ES2225732T3 - Sistema de tratamiento de los gases de escape de un motor de combustion y procedimiento de control de tal sistema. - Google Patents
Sistema de tratamiento de los gases de escape de un motor de combustion y procedimiento de control de tal sistema.Info
- Publication number
- ES2225732T3 ES2225732T3 ES02290069T ES02290069T ES2225732T3 ES 2225732 T3 ES2225732 T3 ES 2225732T3 ES 02290069 T ES02290069 T ES 02290069T ES 02290069 T ES02290069 T ES 02290069T ES 2225732 T3 ES2225732 T3 ES 2225732T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- trap
- nitrogen oxides
- exhaust gases
- regeneration
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
- F01N3/0878—Bypassing absorbents or adsorbents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Sistema de tratamiento (10) de los gases de escape (G) de un motor de combustión (12), especialmente de un motor diesel o de un motor de gasolina de mezcla pobre, del tipo que incorpora un filtro de partículas (16) dispuesto en una tubería principal de escape (14) en la cual fluyen los gases de escape (G) del motor, una trampa (22) de óxidos de nitrógeno dispuesta aguas arriba del filtro (16) de partículas, de manera que los óxidos de nitrógeno liberados durante la regeneración de la trampa (22) favorecen la combustión de las partículas, incorporando el sistema de tratamiento (10) primeros medios de calentamiento (24) de los gases de escape situados aguas arriba de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno para aumentar su temperatura a una temperatura óptima de regeneración, medios para reducir el caudal de los gases de escape (G) en la tubería principal (14) que están situados aguas arriba de los primeros medios de calentamiento (24), de manera que se reduzca la cantidad de gases de escape (G) que atraviesa la trampa (22) de óxidos de nitrógeno durante la regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno, caracterizado porque dichos medios para reducir el caudal de los gases de escape (G) en la tubería principal incorporan una tubería secundaria (15) de circulación de los gases de escape que está bifurcada en derivación en la tubería principal (14), y en la cual el caudal de los gases (G) está controlado por medio de una válvula de derivación (28) mandada que permite, cuando la trampa (22) de óxidos de nitrógeno absorbe los óxidos de nitrógeno, bloquear el paso de los gases de escape (G) en la tubería secundaria (15) y que permite, cuando durante la regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno, repartir el caudal de los gases de escape (G) en cada una de las dos tuberías (14, 15) de manera que se reduce el caudal de los gases de escape (G) que atraviesa la trampa (22) de óxidos de nitrógeno.
Description
Sistema de tratamiento de los gases de escape de
un motor de combustión y procedimiento de control de tal
sistema.
La invención propone un sistema de tratamiento de
los gases de escape de un motor de combustión.
La invención propone más particularmente un
sistema de tratamiento de los gases de escape de un motor de
combustión, especialmente de un motor diesel o de un motor de
gasolina de mezcla pobre, del tipo que incorpora un filtro de
partículas dispuesto en una tubería principal de escape en la cual
fluyen los gases de escape del motor.
La invención propone también un procedimiento de
control de un sistema de tratamiento de los gases de escape de un
motor de combustión.
Los motores diesel y algunos motores de gasolina
emiten sustancias contaminantes tales como partículas. Las
partículas son hollines en las que se fijan hidrocarburos no
quemados insolubles. En efecto, cuando se efectúa la combustión del
carburante, algunas zonas de la cámara de combustión contienen una
mezcla aire carburante demasiado rica en carburante. Entonces, la
combustión es incompleta por falta local de oxígeno. Esto tiene
como consecuencia la formación de partículas. Éstas se traducen en
humos negros contaminantes. Por razones de respeto del ambiente, es
necesario disminuir fuertemente, o bien suprimir estas
partículas.
Se conocen sistemas de tratamiento de los gases
de escape que permiten disminuir las sustancias contaminantes,
especialmente las emisiones de partículas.
Los catalizadores de oxidación permiten reducir
estos humos. Sin embargo, su eficacia no es suficiente.
Para tratar estas partículas, otro método
consiste en filtrarlas con ayuda de un filtro denominado filtro de
partículas. Este último se colmata, lo que provoca una pérdida de
carga en el conducto de escape y por consiguiente una baja de las
prestaciones del motor. Es por tanto necesario regenerar
periódicamente el filtro de partículas.
Para provocar la combustión de las partículas, es
preciso llevarlas a una temperatura de unos 450 a 550ºC. Sin
embargo, los gases de escape de los motores, especialmente de los
motores diesel, no alcanzan esta temperatura, puesto que por
ejemplo en ciudad, varía entre 150 y 350ºC. Es preciso entonces
aumentar específicamente la temperatura de los gases de escape en la
fase de regeneración, de forma que alcancen la temperatura de
combustión de las partículas en el filtro de partículas.
