratorio han
demostrado así que se podía multiplicar por dos la velocidad de
regeneración.
La otra parte de los hidrocarburos, es decir, la
que pasa por el catalizador, es oxidada en éste, creando así una
exotermia que permite también aumentar el nivel térmico de los
gases de escape que entran en el filtro de partículas.
Desde luego, queda entendido que dicho sistema
puede ser utilizado en asociación con un motor en el cual se
utilizan unas postinyecciones de carburante en los cilindros del
motor para producir unos hidrocarburos o en el cual estos
hidrocarburos se obtienen por postinyección de carburante
directamente en el tubo de escape.
Un sistema de este tipo puede aplicarse a
cualquier motor Diesel de vehículo automóvil, de tipo turismo,
utilitario ligero o pesado.
En la figura 1, los medios 6 de control de la
circulación de los gases en el catalizador y en el circuito de
derivación, están constituidos por un órgano único dispuesto en la
intersección de conductos de conexión correspondientes.
Desde luego, también queda entendido que otros
modos de realización pueden ser previstos, como el representado en
la figura 2, en el cual el órgano único 6 que constituye los medios
de control de la figura 1, está reemplazado por dos mariposas
dispuestas cada una en uno de los conductos correspondientes y
designadas por las referencias 6a y 6b respectivamente.
Estas mariposas pueden, por ejemplo, ser unas
mariposas de mando proporcional, que permiten hacer variar de forma
continua la cantidad de gas desviado, de 0 a 100%. La posición de
estas mariposas puede entonces ser mandada de diferentes maneras
por los medios de mando.
En efecto, un calculador de mando de la posición
de éstas puede estar adaptado para tener en cuenta unas
informaciones suministradas, por ejemplo, por un captador de
temperatura de los gases corriente arriba de estos medios de
control, un captador de contenido de Hc corriente arriba de éstos,
unas cartografías de posiciones predeterminadas de estas mariposas
o finalmente unos medios de simulación.
Un ejemplo de realización de dichos medios de
mando está ilustrado en la figura 3 en la que se reconocen unos
medios de mando 7 y 8 de la posición (pos.6a y pos.6b) de las
mariposas 6a y 6b respectivamente, que reciben de entrada unas
informaciones de temperatura T y de contenido de Hc, tHc.
A título de ejemplo, se ha podido constatar que
cuando el 100% de los gases pasan por el catalizador, pueden ser
regenerados 12 gramos de partículas en 40 mn en el filtro, mientras
que cuando eran derivados el 100% de los gases, 22 gramos de
partículas han podido ser quemadas en 40 mn.
En los dos casos, la temperatura corriente arriba
de los medios de control era de 410ºC.
Claims (9)
1. Sistema de ayuda para la regeneración de un
filtro de partículas catalizado, dispuesto en un tubo de escape de
motor Diesel de vehículo automóvil, estando este filtro (4)
dispuesto corriente abajo de un catalizador de oxidación (3) a la
salida del motor (1), y que comprende un circuito de derivación de
gases (5) en paralelo con los bornes del catalizador (3),
caracterizado porque el circuito de derivación de gases (5)
está equipado con medios (6) de control de la circulación de los
gases en éste y en el catalizador, para, cuando tiene lugar el
inicio de la regeneración del filtro de partículas (4), derivar una
parte de los gases cargados de hidrocarburos inquemados hacia el
filtro de partículas (4) sin pasar por el catalizador (3), a fin de
acelerar la regeneración del filtro de partículas.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador (3) y el filtro de
partículas (4) están dispuestos en dos envolventes distintas del
tubo de escape (2).
3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los hidrocarburos inquemados se
obtienen por unas postinyeccciones de carburante en los cilindros
del motor (1).
4. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los hidrocarburos inquemados se
obtienen por unas postinyeccciones de carburante en el tubo de
escape (2).
5. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
posición de los medios (6) de control de la circulación de los
gases es determinada a partir de informaciones suministradas por
unos captadores de temperatura y de contenido de Hc de los gases
corriente arriba de éstos.
6. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la posición de
los medios (6) de control de la circulación de los gases es
determinada a partir de cartografías de posiciones
predeterminadas.
7. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la posición de
los medios (6) de control de la circulación de los gases es
determinada a partir de medios de simulación.
8. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
(6) de control están asociados a un calculador de mando de la
posición de éstos.
9. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
(6) de control comprenden por lo menos un órgano de control de
mando proporcional.
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