ES2250610T3 - Aparato de purificacion de gas de escape. - Google Patents

Abstract

Aparato de purificación de gas de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro (22) de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto (20) de escape del motor y en el que se prosigue con una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo dicho aparato un medio de predicción para predecir si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de cambio de la relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro (22) de partículas de pobre a rica para provocar que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cambien de propiedad a una propiedad de fácil oxidación cuando se predice que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer subir la temperatura del filtro (22) de partículas bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

Description

Aparato de purificación de gas de escape.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato de purificación de gas de escape.

Técnica anterior

En el pasado, en un motor diésel se han eliminado partículas contenidas en el gas de escape disponiendo un filtro de partículas en el conducto de escape del motor, empleando ese filtro de partículas para atrapar las partículas en el gas de escape una vez e inflamando y quemando las partículas atrapadas en el filtro de partículas para regenerar el filtro de partículas. En este caso, hacer que la partículas atrapadas se inflamen y ardan requiere de una temperatura considerablemente elevada y de un tiempo considerable.

Por otra parte, se conoce un motor de combustión interna que incorpora en el filtro de partículas un absorbente de NO_{x} que absorbe NO_{x} cuando la relación aire-combustible es pobre y libera el NO_{x} absorbido cuando la relación aire-combustible se enriquece (véase la publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) Nº 6-159037). En este motor de combustión interna, el motor se hace funcionar normalmente bajo una relación aire-combustible pobre. Cuando la cantidad de NO_{x} absorbido en el absorbente de NO_{x} sobrepasa un valor permisible, la relación aire-combustible se enriquece temporalmente para provocar la liberación del NO_{x} del absorbente de NO_{x}.

Cuando se libera NO_{x} del absorbente de NO_{x} y se reduce, el calor que se da en el momento de la reducción del NO_{x} hace que suba la temperatura del filtro de partículas. Por tanto, en un ejemplo de este motor de combustión interna, cuando se termina de liberar el NO_{x}, la relación aire-combustible se devuelve de nuevo al estado pobre. Utilizando el hecho de que la temperatura del filtro de partículas está subiendo en ese momento, se hace arder las partículas depositadas en el filtro de partículas. Además, en otro ejemplo, cuando deba liberarse NO_{x} del absorbente de NO_{x}, cuando la presión de escape aguas arriba del filtro de partículas no sobrepasa una presión predeterminada, la relación aire-combustible tan sólo se enriquece, mientras que cuando la presión de escape aguas arriba del filtro de partículas sobrepasa la presión predeterminada, la relación aire-combustible se enriquece para provocar la liberación del NO_{x} del absorbente de NO_{x}, y la relación aire-combustible se empobrece luego para hacer que las partículas depositadas en el filtro de partículas ardan.

Sin embargo, tal como se ha explicado anteriormente, hacer que las partículas atrapadas en el filtro de partículas se inflamen y ardan requiere de una temperatura considerablemente alta y de un tiempo considerable. En este caso, conseguir que la temperatura del filtro de partículas suba hasta la temperatura en la que las partículas depositadas se inflamen y ardan requiere que se suministre energía desde el exterior. Por tanto, normalmente se suministra combustible adicional o se emplea un calentador eléctrico para provocar la subida de la temperatura del filtro de partículas. Por tanto, si las partículas tardan en arder, se requerirá de mucha más energía en exceso. La reducción de este consumo en exceso de energía requiere que el tiempo necesario para quemar las partículas se acorte tanto como sea posible.

Los inventores investigaron las propiedades de las partículas depositadas desde este punto de vista y por tanto las propiedades de las partículas depositadas se hicieron evidentes gradualmente. Los detalles se explicarán posteriormente, pero en pocas palabras, se descubrió que cuanto mayor es el tiempo de deposición de las partículas en el filtro de partículas, más difícil resulta oxidar las partículas depositadas, y por lo tanto inflamar y quemar las partículas depositadas precisó de una temperatura considerablemente alta y de un tiempo considerable. Es decir, se descubrió que si fuese posible cambiar de propiedad las partículas a una propiedad de fácil oxidación cuando se vuelve difícil oxidar las partículas depositadas, el tiempo requerido para quemar las partículas podría acortarse.

Por tanto, los inventores procedieron con investigaciones adicionales sobre esta cuestión y descubrieron por tanto que enriqueciendo temporalmente la relación aire-combustible, podían cambiarse de propiedad las partículas depositadas a una propiedad de fácil oxidación. Es decir, se descubrió que al enriquecer temporalmente la relación aire-combustible cuando las partículas depositadas se vuelven difíciles de oxidar, las partículas se vuelven fáciles de oxidar y por tanto el tiempo requerido para quemar las partículas puede acortarse.

En el motor de combustión interna conocido anteriormente mencionado, se libera NO_{x} del absorbente de NO_{x} al enriquecer temporalmente la relación aire-combustible de manera ocasional. Por tanto, la pauta de cambio de la relación aire-combustible se parece a la de la presente invención. En este motor de combustión interna conocido, sin embargo, la relación aire-combustible se enriquece temporalmente cuando la cantidad de absorción de NO_{x} del absorbente de NO_{x} sobrepasa una cantidad permisible, mientras que en la presente invención, la relación aire-combustible se enriquece temporalmente cuando las partículas depositadas se vuelven difíciles de oxidar. No sólo son diferentes los propósitos de enriquecer las relaciones aire-combustible, sino que también difieren los tiempos de enriquecerlas. Es decir, aunque la relación aire-combustible se enriquezca en el momento de liberar NO_{x} del absorbente de NO_{x}, no resulta posible necesariamente proseguir cambiando las partículas depositadas a un estado de fácil oxidación.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de purificación de gas de escape que permita que unas partículas depositadas en un filtro de partículas ardan en un corto tiempo.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de purificación de gas de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto de escape del motor y en el que se prosigue con una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo el aparato un medio de predicción para predecir si las partículas depositadas en el filtro de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de cambio de la relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro de partículas de pobre a rica para provocar el cambio de propiedad de las partículas depositadas en el filtro de partículas a una propiedad de fácil oxidación cuando se prediga que las partículas depositadas en el filtro de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer que la temperatura del filtro de partículas suba bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro de partículas cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto de escape del motor y que se prosigue una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo el aparato un primer medio de evaluación para evaluar si las partículas depositadas en el filtro de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de cambio de la relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro de partículas de pobre a rica para provocar el cambio de propiedad de las partículas depositadas en el filtro de partículas a una propiedad de fácil oxidación cuando se estima que las partículas depositadas en el filtro de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un segundo medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer que la temperatura del filtro de partículas suba bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro de partículas cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