Se han propuesto diferentes sistemas en el estado
de la técnica. Véase, por ejemplo, la publicación de la solicitud de
patente japonesa JP0615903.
Unos sistemas proponen aumentar la temperatura de
los gases de escape por la inyección de una cantidad suplementaria
de carburante en al menos una de las cámaras de combustión del
motor en forma de una postinyección. Una parte de esta cantidad de
carburante suplementaria se inflama produciendo un aumento de la
temperatura de los gases de escape. Sistemas de este tipo provocan
un aumento del consumo del motor en carburante.
Sistemas de calentamiento por resistencia
eléctrica, especialmente mediante rejillas calefactoras eléctricas,
permiten también llevar la temperatura de los gases de escape a un
valor suficiente para provocar la combustión de las partículas en
el filtro. Sin embargo, estos sistemas necesitan una potencia
eléctrica importante para asegurar el calentamiento del conjunto del
caudal de los gases de escape que sale del motor. Además, hacen
compleja la tubería de escape por la adición del elemento
calefactor, así como de sus medios de alimentación y de mando.
En los dos casos, los sistemas propuestos
necesitan un aporte suplementario de energía bajo forma de
carburante o de electricidad, lo que aumenta el consumo del motor
en carburante.
La combustión puede resultar también de la
oxidación de las partículas por sustancias oxidantes tales como el
oxígeno. En efecto, esta reacción produce especialmente dióxido de
carbono. Sin embargo, necesita una temperatura de los gases de
escape del orden de 600ºC. Esta temperatura es imposible de alcanzar
sin aportación suplementaria de calor aguas arriba del filtro de
partículas.
Con objeto de favorecer la regeneración del
filtro de partículas reduciendo al mínimo la aportación
suplementaria de energía, la invención propone un sistema de
tratamiento de los gases de escape de un motor de combustión,
especialmente de un motor diesel o de un motor de gasolina de
mezcla pobre, del tipo que incorpora un filtro de partículas
dispuesto en una tubería principal de escape en la cual fluyen los
gases de escape del motor,
una trampa de óxidos de nitrógeno dispuesta aguas
arriba del filtro de partículas, de manera que los óxidos de
nitrógeno liberados durante la regeneración de la trampa favorezcan
la combustión de las partículas, el sistema de tratamiento incorpora
primeros medios de calentamiento de los gases de escape situados
aguas arriba de la trampa de óxidos de nitrógeno para aumentar su
temperatura a una temperatura óptima de regeneración,
medios para reducir el caudal de los gases de
escape en la tubería principal que están situados aguas arriba de
los primeros medios de calentamiento, de manera que se reduzca la
cantidad de gases de escape que atraviesa la trampa de óxidos de
nitrógeno durante la regeneración de la trampa de óxidos de
nitrógeno,
caracterizado porque:
- dichos medios para reducir el caudal de los
gases de escape en la tubería principal incorporan una tubería
secundaria de circulación de los gases de escape que está bifurcada
en derivación en la tubería principal y en la cual el caudal de los
gases está controlado por medio de una válvula de derivación
mandada que permite, cuando la trampa de óxidos de nitrógeno absorbe
los óxidos de nitrógeno, bloquear el paso de los gases de escape en
la tubería secundaria y que permite, cuando durante la regeneración
de la trampa de óxidos de nitrógeno, repartir el caudal de los
gases de escape en cada una de las dos tuberías de manera que se
reduce la cantidad de los gases de escape que atraviesa la trampa de
óxidos de nitrógeno;
- el sistema de tratamiento comprende un sistema
de inyección de sustancia reductora, que está situado aguas arriba
de la trampa de óxidos de nitrógeno en la tubería principal y que
es susceptible de inyectar una cantidad predeterminada de sustancia
reductora, durante la regeneración de la trampa, especialmente para
reducir su temperatura óptima de regeneración;
- el sistema de inyección está situado aguas
abajo de los medios para reducir el caudal de los gases de escape en
la tubería principal;
- el filtro de partículas incorpora segundos
medios de calentamiento que permiten aumentar la temperatura de las
partículas almacenadas en el filtro y favorecer su combustión;
- el sistema de tratamiento incorpora medios de
medición de la concentración de óxidos de nitrógeno en los gases de
escape aguas abajo de la trampa de óxidos de nitrógeno
correspondiente al valor del nivel de saturación de la trampa de
óxidos de nitrógeno;
- el sistema de tratamiento incorpora medios para
determinar el valor del nivel de carga del filtro de
partículas.
La invención propone también un procedimiento de
control de un sistema de tratamiento, del tipo descrito
anteriormente, de los gases de escape de un motor de combustión,
especialmente de un motor diesel o de un motor de gasolina de
mezcla pobre, caracterizado porque, cuando el valor del nivel de
saturación de la trampa de óxidos de nitrógeno está comprendido
entre un primer valor mínimo y un primer valor máximo
predeterminados, se realiza la regeneración de la trampa de óxidos
de nitrógeno de manera que se liberan los óxidos de nitrógeno
absorbidos en la trampa.
Según otras características del procedimiento
según la invención:
- cuando se efectúa la regeneración de la trampa
de óxidos de nitrógeno, se controla la válvula de derivación para
reducir la cantidad de gases de escape que atraviesa la trampa de
óxidos de nitrógeno, y se accionan los primeros medios de
calentamiento para aumentar la temperatura de la trampa hasta la
temperatura óptima de regeneración de la trampa de óxidos de
nitrógeno;
- el sistema de inyección inyecta la cantidad
predeterminada de sustancia reductora que corresponde a una primera
cantidad predeterminada que permite disminuir la temperatura óptima
de regeneración de la trampa de óxidos de nitrógeno sin reducir los
óxidos de nitrógeno liberados;
- el sistema de inyección inyecta la cantidad
predeterminada de sustancia reductora que corresponde a una segunda
cantidad predeterminada que permite disminuir la temperatura óptima
de regeneración de la trampa de óxidos de nitrógeno y reducir, al
menos parcialmente, los óxidos de nitrógeno liberados.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán de la lectura de la descripción detallada que sigue para
la comprensión de la cual se hará referencia a la figura única
que representa esquemáticamente una tubería de escape de un motor
de combustión equipada con un sistema de tratamiento de los gases
de escape realizado según la invención.
Se ha representado en la figura única un sistema
de tratamiento 10 de los gases de escape G de un motor de combustión
12. El motor 12 es un motor diesel o un motor de gasolina de mezcla
pobre tal como un motor de gasolina de inyección directa que
incorpora al menos una cámara de combustión y un pistón.
Una tubería 14 de escape permite la circulación
de los gases G del motor 12 hacia la atmósfera. Un sistema de
tratamiento destinado a purificar los gases de escape G está
interpuesto en la tubería 14. Se compone principalmente de un
filtro 16 de partículas situado en una cámara 18.
Ventajosamente, el filtro 16 de partículas está
recubierto de una impregnación catalítica que permite por ejemplo el
tratamiento de sustancias contaminantes tales como el monóxido de
carbono y/o los hidrocarburos.
La impregnación catalítica puede ser también del
tipo NOx-trap que permite el almacenamiento de los
óxidos de nitrógeno.
Una impregnación de este tipo favorece entonces
el contacto entre las partículas almacenadas en el filtro 16 y los
óxidos de nitrógeno almacenados en la impregnación, lo que permite
así la reducción de los óxidos de nitrógeno simultáneamente con la
oxidación de las partículas.
El filtro 16 de partículas es del tipo de nido de
abeja. Se presenta con una cara de entrada aguas arriba y una cara
de salida aguas abajo de los gases G. Está compuesto de canales
alternativamente taponados y abiertos en entrada y que están
inversamente abiertos y taponados en salida. La paredes del filtro
16 de partículas son porosas y permiten la filtración de los gases
de escape G.
En conformidad con la invención, se dispone una
trampa 22 de óxidos de nitrógeno aguas arriba del filtro 16 de
partículas.
Un dispositivo de este tipo permite disminuir las
emisiones a la atmósfera de los óxidos de nitrógeno producidos por
el motor.
En efecto, la combustión de una mezcla de aire y
de carburante, especialmente de una mezcla pobre (es decir, que
presenta un exceso de aire), produce óxidos de nitrógeno o Nox que
es necesario tratar por conversión catalítica, especialmente por
reducción a nitrógeno N_{2}. Sin embargo, al ser pobre la mezcla
carburada, los gases de escape que salen del motor son oxidantes.
Esto hace difícil la reducción de los óxidos de nitrógeno.
La trampa 22 de óxidos de nitrógeno permite,
cuando los gases de escape son oxidantes (es decir, ricos en
oxígeno), almacenar los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases
de escape. La trampa 22 de óxidos de nitrógeno se regenera
periódicamente de forma que se libera los óxidos de nitrógeno,
especialmente bajo la forma de dióxidos de nitrógeno.
A continuación, según la composición y la
temperatura de los gases de escape G, los óxidos de nitrógeno
liberados pueden ser tratados, especialmente reducidos a
nitrógeno.