Según un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto de escape del motor y que se prosigue una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo el aparato un medio de cambio de la relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro de partículas de pobre a rica, un medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer que la temperatura del filtro de partículas suba bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro de partículas tras cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro de partículas de pobre a rica para hacer que las partículas depositadas en el filtro de partículas cambien de propiedad a una propiedad de fácil oxidación cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista general de un motor de combustión interna; las figuras 2A y 2B son vistas de un filtro de partículas; las figuras 3A y 3B son vistas de un cambio de oxidación de una partícula; la figura 4 es una vista de un ejemplo de control operacional; la figura 5 es una vista de otro ejemplo de control operacional; la figura 6 es una vista para explicar un control de inyección; la figura 7 es una vista de caída en la oxidación de partículas; la figura 8 es un diagrama de flujo de un control de un funcionamiento de un motor; la figura 9 es una vista de la relación entre la cantidad de partículas eliminables por oxidación y la temperatura del filtro de partículas; la figura 10 es una vista para explicar el estado de partículas depositadas; las figuras 11A y 11B son vistas para explicar el estado de partículas depositadas; las figuras 12A y 12B son vistas para explicar el estado de partículas depositadas; la figura 13 es una vista de un tiempo \Deltat; las figuras 14A y 14B son vistas de la cantidad de partículas expulsadas; las figuras 15 y 16 son diagramas de flujo de un control del motor; las figuras 17A, 17B y 17C son vistas para explicar un cambio en una caída de presión; la figura 18 es un diagrama de flujo de un control de un funcionamiento del motor; las figuras 19A, 19B y 19C son vistas para explicar un cambio en la caída de presión; la figura 20 es un diagrama de flujo de un control de un funcionamiento del motor; la figura 21 es un diagrama de flujo de un control de un funcionamiento del motor; la figura 22 es una vista de la cantidad de generación de humo; las figuras 23A y 23B son vistas de unas regiones de funcionamiento del motor, etc.; la figura 24 es una vista de unos cambios en un grado de apertura de una válvula de mariposa, etc.; la figura 25 es una vista de la relación entre la cantidad de partículas eliminables por oxidación y la temperatura del filtro de partículas; la figura 26 es una vista de la cantidad de partículas depositadas; la figura 27 es un diagrama de flujo de un control operacional del motor; la figura 28 es un diagrama de flujo de un control operacional del motor; las figuras 29A y 29B son vistas de mapas de ajustes, etc.; y la figura 30 es un diagrama de flujo de un control del funcionamiento del motor.

Mejor modo de realizar la invención

La figura 1 muestra el caso de la aplicación de la presente invención a un motor de combustión interna de tipo de encendido por compresión. Obsérvese que la presente invención también puede aplicarse a un motor de combustión interna de tipo de encendido por chispa.

Con referencia a la figura 1, 1 indica un cuerpo del motor, 2, un bloque de cilindros, 3, una culata, 4, un pistón, 5, una cámara de combustión, 6, un inyector de combustible controlado eléctricamente, 7, una válvula de admisión, 8, un orificio de admisión, 9, una válvula de escape, y 10, un orificio de escape. El orificio 8 de admisión está conectado a un depósito 12 de compensación a través de un correspondiente tubo 11 de admisión, mientras que el depósito 12 de compensación está conectado a un compresor 15 de un turbocompresor 14 de escape a través de un conducto 13 de admisión. Dentro del conducto 13 de admisión está dispuesta una válvula 17 de mariposa accionada por un motor 16 paso a paso. Además, un dispositivo 18 refrigerador está dispuesto alrededor del conducto 13 de admisión para refrigerar el aire de admisión que fluye a través del conducto 13 de admisión. En la realización mostrada en la figura 1, el agua de refrigeración del motor se conduce al interior del dispositivo 18 refrigerador, y el aire de admisión es enfriado por el agua de refrigeración del motor. Por otra parte, el orificio 10 de escape está conectado a una turbina 21 de escape de un turbocompresor 14 de escape a través de un colector 19 de escape y de un tubo 20 de escape. La salida de la turbina 21 de escape está conectada a una carcasa 23 que aloja un filtro 22 de partículas.

El colector 19 de escape y el depósito 12 de compensación están conectados entre sí a través de un conducto 24 de recirculación del gas de escape (EGR - Exhaust Gas Recirculation). Dentro del conducto 24 de EGR está dispuesta una válvula 25 de control de la EGR controlada eléctricamente. Un dispositivo 26 refrigerador está dispuesto alrededor del conducto 24 de EGR para enfriar el gas de EGR que circula dentro del conducto 24 de EGR. En la realización mostrada en la figura 1, el agua de refrigeración del motor se guía al interior del dispositivo 26 refrigerador, y el gas de EGR es enfriado por el agua de refrigeración del motor. Por otra parte, los inyectores 6 de combustible están conectados a un depósito de combustible, un denominado raíl 27 común, a través de unos tubos 6a de alimentación de combustible. El combustible se introduce en el raíl 27 común desde una bomba 28 de combustible de descarga variable, controlada eléctricamente. El combustible introducido en el raíl 27 común se alimenta a los inyectores 6 de combustible a través de los tubos 6a de alimentación de combustible. El raíl 27 común tiene sujeto al mismo un detector 29 de presión del combustible para detectar la presión del combustible en el raíl 27 común. La descarga de la bomba 28 de combustible se controla en función de la señal de salida del detector 29 de presión del combustible para que la presión del combustible en el raíl 27 común se convierta en una presión objetivo del combustible.

Una unidad 30 electrónica de control está compuesta de un ordenador digital dotado de una memoria 32 de sólo lectura (ROM), una memoria 33 de acceso aleatorio (RAM), un microprocesador 34 (CPU), un puerto 35 de entrada y un puerto 36 de salida, conectados entre sí a través de un bus 31 bidireccional. La señal de salida del detector 29 de presión del combustible se introduce en el puerto 35 de entrada a través de un convertidor 37 analógico-digital correspondiente. Además, el filtro 22 de partículas tiene sujeto al mismo un detector 39 de temperatura para detectar la temperatura del filtro 22 de partículas. La señal de salida de este detector 39 de temperatura se introduce en el puerto 35 de entrada a través del convertidor 37 analógico-digital correspondiente. Además, el filtro 22 de partículas tiene sujeto a él un detector 43 de presión para detectar la diferencia de presión entre la presión del gas de escape aguas arriba del filtro 22 de partículas y la presión del gas de escape aguas abajo de él, es decir, la caída de presión en el filtro 22 de partículas. La señal de salida del detector 43 de presión se introduce en el puerto 35 de entrada a través de un convertidor 37 analógico-digital correspondiente.

Por otra parte, un pedal 40 acelerador tiene conectado un detector 41 de carga que genera una tensión de salida proporcional a la cantidad L de depresión del pedal 40 acelerador. La tensión de salida del detector 41 de carga se introduce en el puerto 35 de entrada a través del convertidor 37 analógico-digital correspondiente. Además, el puerto 35 de entrada tiene conectado un detector 42 de ángulo de cigüeñal que genera un impulso de salida cada vez que un cigüeñal gira, por ejemplo, 30 grados. Por otra parte, el puerto 36 de salida está conectado, a través de uno circuito 38 de accionamiento correspondiente, al inyector 6 de combustible, el motor 16 paso a paso para accionar la válvula de mariposa, la válvula 25 de control de la EGR y la bomba 28 de combustible.

Las figuras 2A y 2B muestran la estructura del filtro 22 de partículas. Nótese que la figura 2A es una vista frontal del filtro 22 de partículas, mientras que la figura 2B es una vista en corte lateral del filtro 22 de partículas. Tal como se muestra en las figuras 2A y 2B, el filtro 22 de partículas forma una estructura de panal y está dotado de una pluralidad de conductos 50, 51 de circulación de escape que se extienden en paralelo entre sí. Estos conductos de circulación de escape comprenden unos conductos 50 de entrada de gas de escape, con unos extremos aguas abajo sellados por unos tapones 52, y unos conductos 51 de salida de gas de escape, con unos extremos aguas arriba sellados por los tapones 52. Obsérvese que las partes sombreadas en la figura 2A muestran unos tapones 53. Por tanto, los conductos 50 de entrada de gas de escape y los conductos 51 de salida de gas de escape están dispuestos de manera alterna a través de unos tabiques 54 delgados. En otras palabras, los conductos 50 de entrada de gas de escape y los conductos 51 de salida de gas de escape están dispuestos de manera que cada conducto 50 de entrada de gas de escape está rodeado por cuatro conductos 51 de salida de gas de escape y cada conducto 51 de salida de gas de escape está rodeado por cuatro conductos 50 de entrada de gas de escape.