La trampa 22 de óxidos de nitrógeno puede
denominarse también NOx-trap.
La regeneración de la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno consiste en aumentar la temperatura de los gases de escape
G que la atraviesan. La temperatura óptima de regeneración es del
orden de 500ºC. Se puede alcanzar por un aumento de la cantidad de
carburante en las cámaras de combustión del motor 12 de manera que
aumente la temperatura de los gases de escape G. Sin embargo, una
solución de este tipo provoca un aumento importante de la cantidad
de carburante consumido.
Así, la invención propone que el sistema de
tratamiento 10 incorpore primeros medios de calentamiento 24
situados aguas arriba de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno.
Además, se prevé medios para reducir el caudal de los gases de
escape G en la tubería principal 14.
Los medios de reducción del caudal de los gases
están situados aguas arriba de los primeros medios de calentamiento
24 de manera que se reduzca la cantidad de los gases de escape que
atraviesa la trampa 22 de óxidos de nitrógeno cuando durante la
regeneración de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno.
La reducción del caudal de los gases de escape G
en la tubería principal 14 permite reducir proporcionalmente la
cantidad de calor a proporcionar por los primeros medios de
calentamiento 24 a fin de aumentar la temperatura de los gases de
escape G a la temperatura óptima de regeneración de la trampa 22 de
óxidos de nitrógeno, con respecto a la cantidad de calor a
proporcionar para aumentar la temperatura de la totalidad del
caudal de los gases de escape G a la temperatura de regeneración de
la trampa 22.
La regeneración de la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno provoca la liberación de los óxidos de nitrógeno bajo la
forma de dióxido de nitrógeno que es una sustancia fuertemente
oxidante.
La acumulación de óxidos de nitrógeno y la
regeneración periódica de la trampa 22 permiten aumentar de forma
puntual la concentración de dióxido de nitrógeno de los gases de
escape G que atraviesan el filtro 16 de partículas.
El dióxido de nitrógeno permite entonces oxidar
las partículas almacenadas en el filtro 16. Esta reacción de
oxidación es rápida y se puede producir a temperaturas del orden
de 200ºC.
Así, el dióxido de nitrógeno liberado durante la
regeneración de la trampa 22 favorece la combustión por oxidación de
las partículas almacenadas en el filtro 16 de partículas.
La regeneración del filtro 16 de partículas se
puede realizar por tanto a una temperatura que puede corresponder a
la temperatura media de los gases de escapes G producidos por el
motor 12.
La sinergia de las regeneraciones de la trampa 22
de óxidos de nitrógeno y del filtro 16 de partículas permite
disminuir la cantidad de energía suplementaria necesaria para la
regeneración del filtro 16 de partículas. Cuando los gases de
escape aguas arriba del filtro 16 de partículas están
suficientemente calientes para permitir la reacción de oxidación de
las partículas, no es necesaria ninguna cantidad de energía
suplementaria.
Según una variante, el filtro 16 de partículas
puede incorporar segundos medios de calentamiento, no representados,
que permiten aumentar la temperatura de las partículas almacenadas
para favorecer su combustión.
Los segundos medios de calentamiento pueden ser
activados especialmente en determinadas condiciones, cuando la
concentración de dióxido de nitrógeno y/o la temperatura de los
gases de escape son demasiado débiles para permitir una regeneración
suficiente del filtro 16 de partículas.
Los segundos medios de calentamiento pueden
incorporar una resistencia eléctrica calefactora que se alimenta de
electricidad cuando se efectúa el inicio de la regeneración del
filtro 16 de partículas.
Los segundos medios de calentamiento pueden estar
constituidos también por al menos una zona del filtro 16 de
partículas que se utiliza como una resistencia eléctrica de
calentamiento. Por ejemplo, cuando las paredes porosas del filtro
16 de partículas son metálicas, se calientan cuando son atravesadas
por una corriente eléctrica.
Conformemente a la figura única, los medios para
reducir el caudal de los gases de escape G en la tubería principal
incorporan una tubería secundaria 15 de circulación de los gases de
escape G que está bifurcada en derivación en la tubería principal
14.
Una válvula mandada de derivación 28 permite
controlar el reparto del caudal de los gases de escape G entre la
tubería principal 14 y la tubería secundaria 15.
Cuando la trampa 22 de óxidos de nitrógeno
absorbe los óxidos de nitrógeno, la válvula de derivación 28 bloquea
el paso de los gases de escape G en la tubería secundaria 15. Cuando
durante la regeneración de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno, la
válvula de derivación 28 reparte el caudal de los gases de escape G
en cada una de las dos tuberías principal 14 y secundaria 15 de
manera que se reduce el caudal de los gases de escape G que
atraviesa la trampa 22 de óxidos de nitrógeno.
El sistema de tratamiento 10 según la invención
puede incorporar también un sistema de inyección 26 de sustancia
reductora, que está situado aguas arriba de la trampa 22 de óxidos
de nitrógeno en la tubería principal 14.
El sistema de inyección 26 es susceptible de
inyectar una cantidad predeterminada Q de sustancia reductora,
durante la regeneración de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno.
La inyección de una cantidad predeterminada Q1 de
sustancia reductora permite especialmente reducir la temperatura
óptima de regeneración de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno.
Ventajosamente, conforme a la figura, el sistema
de inyección 26 está situado aguas abajo de la válvula de derivación
28, de manera que la totalidad de la cantidad Q de la sustancia
reductora atraviesa la trampa 22 de óxidos de nitrógeno y participa
en la reducción de la temperatura óptima de regeneración de la
trampa 22.
El sistema de tratamiento incorpora aquí medios
de medición 30 de la concentración de óxidos de nitrógeno en los
gases de escape G aguas abajo de la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno. La concentración de los óxidos de nitrógeno en los gases
corresponde al valor del nivel de saturación de la trampa 22 de
óxidos de nitrógeno.
El valor del nivel de saturación de la trampa 22
permite determinar el instante inicial de la regeneración de la
trampa 22.
El valor del nivel de saturación de la trampa 22
puede también permitir determinar la primera cantidad Q1. En
efecto, la primera cantidad Q1 depende especialmente de la cantidad
de óxidos de nitrógeno absorbidos en la trampa 22.
El sistema de tratamiento 10 incorpora también
medios 32 para determinar el valor del nivel de carga del filtro 16
de partículas.
Los medios 32 son, por ejemplo, una sonda de
presión que está unida a dos tomas de presión situadas
respectivamente aguas arriba y aguas abajo del filtro 16 de
partículas.
Las tomas de presión de la sonda de presión
permiten determinar el valor de la pérdida de carga entre la entrada
y la salida del filtro 16 de partículas que es representativo de su
nivel de carga.
Ventajosamente, un catalizador de oxidación 34
está también insertado en la tubería 14 de escape, aguas arriba de
la trampa 22 de óxidos de nitrógeno. Permite transformar una parte
del monóxido de nitrógeno emitido en los gases de escape del motor
en dióxido de nitrógeno que es una especie de más fácil
almacenamiento en la trampa 22 de óxidos de nitrógeno.
La invención propone también un procedimiento de
control de un sistema de tratamiento 10 de los gases de escape G
descrito anteriormente.
En efecto, resulta ventajoso controlar el
desencadenamiento de la regeneración de la trampa 22 y la
regeneración del filtro 16 de partículas de manera que se reduzca
al mínimo la aportación suplementaria de energía.
Se ha visto precedentemente que el dióxido de
nitrógeno liberado durante la regeneración de la trampa 22 de óxidos
de nitrógeno favorece la regeneración del filtro 16 de
partículas.
Sin embargo, la trampa 22 y el filtro 16 tienen
capacidades de absorción y de almacenamiento respectivamente
diferentes. Así, las duraciones de utilización o las distancias
recorridas por el vehículo entre dos regeneraciones de la trampa 22
y del filtro 16 son diferentes.
La regeneración de la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno se debe efectuar cuando su nivel de saturación esté
comprendido entre un primer valor mínimo y un primer valor
máximo.
De forma similar, la regeneración del filtro 16
de partículas se debe efectuar antes de que su nivel de carga
alcance un segundo valor máximo.
En efecto, si el valor del nivel de carga del
filtro 16 es superior a un segundo valor máximo, la cantidad de
partículas almacenadas en el interior del filtro 16 es demasiado
elevada. Así, el calor desprendido por la combustión de las
partículas provoca un aumento de la temperatura en el interior del
filtro 16 que lo pone en riesgo de daño o de destrucción.
Se llama duración de carga y duración de
saturación, las duraciones máximas que transcurren para que el
filtro 16 y la trampa 22 alcance su primer y su segundo valor
máximo respectivamente.
Por ejemplo, para el filtro 16 de partículas, la
duración de carga corresponde al intervalo transcurrido entre el
final de una regeneración y el instante en el cual el nivel de
carga del filtro alcanza el segundo valor máximo.
En general, la duración de carga del filtro 16 de
partículas es muy superior a la duración de saturación de la trampa
22 de óxidos de nitrógeno.
A continuación se considera, a título no
limitativo, por una parte que la duración de carga del filtro 16 de
partículas es muy superior a la duración de saturación de la trampa
22 de óxidos de nitrógeno.