El filtro 22 de partículas está formado a partir de un material poroso, tal como por ejemplo, cordierita. Por tanto, el gas de escape que fluye al interior de los conductos 50 de entrada de gas de escape fluye hacia fuera, al interior de los conductos 51 de salida de gas de escape colindantes, a través de los tabiques 54 circundantes, tal como se muestra mediante las flechas en la figura 2B.

En la primera realización de la quinta realización de la presente invención, sobre las superficies periféricas de los conductos 50 de entrada de gas de escape y de los conductos 51 de salida de gas de escape, es decir, las dos superficies laterales de los tabiques 54 y las paredes interiores de los pequeños agujeros en los tabiques 54, está formada una capa de un portador compuesto de, por ejemplo, alúmina. En el portador se incluye un catalizador de metal precioso, tal como el platino Pt, o un catalizador de tierra rara, tal como el cerio Ce. Obsérvese que el filtro 22 de partículas empleado en la presente invención no incluye un absorbente de NO_{x} que absorba NO_{x} a una relación aire-combustible pobre y suelte NO_{x} a una relación aire-combustible rica.

Unas partículas compuestas principalmente de carbono sólido contenido en el gas de escape se atrapan y se depositan en el filtro 22 de partículas. Se hace que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas se oxiden sucesivamente en un periodo de desde 30 segundos a aproximadamente 1 hora. Por tanto, las partículas se depositan constantemente en el filtro 22 de partículas. Cuando la temperatura del filtro 22 de partículas se mantiene a una temperatura a la que pueden oxidarse las partículas, por ejemplo, al menos 250ºC, cuando la cantidad de partículas enviadas al interior del filtro 22 de partículas por unidad de tiempo no es tan grande, las partículas pueden oxidarse en algún momento u otro. Por tanto, en este caso, la totalidad de las partículas puede oxidarse continuamente.

Por otra parte, cuando la cantidad de partículas enviadas al interior del filtro 22 de partículas por unidad de tiempo se vuelve grande o cuando la temperatura del filtro 22 de partículas se vuelve baja, aumenta la cantidad de partículas no oxidadas suficientemente, por lo que aumenta la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas. En el estado real de funcionamiento, la cantidad de partículas enviadas al interior del filtro 22 de partículas por unidad de tiempo algunas veces se vuelve grande y la temperatura del filtro 22 de partículas algunas veces se vuelve baja, por lo que la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas aumenta gradualmente.

A continuación, el grado de facilidad de oxidación de las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas, es decir, la oxidación de partículas, se explicará con referencia a las figuras 3A y 3B. Obsérvese que en las figuras 3A y 3B, A/C muestra la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro 22 de partículas. En la presente solicitud, la relación entre el aire y el combustible introducidos en el conducto de admisión, la cámara 5 de combustión y el conducto de escape aguas arriba del filtro 22 de partículas se llamará la "relación aire-combustible del gas de escape".

En la figura 3A, la línea X_{1} continua muestra el caso en el que la temperatura del filtro 22 de partículas es relativamente baja, mientras que la línea X_{2} discontinua muestra el caso en el que la temperatura del filtro 22 de partículas es elevada. Si se depositan partículas en el filtro 22 de partículas, se formarán un gran número de pequeños agujeros o huecos dentro de la masa de partículas depositadas. Por tanto, la relación entre el área S superficial de las partículas dentro de la masa y el volumen V de la masa de partículas, es decir, la relación S/V área superficial/volumen se vuelve un valor considerablemente grande. Que la relación S/V área superficial/volumen sea grande significa que el área de contacto entre las partículas y el oxígeno es grande y muestra por tanto que la oxidación de las partículas es buena.

Por otra parte, si el estado de la relación A/C aire-combustible que está empobreciéndose continúa después de quedar atrapadas las partículas, las partículas se agregan y las dimensiones de las partículas se vuelven gradualmente más grandes. Por ende, el número de pequeños agujeros o huecos en la masa de las partículas se reduce gradualmente. Por tanto, la relación S/V área superficial/volumen de la masa de partículas decae gradualmente y por consiguiente la oxidación de las partículas se reduce gradualmente, tal como se muestra mediante X_{1} y X_{2} en la figura 3A. La acción de agregación de las partículas se vuelve mayor cuanto mayor sea la temperatura. Por tanto, tal como se muestra en la figura 3A, la oxidación de las partículas disminuye antes en el caso de alta temperatura mostrado por X_{2} que en el caso de baja temperatura mostrado por X_{1}. Si se permite que continúe esta caída en la oxidación de las partículas, las partículas se volverán muy difíciles de oxidar y por ende se precisará de un gran tiempo para quemar las partículas depositadas.

Sin embargo, se descubrió que, tal como se muestra en la figura 3A, si la relación A/C aire-combustible se enriquece cuando la oxidación de las partículas disminuye de esta manera, se restablece la oxidación de las partículas. Las razones no están claras, pero se cree que enriquecer la relación A/C aire-combustible es similar a la acción activadora en el momento de producir coque. Es decir, si la relación A/C aire-combustible se enriquece, el oxígeno es extremadamente escaso, por lo que el CO_{2} o el H_{2}O en el gas de escape parten los enlaces de carbono y por ende de nuevo se producen un gran número de pequeños agujeros o huecos. En realidad, si se intenta medir la relación S/V área superficial/volumen de la masa de partículas tras enriquecer la relación A/C aire-combustible, la relación S/V área superficial/volumen aumenta considerablemente.

Nótese que también en este caso el ataque por parte del CO_{2} o del H_{2}O se vuelve más agresivo cuando la temperatura del filtro 22 de partículas es elevada. Por tanto, la oxidación de las partículas aumenta cuando la temperatura del filtro 22 de partículas, mostrada por la línea Y_{2} discontinua en la figura 3B, es alta en comparación con el caso en el que la temperatura del filtro 22 de partículas, mostrada por la línea Y_{1} continua, es baja.

Si la relación A/C aire-combustible se enriquece de esta manera, la oxidación de las partículas mejora. Por tanto, cuando se queman continuamente las partículas bajo una relación aire-combustible pobre, se hace posible mantener un estado de fácil oxidación de las partículas si se enriquece ocasionalmente la relación A/C aire-combustible.

La figura 4 y la figura 5 muestran las ideas actuales sobre el control operacional según la presente invención. Obsérvese que en la figura 4 y la figura 5, TF muestra la temperatura del filtro 22 de partículas.

En el ejemplo mostrado en la figura 4, cuando la oxidación de las partículas cae hasta el límite LI permisible, la relación A/C aire-combustible se cambia temporalmente a rica. Cada vez que se enriquece la relación aire-combustible, se aumenta la oxidación de las partículas. A continuación, si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas sobrepasa una cantidad LS predeterminada, se realiza un control de elevación de la temperatura para provocar la subida de la temperatura del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla al menos a 600ºC mientras se mantiene el estado de relación aire-combustible pobre. Cuando se realiza el control de elevación de la temperatura, se hace que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas se inflamen y ardan.

Es decir, en esta realización de la presente invención, se proporciona un medio de cambio de relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación A/C aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro 22 de partículas de pobre a rica para hacer que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas cambien de propiedad a una propiedad de fácil oxidación cuando las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas cambian de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado una cantidad LS predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer que la temperatura del filtro 22 de partículas suba bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas cuan-
do la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado la cantidad LS predeterminada.

Obsérvese que hay varios métodos para cambiar temporalmente la relación A/C aire-combustible de pobre a rica. Por ejemplo, está el método de enriquecer la relación aire-combustible media en la cámara 5 de combustión, el método de inyectar combustible adicional en la cámara 5 de combustión tras la carrera de expansión o durante la carrera de escape y el método de inyectar combustible adicional en el conducto de escape aguas arriba del filtro 22 de partículas.