Así, cuando el valor del nivel de saturación de
la trampa 22 de óxidos de nitrógeno está comprendido entre el
primer valor mínimo y el primer valor máximo predeterminados, la
regeneración de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno se realiza de
forma que se liberan los de óxidos de nitrógeno absorbidos en la
trampa 22.
El instante inicial de la regeneración de la
trampa 22 puede depender de parámetros tales como ciertas
condiciones de funcionamiento del motor 12.
En efecto, en algunos casos, las condiciones de
funcionamiento del motor 12 son favorables a la regeneración de la
trampa 22, es decir por ejemplo, que la temperatura de los gases de
escape G es elevada o su composición es favorable a la liberación
de los óxidos de nitrógeno absorbidos. En este caso, es preferible
regenerar la trampa 22 aunque su nivel de saturación no haya
alcanzado el primer valor máximo predeterminado.
La regeneración de la trampa 22 consiste
especialmente en aumentar la temperatura de la trampa 22 de manera
que permita la liberación de los óxidos de nitrógeno absorbidos.
Cuando se efectúa la regeneración de la trampa
22, se regula la válvula de derivación 28 para reducir la cantidad
de gases de escape que atraviesa la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno. En forma casi concomitante, se accionan los primeros
medios de calentamiento 24 para aumentar la temperatura de la trampa
22 hasta su temperatura óptima de regeneración.
Durante la regeneración de la trampa 22, se
pueden producir dos casos de figura.
En el primer caso de figura, la cantidad de
partículas almacenadas en el filtro 16 de partículas es superior a
la cantidad de partículas que puede ser oxidada por los óxidos de
nitrógeno liberados. Así, el dióxido de nitrógeno liberado por la
regeneración de la trampa 22 permite oxidar al menos parcialmente
las partículas almacenadas en el filtro 16, de manera que éste se
regenera al menos parcialmente.
Para disminuir la temperatura óptima de
regeneración de la trampa 22 de óxidos de nitrógeno, el sistema de
inyección 26 puede inyectar la primera cantidad Q1 de sustancia
reductora predeterminada.
La sustancia reductora es, por ejemplo, el
carburante utilizado por el motor 12.
En el segundo caso de figura, la cantidad de
partículas almacenadas en el filtro 16 de partículas es inferior a
la cantidad de partículas que puede ser oxidada por los óxidos de
nitrógeno liberados.
El sistema de inyección puede inyectar entonces
una segunda cantidad Q2 de sustancia reductora que permite disminuir
la temperatura óptima de regeneración de la trampa 22 y que permite
también reducir parcialmente el dióxido de nitrógeno liberado a
nitrógeno N_{2}. Los óxidos de nitrógeno que no se han reducido
permiten entonces la oxidación de la s partículas almacenadas en el
filtro 16 de partículas.
Un procedimiento de este tipo permite reducir al
mínimo el aporte suplementario de energía así como la cantidad de
sustancias contaminantes emitidas a la atmósfera.
El valor de la segunda cantidad Q2 de sustancia
reductora depende de la cantidad de óxidos de nitrógeno absorbidos
en la trampa 22 de óxidos de nitrógeno y de la cantidad de
partículas almacenadas en el filtro 16 de partículas. Así, la
segunda cantidad Q2 se puede determinar a partir del valor del nivel
de saturación de la trampa 22 medido por los medios de medición 30
y el valor del nivel de carga del filtro 16 de partículas
determinado por los medios 32.
El procedimiento de control según la invención
permite por tanto disminuir, o bien suprimir, la aportación de
energía suplementaria para la regeneración del filtro 16 de
partículas. Además permite optimizar la aportación e energía
suplementaria para la regeneración de la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno.
En efecto, los medios para reducir el caudal de
los gases de escape en la tubería principal 14 permiten reducir al
mínimo la aportación de calor por los primeros medios de
calentamiento 24, así como la eventual aportación de una sustancia
reductora por el sistema de inyección 26.
El sistema de inyección 26 permite, en función de
la cantidad de óxidos de nitrógeno absorbidos en la trampa 22 y de
la cantidad de partículas almacenadas en el filtro 16 de
partículas, inyectar precisamente la primera cantidad Q1 o la
segunda cantidad Q2 de sustancia reductora, de manera que se
disminuya la temperatura óptima de regeneración de la trampa 22.
Así, la cantidad de energía suplementaria para las regeneraciones
del filtro 16 de partículas y de la trampa 22 de óxidos de
nitrógeno se reduce al mínimo.