Por otra parte, también existen varios métodos para hacer subir la temperatura del filtro 22 de partículas. Por ejemplo, está el método de disponer un calentador eléctrico en el extremo aguas arriba del filtro 22 de partículas y de usar el calentador eléctrico para calentar el filtro 22 de partículas o el gas de escape que fluye al interior del filtro 22 de partículas, el método de inyectar combustible en el conducto de escape aguas arriba del filtro 22 de partículas y hacer que ese combustible arda para calentar el filtro 22 de partículas, y el método de hacer subir la temperatura del gas de escape para hacer subir la temperatura del filtro 22 de partículas.

Aquí, se explicará brevemente el último método, es decir, el método de hacer subir la temperatura del gas de escape, con referencia a la figura 6.

Un método efectivo para hacer subir la temperatura del gas de escape es el método de retrasar el momento de inyección de combustible hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión. Es decir, normalmente el combustible Q_{m} principal se inyecta cerca del punto muerto superior de la carrera de compresión, tal como se muestra mediante (I) en la figura 6. En este caso, tal como se muestra mediante (II) en la figura 6, si el momento de inyección del combustible Q_{m} principal se retarda, el periodo de postcombustión se alarga y por tanto la temperatura del gas de escape se vuelve más alta. Si la temperatura del gas de escape aumenta, la temperatura TF del filtro 22 de partículas sube con aquélla.

Además, para hacer subir la temperatura del gas de escape, tal como se muestra mediante (III) en la figura 6, también resulta posible inyectar un combustible Q_{v} auxiliar cerca del punto muerto superior de la carrera de aspiración además del combustible Q_{m} principal. Si se inyecta adicionalmente combustible Qv auxiliar de esta manera, el combustible que puede quemarse aumenta exactamente por la cantidad de combustible Qv auxiliar, por lo que la temperatura del gas de escape sube y consiguientemente la temperatura TF del filtro 22 de partículas aumenta.

Por otra parte, si se inyecta de este modo combustible Qv auxiliar cerca del punto muerto superior de la carrera de aspiración, el calor de la compresión provoca la producción de aldehídos, cetonas, peróxidos, monóxido de carbono y otros productos intermedios durante la carrera de compresión. Estos productos intermedios provocan la aceleración de la reacción del combustible Q_{m} principal. Por tanto, en este caso, aunque el momento de inyección del combustible Q_{m} principal se retarde mucho, tal como se muestra mediante (III) de la figura 6, se obtendrá una buena combustión sin provocar fallos de encendido. Es decir, puesto que es posible retardar enormemente de esta manera el momento de inyección del combustible Q_{m} principal, la temperatura del gas de escape se vuelve considerablemente elevada, y por tanto, puede hacerse que la temperatura TF del filtro 22 de partículas suba rápidamente.

Además, tal como se muestra mediante (IV) en la figura 6, también es posible inyectar combustible Q_{p} auxiliar durante la carrera de expansión o durante la carrera de escape además del combustible Q_{m} principal. Es decir, en este caso, la mayor parte del combustible Q_{p} auxiliar no se quema, sino que se descarga en el conducto de escape en forma de HC no quemados. Estos HC no quemados son oxidados por el oxígeno en exceso en el filtro 22 de partículas. El calor de la reacción de oxidación producido en ese momento hace subir la temperatura del filtro 22 de partículas.

En la figura 4, se hace que suba la temperatura del filtro 22 de partículas para quemar las partículas depositadas empleando el método de (IV) en la figura 6. Por tanto, tal como se muestra en la figura 4, cuando ha de elevarse la temperatura del filtro 22 de partículas tal como se muestra en la figura 4, la relación A/C aire-combustible se vuelve tan sólo ligeramente más pequeña.

Por otra parte, en el ejemplo mostrado asimismo en la figura 5, si la oxidación de las partículas cae hasta el límite LI permisible, la relación A/C aire-combustible se cambia temporalmente a rica. Cada vez que la relación aire-combustible se enriquece, se mejora la oxidación de las partículas. Sin embargo, en el ejemplo mostrado en la figura 5, si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas sobrepasa la cantidad LS predeterminada, la relación A/C aire-combustible se cambia temporalmente de pobre a rica para aumentar la oxidación de las partículas. A continuación, se realiza el control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y luego mantenerla a al menos 600ºC mientras se prosigue con el estado de relación aire-combustible pobre. De este modo, en el ejemplo mostrado en la figura 5, puesto que las partículas depositadas comienzan a quemarse en el estado con la oxidación de las partículas depositadas aumentada, el tiempo para quemar las partículas depositadas se acorta adicionalmente.

Como control operacional, es posible utilizar cualquiera de entre el método mostrado en la figura 4 y el método mostrado en la figura 5. En las realizaciones explicadas posteriormente, sin embargo, se da la explicación tomando como ejemplo el caso del uso del método mostrado en la figura 5. A continuación, se explicarán sucesivamente las realizaciones.

La figura 7 y la figura 8 muestran una primera realización. En esta realización, se calcula la disminución o el aumento en la oxidación de las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas por unidad de tiempo y se evalúa si las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición basándose en esa disminución o aumento de la oxidación.

Es decir, tal como se explicó con referencia a las figuras 3A y 3B, cuando la relación A/C aire-combustible se mantiene pobre, cuanto mayor es la temperatura TF del filtro 22 de partículas, menor es la oxidación de las partículas. Cuando la relación A/C aire-combustible es rica, cuando mayor es la temperatura TF del filtro 22 de partículas, mayor es la oxidación de las partículas. Por tanto, en suma, la disminución \DeltaDEO de la oxidación de las partículas por unidad de tiempo puede expresarse tal como se muestra en la figura 7. Es decir, cuando la relación A/C aire-combustible es pobre, tal como se muestra mediante la línea L continua, la disminución \DeltaDEO de la oxidación de las partículas se vuelve más grande cuanto mayor es la temperatura TF del filtro 22 de partículas. Por otra parte, cuando la relación A/C aire-combustible es rica, tal como se muestra mediante la línea R continua, la disminución \DeltaDEO de la oxidación de las partículas se vuelve negativa y el valor absoluto de la disminución \DeltaDEO, es decir, el aumento por unidad de tiempo de la oxidación de las partículas, se vuelve mayor cuanto mayor es la temperatura TF del filtro 22 de partículas.

Por tanto, si se calcula la disminución \DeltaDEO de la oxidación de las partículas mostrada en la figura 7 por unidad de tiempo y se suman acumulativamente las disminuciones \DeltaDEO calculadas, se hace posible evaluar la disminución en la oxidación de las partículas. En esta realización, cuando esta disminución de la oxidación de las partículas sobrepasa un límite OX permisible correspondiente a LI en la figura 5, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente.

La figura 8 muestra un diagrama de flujo para una ejecución de la primera realización.

Con referencia a la figura 8, en primer lugar, en la etapa 100, la disminución \DeltaDEO de la oxidación de las partículas calculada basándose en la figura 7 se suma a DEO. Por tanto, este DEO expresa la disminución de la oxidación de las partículas. A continuación, en la etapa 101, se evalúa si la disminución DEO de la oxidación de las partículas ha sobrepasado un límite OX permisible y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} a la que pueden oxidarse las partículas, por ejemplo, 250ºC. Cuando DEO < OX o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 102, en la que se realiza un funcionamiento normal. En este momento, las partículas se queman continuamente bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación, la rutina procede a la etapa 105.