Claims (10)
1. Sistema de tratamiento (10) de los gases de
escape (G) de un motor de combustión (12), especialmente de un motor
diesel o de un motor de gasolina de mezcla pobre, del tipo que
incorpora un filtro de partículas (16) dispuesto en una tubería
principal de escape (14) en la cual fluyen los gases de escape (G)
del motor, una trampa (22) de óxidos de nitrógeno dispuesta aguas
arriba del filtro (16) de partículas, de manera que los óxidos de
nitrógeno liberados durante la regeneración de la trampa (22)
favorecen la combustión de las partículas, incorporando el sistema
de tratamiento (10) primeros medios de calentamiento (24) de los
gases de escape situados aguas arriba de la trampa (22) de óxidos de
nitrógeno para aumentar su temperatura a una temperatura óptima de
regeneración, medios para reducir el caudal de los gases de escape
(G) en la tubería principal (14) que están situados aguas arriba de
los primeros medios de calentamiento (24), de manera que se reduzca
la cantidad de gases de escape (G) que atraviesa la trampa (22) de
óxidos de nitrógeno durante la regeneración de la trampa (22) de
óxidos de nitrógeno, caracterizado porque dichos medios para
reducir el caudal de los gases de escape (G) en la tubería
principal incorporan una tubería secundaria (15) de circulación de
los gases de escape que está bifurcada en derivación en la tubería
principal (14), y en la cual el caudal de los gases (G) está
controlado por medio de una válvula de derivación (28) mandada que
permite, cuando la trampa (22) de óxidos de nitrógeno absorbe los
óxidos de nitrógeno, bloquear el paso de los gases de escape (G) en
la tubería secundaria (15) y que permite, cuando durante la
regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno, repartir el
caudal de los gases de escape (G) en cada una de las dos tuberías
(14, 15) de manera que se reduce el caudal de los gases de escape
(G) que atraviesa la trampa (22) de óxidos de nitrógeno.
2. Sistema de tratamiento según la reivindicación
1, caracterizado porque comprende un sistema de inyección
(26) de sustancia reductora, que está situado aguas arriba de la
trampa (22) de óxidos de nitrógeno en la tubería principal (14) y
que es susceptible de inyectar una cantidad predeterminada (Q) de
sustancia reductora, durante la regeneración de la trampa (22),
especialmente para reducir su temperatura óptima de
regeneración.
3. Sistema de tratamiento según la reivindicación
precedente, caracterizado porque el sistema de inyección
(26) está situado aguas abajo de los medios para reducir el caudal
de los gases de escape (G) en la tubería principal (14).
4. Sistema de tratamiento según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
filtro (16) de partículas incorpora segundos medios de
calentamiento que permiten aumentar la temperatura de las
partículas almacenadas en el filtro (16) y favorecer su
combustión.
5. Sistema de tratamiento según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
incorpora medios de medición (30) de la concentración de óxidos de
nitrógeno en los gases de escape (G) aguas abajo de la trampa (22)
de óxidos de nitrógeno, correspondiente al valor del nivel de
saturación de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno.
6. Sistema de tratamiento según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
incorpora medios (32) para determinar el valor del nivel de carga
del filtro de partículas (16).
7. Procedimiento de control de un sistema de
tratamiento (10) de los gases de escape (G) de un motor de
combustión (12), especialmente de un motor diesel o de un motor de
gasolina de mezcla pobre, según la reivindicación 5,
caracterizado porque, cuando el valor del nivel de saturación
de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno está comprendido entre un
primer valor mínimo y un primer valor máximo predeterminados, se
efectúa la regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno de
manera que se liberan los óxidos de nitrógeno absorbidos en la
trampa (22).
8. Procedimiento de control según la
reivindicación precedente, tomada en combinación con la
reivindicación 1, caracterizado porque, cuando se realiza la
regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno, se acciona la
válvula de derivación (28) para reducir la cantidad de gases de
escape que atraviesa la trampa (22) de óxidos de nitrógeno, y
porque se accionan los primeros medios de calentamiento (24) para
aumentar la temperatura de la trampa (22) hasta la temperatura
óptima de regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno.
9. Procedimiento de control según la
reivindicación precedente, tomada en combinación con las
reivindicaciones 6 y 2, caracterizado porque el sistema de
inyección (26) inyecta la cantidad predeterminada (Q) de sustancia
reductora que corresponde a una primera cantidad (Q1)
predeterminada que permite disminuir la temperatura óptima de
regeneración de la trampa (22) de óxidos de nitrógeno sin reducir
los óxidos de nitrógeno liberados.