Por otra parte, cuando en la etapa 101 se evalúa que DEO \geq OX y que TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 103, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se reestablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aunque DEO \geq OX, cuando TF > T_{0}, el procesamiento rico no se realiza. A continuación, en la etapa 104, se borra DEO. A continuación, la rutina procede a la etapa 105.

En la etapa 105, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectada por el detector 43 de presión ha sobrepasado el límite CPX permisible correspondiente al LS de la figura 5. Cuando CP > CPX, la rutina procede a la etapa 106, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Cuando termina este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 107, en la que se realiza el control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto, puede hacerse que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ardan. Cuando se completa la regeneración del filtro 22 de partículas, el control de elevación de la temperatura se para y se vuelve a realizar el funcionamiento normal.

La figura 9 a la figura 16 muestran una segunda realización. En la segunda realización, se calcula la cantidad de partículas con la oxidación disminuyendo al máximo en las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas empleando un modelo. Cuando la cantidad de partículas con la oxidación cayendo al máximo sobrepasa una cantidad predeterminada, se evalúa que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición.

En primer lugar, con referencia a la figura 9, la línea Z continua en la figura 9 muestra la relación entre la velocidad de oxidación de las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas, es decir, por ejemplo, la cantidad G de partículas eliminables por oxidación por minuto (g/min), y la temperatura TF del filtro 22 de partículas. Es decir, en la figura 9, la curva Z muestra el punto de equilibrio en el que la cantidad de partículas que fluyen al filtro 22 de partículas se iguala a la cantidad G de partículas eliminables por oxidación. En este momento, la cantidad de partículas entrantes y la cantidad de partículas eliminadas por oxidación son iguales, por lo que la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas se mantiene constante. Por otra parte, en la región I de la figura 9, la cantidad de las partículas entrantes es menor que la cantidad de partículas eliminables por oxidación, por lo que la cantidad de partículas depositadas se vuelve menor, mientras que en la región II de la figura 9, la cantidad de partículas entrantes se vuelve mayor que la cantidad de partículas eliminables por oxidación, por lo que aumenta la cantidad de partículas depositadas.

La figura 10 muestra esquemáticamente por modelización el estado de las partículas depositadas cuando la cantidad de partículas entrantes se iguala a la cantidad G de partículas eliminables por oxidación. En la figura 10, los números 1 a 5 que discurren a lo largo del eje de abscisas muestran la oxidación de las partículas depositadas. La oxidación empeora del número 1 al 5. Además, en la figura 10, W1, W2, W3, W4 y W5 muestran las cantidades de partículas que se depositan en ciertos instantes con las oxidaciones 1, 2, 3, 4 y 5. WO1, WO2, WO3, WO4 y WO5 muestran las cantidades de partículas eliminadas por oxidación tras un cierto tiempo. WR1, WR2, WR3, WR4 y WR5 muestran las cantidades de partículas restantes depositadas todavía en estos instantes.

En este modelo, se considera que las partículas W1 que fluyen al interior del filtro 22 de partículas se eliminan por oxidación hasta exactamente WO1 en un cierto tiempo, por lo que sólo quedan las partículas WR1, y estas partículas WR1 disminuyen de oxidación de 1 a 2, luego se eliminan por oxidación las partículas WR2 restantes hasta exactamente WR2 en un cierto tiempo, por lo que sólo quedan las partículas WR2, y estas partículas WR2 disminuyen de oxidación de 2 a 3. Por tanto, tal como se comprenderá por la figura 10, en este modelo, W2 corresponde a WR1, W3 corresponde a W2, W4 corresponde a WR3 y W5 corresponde a WR4.

Además, en este modelo, las razones WO1/W1, WO1/W2, WO3/W3, WO4/W4 y WO5/W5 de las cantidades WO1, WO2, WO3, WO4 y WO5 de partículas eliminables por oxidación en un cierto tiempo entre las cantidades W1, W2, W3, W4 y W5 de partículas depositadas son fijas. En este caso, cuanto más disminuye la oxidación de las partículas, menores se considera que se vuelven estas razones. Por tanto, en este modelo, WO1/W1 se hace un 60 por ciento, WO2/W2, un 57 por ciento, WO3/W3, un 54 por ciento, WO4/W4, un 52 por ciento, y WO5/W5, un 50 por ciento.

Además, puesto que WO5/W5 es un 50 por ciento, WR5/W5 también se vuelve un 50 por ciento. Las partículas WR5 restantes siguen eliminándose por oxidación en un tiempo predeterminado. El modelo mostrado en la figura 10 se preparó planteándose de esta manera.

Por otra parte, si la cantidad de partículas entrantes se vuelve mayor que la cantidad G de partículas eliminables por oxidación, tal como se muestra en la figura 11A, la razón de WO1 a W1, la razón de WO2 a W2, la razón de WO3 a W3, la razón de WO4 a W4 y la razón de WO5 a W5 se reducen en comparación con el caso mostrado en la figura 10. Por consiguiente, las cantidades WR1, WR2, WR3, WR4 y WR5 de partículas restantes aumentan en comparación con el caso mostrado en la figura 10. Si esta situación continúa, tal como se muestra en la figura 11B, la cantidad W5 de partículas con la oxidación 5 aumenta mucho.

Es decir, teniendo en cuenta un modelo así, se hace posible encontrar la cantidad W5 de partículas que tienen la peor oxidación.

A continuación, se explicará brevemente el método de calcular la cantidad W5 de partículas que tienen la peor oxidación.

La figura 12A y la figura 12B muestran los casos en los que el punto de equilibrio entre la cantidad de partículas entrantes y la cantidad de partículas eliminables por oxidación es el punto A y el punto B en la figura 9. Las figuras 12A y 12B muestran los estados de partículas del mismo modo que en la figura 10, pero en las figuras 12A y 12B, el eje de abscisas indica el tiempo. Es decir, en la figura 12A, el eje de abscisas indica 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, 20 minutos y 25 minutos después de que las partículas fluyan adentro. En la figura 12B, el eje de abscisas indica 2 minutos, 4 minutos, 6 minutos, 8 minutos y 10 minutos después de que las partículas fluyan adentro.

El punto B de la figura 9 es mayor en cantidad G de partículas eliminables por oxidación, es decir, la cantidad de partículas entrantes, en comparación con el punto A, por lo que la cantidad W1 de partículas en la figura 12B se vuelve mayor que la cantidad W1 de partículas en la figura 12A. Por otra parte, el punto B en la figura 9 es mayor en temperatura TF del filtro 22 de partículas en comparación con el punto A, por lo que la oxidación de las partículas disminuye pronto. A pesar de esto, el hecho de que se haga que las partículas se eliminen por oxidación antes de que la oxidación se vuelva 5 significa que se hace que las partículas se eliminen pronto por oxidación, tal como se muestra en la figura 12B.

El tiempo \Deltat requerido para eliminar por oxidación un 60% de las partículas W1 o el tiempo \Deltat requerido para eliminar por oxidación un 57% de las partículas W2 es de 5 minutos en la figura 12A y de 2 minutos en la figura 12B. De esta manera, el tiempo \Deltat se acorta cuanto mayor es la temperatura TF del filtro 22 de partículas del filtro 22 de partículas, tal como se muestra en la figura 13.

En esta realización, cada vez que transcurre el tiempo \Deltat, se calculan las cantidades WR1, WR2, WR3, WR4 y WR5 de partículas restantes. Cuando la cantidad WR5 de partículas restantes sobrepasa el límite WRX permisible correspondiente a LI en la figura 5, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente.

Además, el cálculo de la cantidad de partículas restantes requiere que se halle la cantidad de partículas entrantes, es decir, la cantidad de partículas descargadas del motor. Esta cantidad de partículas descargadas cambia dependiendo del modelo del motor, pero si determina el modelo del motor, se vuelve una función del par PM motor requerido y de la velocidad N de rotación del motor. La figura 14A muestra la cantidad M de partículas descargadas del motor de combustión interna mostrado en la figura 1. Las curvas M1, M2, M3, M4 y M5 muestran las cantidades de partículas descargadas (M1 < M2 < M3 < M4 < M5). En el ejemplo mostrado en la figura 14A, cuanto mayor es el par PM motor requerido, mayor es la cantidad M de partículas descargadas. Nótese que la cantidad M de partículas descargadas mostrada en la figura 14A se almacena por adelantado como función del par PM motor requerido y de la velocidad N de rotación del motor en la ROM 32 en forma del mapa mostrado en la figura 14B.

La figura 15 y la figura 16 muestran diagramas de flujo para la ejecución de la segunda realización.

Con referencia a la figura 15 y la figura 16, en la etapa 200, se calcula el tiempo \Deltat a partir de la relación mostrada en la figura 13. A continuación, en la etapa 201, se calcula la cantidad \SigmaM acumulativa de la cantidad M de partículas descargadas en el tiempo \Deltat mostrada en la figura 14B. A continuación, en la etapa 202, se calcula la cantidad \SigmaG acumulativa de la cantidad G de partículas eliminables por oxidación en el tiempo \Deltat mostrada en la figura 9. A continuación, en la etapa 203, se evalúa si ha transcurrido el tiempo \Deltat. Cuando ha transcurrido el tiempo \Deltat, la rutina procede a la etapa 204.

En la etapa 204, se calculan las cantidades WO1 (= \SigmaG x 0,6), WO2 (= WR1 x 0,57), WO3 (= WR2 x 0,54), WO4 (= WR3 x 0,52) y WO5 (= WR4 x 0,5) de partículas eliminables por oxidación. A continuación, en la etapa 205, se calculan las cantidades WR1, WR2, WR3, WR4 y WR5 restantes de partículas basándose en las siguientes relaciones:

WR5 \leftarrow WR4 - WO5

WR4 \leftarrow WR3 - WO4

WR3 \leftarrow WR2 - WO3

WR2 \leftarrow WR1 - WO2

WR1 \leftarrow \SigmaM - WO1

Se cree que los significados de estas relaciones quedan claros a partir de la figura 10, por lo que se omitirán las explicaciones de los mismos.

A continuación, en la etapa 206, se evalúa si la cantidad WR5 restante de partículas ha sobrepasado un límite WRX permisible y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} a la que pueden oxidarse las partículas, por ejemplo, 250ºC. Cuando WR5 \leq WRX o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 207, en la que se realiza el funcionamiento normal. En este momento, las partículas se queman continuamente bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación, la rutina procede a la etapa 210.

Por otra parte, cuando en la etapa 206 se evalúa que WR5 > WRX y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 208, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aunque WR5 > WRX, cuando TF \leq T_{0}, no se realiza el procesamiento rico. A continuación, en la etapa 209, se realiza una inicialización. A continuación, la rutina procede a la etapa 210.

En la etapa 210, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectado por el detector 43 de presión ha sobrepasado el límite CPX permisible correspondiente a LS en la figura 5. Cuando CP > CPX, la rutina procede a la etapa 211, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Cuando termina este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 212, en la que se realiza un control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla al menos a 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto, puede hacerse que ardan las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas. Cuando se completa la regeneración del filtro 22 de partículas, se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

Las figuras 17A, 17B y 17C y la figura 18 muestran una tercera realización. En esta realización, se estima, por una parte, la caída de presión en el filtro 22 de partículas, mientras que, por otra parte, se detecta la caída de presión real en el filtro 22 de partículas y la diferencia de presión entre la caída de presión estimada y la caída de presión real se utiliza para evaluar si las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición. Es decir, cuando disminuye la oxidación de las partículas, las partículas se depositan sin oxidarse completamente, por lo que la caída de presión en el filtro 22 de partículas aumenta. Por tanto, resulta posible evaluar a partir de esto si ha disminuido la oxidación de las partículas.

Por tanto, en primer lugar, se explicará el método para estimar la caída de presión en el filtro 22 de partículas. En esta realización, se calcula la cantidad \SigmaWR acumulativa de partículas a partir de la cantidad M de partículas descargadas y la cantidad G de partículas eliminables por oxidación. La figura 17A muestra la relación entre la cantidad \SigmaWR acumulativa de partículas y la caída \DeltaCP de presión en el estado estándar. Por tanto, si se encuentra la cantidad \SigmaWR acumulativa de partículas, la caída \DeltaCP de presión en el estado estándar se halla a partir de la relación mostrada en la figura 17A.

Por otra parte, aunque la cantidad \SigmaWR acumulativa de partículas sea la misma, si la temperatura TF del filtro 22 de partículas y la cantidad GE del gas de escape cambian, la caída de presión cambia junto con ellas. En esta realización de la presente invención, se almacena por adelantado un coeficiente K de corrección para la caída \DeltaCP de presión en el estado estándar en la ROM 32 en forma de un mapa, tal como se muestra en la figura 17B. Al multiplicar el coeficiente K de corrección con la caída \DeltaCP de presión, se calculan la caída \DeltaCP de presión correspondiente a la temperatura TF del filtro 22 de partículas y la cantidad GE del gas de escape.

Si disminuye la oxidación de las partículas, tal como se muestra en la figura 17C, la caída CP de presión real detectada por el detector 43 de presión se vuelve mayor que la caída CPD de presión calculada. En la tercera realización, cuando la diferencia entre estas caídas de presión (CP - CPD) sobrepasa un ajuste PX, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente.

La figura 18 muestra un diagrama de flujo para la ejecución de la tercera realización.

Con referencia a la figura 18, en primer lugar, en la etapa 300, la cantidad M de partículas descargadas se calcula a partir del mapa mostrado en la figura 14B y la cantidad G de partículas eliminables por oxidación se calcula a partir de la relación mostrada en la figura 9. A continuación, en la etapa 301, la cantidad G de partículas eliminables por oxidación se resta de la suma (M + WR) de la cantidad WR de partículas depositadas en el tiempo del ciclo de procesamiento anterior y la cantidad M de partículas descargadas para calcular la cantidad \SigmaWR acumulativa actual de partículas depositadas (= (M + WR) - G). A continuación, en la etapa 302, \SigmaWR se hace igual a WR.

A continuación, en la etapa 303, se evalúa si ha transcurrido un tiempo predeterminado. Cuando no ha transcurrido el tiempo predeterminado, la rutina salta a la etapa 306, mientras que cuando ha transcurrido el tiempo predeterminado, la rutina procede a la etapa 304. En la etapa 304, la caída \DeltaCP de presión se calcula a partir de la relación mostrada en la figura 17A basándose en la cantidad \SigmaWR de partículas depositadas. A partir de esta caída \DeltaCP de presión y del coeficiente K de corrección mostrado en la figura 17B se calcula un valor CPD estimado de la caída de presión. A continuación, en la etapa 305, se evalúa si la diferencia de presión (CP - CPD) entre la caída CP de presión real detectada por el detector 43 de presión y el valor CPD estimado de la caída de presión se ha vuelto mayor que un ajuste PX y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} a la que pueden oxidarse las partículas, por ejemplo, 250ºC.

Cuando CP - CPD \leq PX o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 306, en la que se realiza el funcionamiento normal. En este instante, las partículas se queman continuamente bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación, la rutina procede a la etapa 308.

Por otra parte, cuando en la etapa 305 se estima que CP - CPD > PX y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 307, en el que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Nótese que aunque CP - CPD > PX, cuando TF \leq T_{0}, no se realiza el procesamiento rico. A continuación, la rutina procede a la etapa 308.