10. Procedimiento de control según la
reivindicación 9, tomada en combinación con las reivindicaciones 6
y 2, caracterizado porque el sistema de inyección (26)
inyecta la cantidad (Q) predeterminada de sustancia reductora que
corresponde a una segunda cantidad (Q2) predeterminada que permite
disminuir la temperatura óptima de regeneración de la trampa (22)
de óxidos de nitrógeno y reducir, al menos parcialmente, los óxidos
de nitrógeno liberados.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0100357 | 2001-01-12 | ||
| FR0100357A FR2819548B1 (fr) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | Systeme de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion et procede de pilotage d'un tel systeme |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2225732T3 true ES2225732T3 (es) | 2005-03-16 |
Family
ID=8858721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02290069T Expired - Lifetime ES2225732T3 (es) | 2001-01-12 | 2002-01-11 | Sistema de tratamiento de los gases de escape de un motor de combustion y procedimiento de control de tal sistema. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1223312B1 (es) |
| DE (1) | DE60201691T2 (es) |
| ES (1) | ES2225732T3 (es) |
| FR (1) | FR2819548B1 (es) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10122636A1 (de) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
| FR2892449B1 (fr) * | 2005-10-21 | 2007-12-07 | Renault Sas | Ligne d'echappement d'un moteur |
| FR2914946B1 (fr) * | 2007-04-12 | 2009-05-22 | Renault Sas | Systeme de traitement des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne |
| JP4788664B2 (ja) * | 2007-06-08 | 2011-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| EP2093396A1 (en) | 2008-02-22 | 2009-08-26 | Ford Global Technologies, LLC | An exhaust system and a method for such a system |
| EP2131019A1 (de) * | 2008-06-04 | 2009-12-09 | Ford Global Technologies, LLC | Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanordnung sowie Abgasnachbehandlungsanordnung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2783074B2 (ja) * | 1991-10-29 | 1998-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2722987B2 (ja) * | 1992-09-28 | 1998-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP3645704B2 (ja) * | 1997-03-04 | 2005-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
2001
- 2001-01-12 FR FR0100357A patent/FR2819548B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-01-11 ES ES02290069T patent/ES2225732T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-11 DE DE60201691T patent/DE60201691T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-11 EP EP02290069A patent/EP1223312B1/fr not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2819548B1 (fr) | 2003-04-25 |
| EP1223312A1 (fr) | 2002-07-17 |
| EP1223312B1 (fr) | 2004-10-27 |
| DE60201691T2 (de) | 2005-03-17 |
| FR2819548A1 (fr) | 2002-07-19 |
| DE60201691D1 (de) | 2004-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2429449T3 (es) | Procedimiento y aparato para el arranque en frío de un motor de combustión interna | |
| US7827782B2 (en) | Method for remediating emissions | |
| JP4263711B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| ES2236967T3 (es) | Procedimiento para el funcionamiento de un motor diesel. | |
| JP5946807B2 (ja) | 要件に従ってｎｏ２を供給する温度制御プレ触媒を用いるディーゼルエンジン排気ガスの酸化窒素除去 | |
| ES2306920T3 (es) | Procedimiento de postinyeccion de liquido de regeneracion de tipo hidrocarburo, alcohol y/o agente reductor (por ejemplo, gasoleo y/o urea y/o disolucion amoniacal) para la regeneracion de sistemas de filtracion de gases de escape de motor diesel. | |
| ES2638605T3 (es) | Regeneración activa y pasiva asistida por calentamiento eléctrico para controles de emisión eficaces de motores diésel | |
| JP4270224B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| ES2567031T3 (es) | Procedimiento de control de las emisiones contaminantes de un motor de combustión | |
| WO2004025091A1 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| ES2223750T3 (es) | Procedimiento de inyeccion de carburante. | |
| US11624309B2 (en) | Exhaust gas treatment system and method with reductant injection and close-coupled treatment element | |
| KR20090094466A (ko) | 희박 연소 엔진용 배기 방출 제어 시스템 및 시스템 동작 방법 | |
| ES2225732T3 (es) | Sistema de tratamiento de los gases de escape de un motor de combustion y procedimiento de control de tal sistema. | |
| US20170314437A1 (en) | Exhaust system | |
| JP4807524B2 (ja) | 内燃機関の排気ガス浄化装置 | |
| KR101807053B1 (ko) | 배기 가스 정화 장치 및 그 재생 방법 | |
| US10094314B2 (en) | Method of regenerating selective catalytic reduction catalyst on diesel particulate filter and exhaust purification system | |
| US20240110499A1 (en) | Valve arrangement for split-flow close-coupled catalyst | |
| JP2010127151A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP5282568B2 (ja) | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム | |
| JP2007198315A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法 | |
| JP2007146784A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP4131783B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| ES2271805T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de descontaminacion de los gases de escape de un motor de combustion interna. |