En la etapa 308, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectada por el detector 43 de presión ha sobrepasado el límite CPX permisible correspondiente al LS de la figura 5. Cuando CP > CPX, la rutina procede a la etapa 309, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Cuando termina este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 310, en la que se realiza un control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto, puede hacerse que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ardan. Cuando se completa la regeneración del filtro 22 de partículas, se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

Las figuras 19A, 19B y 19C y la figura 20 muestran una cuarta realización. En esta realización, la temperatura TF del filtro 22 de partículas temporalmente se eleva hasta aproximadamente 450ºC para hacer que parte de las partículas depositadas se oxiden y se evalúa si la oxidación de las partículas ha disminuido con respecto a la posterior magnitud de la caída de presión. Es decir, si se hace subir la temperatura del filtro 22 de partículas, cuando la oxidación de las partículas es elevada, se oxidará una gran cantidad de las partículas depositadas, pero cuando la oxidación de las partículas es pequeña, casi ninguna de las partículas depositadas se oxidará. Por tanto, la caída de presión tras elevar la temperatura TF del filtro 22 de partículas se vuelve más pequeña, tal como se muestra mediante CPD en la figura 19A, cuando la oxidación de las partículas es grande, mientras que se vuelve más grande, tal como se muestra mediante CP en la figura 19A, cuando la oxidación de las partículas es pequeña. Por tanto, se hace posible evaluar si la oxidación de las partículas ha disminuido con respecto a la diferencia entre las caídas CP y CPD de presión.

Específicamente, en esta realización, se realiza un control de elevación de la temperatura del filtro 22 de partículas cuando la caída CP de presión real detectada por el detector 43 de presión se vuelve un valor CPO objetivo predeterminado. Este valor CPO objetivo se almacena por adelantado en la ROM 32 como función del par PM motor requerido y la velocidad N de rotación del motor, tal como se muestra en la figura 19B. A continuación, tras finalizar el control de elevación de la temperatura, cuando se alcanza el instante TK de evaluación mostrado en la figura 19A, se compara la caída CP de presión real y la caída CPD de presión cuando la oxidación de las partículas es grande. Esta caída CPD de presión se halla por adelantado mediante experimentos, etc. La caída CPD de presión se almacena por adelantado en la ROM 32 como función del par PM motor requerido y la velocidad N de rotación del motor, tal como se muestra en la figura 19C. En esta realización, cuando la diferencia de presión (CP - CPD) sobrepasa un ajuste PXX, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente.

La figura 20 muestra un diagrama de flujo para la ejecución de la cuarta realización.

Con referencia a la figura 20, en primer lugar, en la etapa 400, se evalúa si la caída CP de presión real detectada por el detector 43 de presión se ha convertido en un valor CPO objetivo mostrado en la figura 19B. Cuando CP no es CPO, la rutina salta a la etapa 404, mientras que cuando CP = CPO, la rutina procede a la etapa 401. En la etapa 401, se realiza un control de elevación de la temperatura para hacer subir temporalmente la temperatura TF del filtro 22 de partículas. Cuando termina el control de elevación de la temperatura, la rutina procede a la etapa 402, en la que se evalúa si se ha alcanzado el instante TK de evaluación mostrado en la figura 19A. Cuando se ha llegado al instante TK de evaluación, la rutina procede a la etapa 403, en la que se evalúa si la diferencia de presión (CP - CPD) entre la caída CP de presión real detectada por el detector 43 de presión y la caída CPD de presión hallada a partir del mapa mostrado en la figura 19C se ha vuelto más grande que un ajuste PXX y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} a la que pueden oxidarse las partículas, por ejemplo, 250ºC.

Cuando CP - CPD \leq PXX o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 404, en la que se realiza el funcionamiento normal. En este momento, las partículas se queman continuamente bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación, la rutina procede a la etapa 406.

Por otra parte, cuando en la etapa 403 se evalúa que CP - CPD > PXX y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 405, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aunque que CP - CPD > PXX, cuando TF \leq T_{0}, el procesamiento rico no se realiza. A continuación, la rutina procede a la etapa 406.

En la etapa 406, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectada por el detector 43 de presión ha sobrepasado el límite CPX permisible correspondiente al LS de la figura 5. Cuando CP > CPX, la rutina procede a la etapa 407, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Cuando finaliza este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 408, en la que se realiza un control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto, puede hacerse que ardan las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas. Cuando se completa la regeneración del filtro 22 de partículas, se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

A continuación, se explicará una quinta realización. Resulta posible predecir hasta cierto punto si las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición. Por ejemplo, en el instante del arranque del motor, la temperatura TF del filtro 22 de partículas es baja, por lo que se deposita una gran cantidad de partículas en el filtro 22 de partículas sin oxidarse. Estas partículas no se oxidarán inmediatamente aunque la temperatura del filtro 22 de partículas se vuelva elevada. Por tanto, continuará depositándose una gran cantidad de partículas en el filtro 22 de partículas. Durante este tiempo, la oxidación de las partículas acabará disminuyendo. Además, si se continúa con un funcionamiento a alta velocidad, las partículas se ven expuestas a una temperatura elevada durante largo tiempo bajo una relación aire-combustible pobre y por tanto la oxidación de las partículas disminuirá. Por tanto, en el instante del arranque del motor o cuando el funcionamiento a alta velocidad continúe durante más de un tiempo predeterminado, se hace posible predecir que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición.

Además, si el motor continúa funcionando durante más de un cierto tiempo, puede considerarse que la oxidación de las partículas disminuye durante ese tiempo. Por tanto, también se hace posible predecir que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición cuando el tiempo de funcionamiento del motor, un valor acumulativo de las revoluciones del motor, o la distancia de desplazamiento del vehículo sobrepasan asimismo unos valores predeterminados.

Por tanto, en esta realización, cuando se predice que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente.

La figura 21 muestra una diagrama de flujo para la ejecución de una quinta realización.

Con referencia a la figura 21, en primer lugar, en la etapa 500, se evalúa si puede predecirse que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} a la que pueden oxidarse las partículas, por ejemplo, 250ºC. Cuando no puede predecirse que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 501, en la que se realiza un funcionamiento normal. En este momento, las partículas se queman continuamente bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación, la rutina procede a la etapa 503.

Por otra parte, cuando puede predecirse que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 502, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aunque puede predecirse que las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, cuando TF \leq T_{0}, el procesamiento rico no se realiza. A continuación, la rutina procede a la etapa 503.

En la etapa 503, se estima si la cantidad de partículas depositadas en el filtro 22 de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectada por el detector 43 de presión ha sobrepasado el límite CPX permisible correspondiente al LS de la figura 5. Cuando CP > CPX, la rutina procede a la etapa 504, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, puede restablecerse la oxidación de las partículas. Cuando finaliza este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 505, en la que se realiza un control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto, puede hacerse que ardan las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas. Cuando se completa la regeneración del filtro 22 de partículas, se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

A continuación, se explicará brevemente el método de combustión a baja temperatura para hacer funcionar la presente invención con referencia a la figura 22 a la figura 24.

En el motor de combustión interna mostrado en la figura 1, cuando se incrementa el índice EGR (cantidad de gas de EGR/cantidad de gas de EGR + cantidad de aire de admisión), la cantidad de generación de humo aumenta gradualmente y alcanza un máximo. Si el índice EGR se incrementa adicionalmente, esta vez la cantidad de generación de humo decrece rápidamente. Esto se explicará mientras se hace referencia a la figura 22, que muestra la relación entre el índice EGR y el humo cuando se cambia el grado de refrigeración del gas de EGR. Obsérvese que en la figura 22, la curva A muestra el caso de refrigerar forzadamente el gas de EGR para mantener la temperatura del gas de EGR a aproximadamente 90ºC, la curva B muestra el caso de refrigerar forzadamente el gas de EGR mediante un dispositivo de refrigeración de pequeño tamaño y la curva C muestra el caso de no refrigerar forzadamente el gas de EGR.

Tal como se muestra mediante la curva A de la figura 22, cuando el gas de EGR se refrigera forzadamente, la cantidad de generación de humo alcanza un máximo cuando el índice EGR se vuelve ligeramente inferior a un 50 por ciento. En este caso, si se hace que el índice EGR sea superior a aproximadamente un 55 por ciento, ya casi no se genera humo. Por otra parte, tal como se muestra mediante la curva B de la figura 22, cuando el gas de EGR se refrigera levemente, la cantidad de generación de humo alcanza un máximo cuando el índice EGR es ligeramente superior al 50 por ciento. En este caso, si se hace que el índice EGR sea aproximadamente un 65 por ciento, ya casi no se genera humo. Además, tal como se muestra mediante la curva C en la figura 22, cuando el gas de EGR no se refrigera forzadamente, la cantidad de generación de humo alcanza un máximo cerca de un índice EGR de aproximadamente un 55 por ciento. En este caso, si se hace que el índice EGR sea aproximadamente de un 70 por ciento, ya casi no se genera humo.

La razón por la que hacer que el índice EGR del gas sea de al menos un 55 por ciento de esta manera dé como resultado que ya no se genere humo es que la temperatura del combustible y del gas circundante en el instante de la combustión no se vuelve tan alta debido a la acción endotérmica del gas de EGR, es decir, se realiza una combustión a baja temperatura, y por consiguiente los hidrocarburos no se convierten en hollín.

Esta combustión a baja temperatura presenta la característica de ser capaz de reducir la cantidad de generación de NO_{x} mientras suprime la generación de humo independientemente de la relación aire-combustible. Es decir, si se enriquece la relación aire-combustible, hay un exceso de combustible, pero la temperatura de combustión se contiene en una temperatura baja, por lo que el exceso de combustible no se convierte en hollín, y por tanto no se genera humo. Además, en este instante, sólo se genera también una cantidad extremadamente pequeña de NO_{x}. Por otra parte, cuando la relación aire-combustible media es pobre o la relación aire-combustible es la relación aire-combustible estequiométrica, si la temperatura de combustión se vuelve elevada, se genera una pequeña cantidad de hollín, pero bajo una combustión a baja temperatura, la temperatura de combustión se suprime hasta una temperatura baja, por lo que no se genera nada de humo y además sólo se genera una cantidad muy pequeña de NO_{x}.

Sin embargo, si el par PM motor que se requiere del motor se hace mayor, es decir, si la cantidad de inyección de combustible se hace mayor, la temperatura del combustible y el gas circundante en el momento de la combustión se harán mayores, por lo que se hará difícil una combustión a bajas temperaturas. Es decir, una temperatura de combustión baja será posible tan sólo en los momentos de funcionamiento del motor a carga media y baja, en las que la cantidad de calor generada por la combustión es relativamente baja. En la figura 23A, la región I muestra la región de operación en la que puede realizarse la primera combustión en la que la cantidad de gas inerte de la cámara 5 de combustión es mayor que la cantidad de gas inerte donde la generación de hollín alcanza el máximo, es decir, la combustión a baja temperatura, mientras que la región II muestra la región de operación en la que puede realizarse únicamente la segunda combustión en la que la cantidad de gas inerte de la cámara 5 de combustión es menor que la cantidad de gas inerte donde la generación de hollín alcanza el máximo, es decir, la combustión normal.

La figura 23B muestra la relación objetivo de A/C aire-combustible en el caso de la combustión a baja temperatura en la región de operación I. La figura 24 muestra el grado de apertura de la válvula 17 de mariposa, el grado de apertura de la válvula 25 de control EGR, el índice EGR, la relación aire-combustible, el tiempo de comienzo de inyección \thetaS, el tiempo de finalización de la inyección \thetaE, y la cantidad de inyección que corresponde al par PM motor requerido en el caso de la combustión a baja temperatura en la región de operación I. Obsérvese que la figura 24 muestra también el grado de apertura de la válvula 17 de mariposa etc. en el instante de la combustión normal realizada en la región de operación II.

Se entiende a partir de las figuras 23B y 24 que cuando se realiza la combustión a baja temperatura en la región de operación I, el índice EGR se hace al menos un 55% y la relación A/C aire-combustible cambia de 15,5 a una relación aire-combustible pobre de 18 aproximadamente. Tal como se explicó anteriormente, cuando se está realizando combustión a baja temperatura no se produce casi humo, es decir, partículas de escape. Por tanto, existe la ventaja de que es posible evitar una acumulación de gran cantidad de partículas en el filtro 22 de partículas.

Además, si se usa una combustión a baja temperatura, la relación aire-combustible en la cámara 5 de combustión puede enriquecerse sin producir una gran cantidad de hollín, es decir, una gran cantidad de partículas. Por tanto, cuando el estado de funcionamiento del motor es el de la segunda región de operación II mostrada en la figura 23A, cuando se evalúe o se prediga que la relación A/C aire-combustible debería enriquecerse temporalmente para aumentar la oxidación de las partículas, es preferible que la relación A/C aire-combustible no se enriquezca hasta que el estado de funcionamiento del motor se desplace a la primera región de operación I, sino que la relación A/C aire-combustible se enriquezca después de que el estado de funcionamiento del motor se haya desplazado a la primera región de operación I.

Las figuras 25 a 30 muestran varias realizaciones del caso en el que el filtro 22 de partículas no lleva un catalizador. Cuando el filtro 22 de partículas no lleva un catalizador, tal como se muestra en la figura 25, la velocidad de oxidación de las partículas, es decir, la cantidad G de partículas que se pueden eliminar por oxidación, aumenta rápidamente a una temperatura TF del filtro 22 de partículas alrededor de 600ºC. Por tanto, cuando la temperatura TF del filtro 22 de partículas es menor de aproximadamente 600ºC, las partículas se depositan sobre el filtro 22 de partículas sin ser eliminadas por oxidación. En un motor de combustión interna del tipo de ignición por compresión, la temperatura TF del filtro 22 de partículas es considerablemente menor de 600ºC. Por tanto, si se usa un filtro 22 de partículas que no lleva un catalizador, las partículas continúan depositándose sobre el filtro 22 de partículas.

Por tanto, cuando se usa un filtro 22 de partículas que no lleva un catalizador, la oxidación de las partículas depositadas se reduce más fácilmente. Por tanto, también en este caso, la relación A/C aire-combustible tiene que enriquecerse ocasionalmente temporalmente para aumentar la oxidación de las partículas depositadas.

Las figuras 26 y 27 muestran una sexta realización adecuada al caso en el que el filtro 22 de partículas no lleva un catalizador. La figura 26 muestra la cantidad W de partículas depositadas sobre el filtro 22 de partículas. Los números y símbolos de la figura 26 significan lo mismo que los de la figura 10. Cuando el filtro 22 de partículas no lleva un catalizador, las partículas entrantes W1 se convierten todas en las partículas restantes WR1. Estas partículas restantes WR1 se convierten sucesivamente en las partículas de oxidación pobres WR2, WR3, WR4 y WR5 con cada paso de la unidad de tiempo. Por tanto, la cantidad de partículas WR5 con la peor oxidación aumenta gradualmente. En esta realización, cuando la cantidad WR5 de las partículas restantes supera un límite permisible WRXX, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente para aumentar la oxidación de las partículas.

La figura 27 muestra un diagrama de flujo para la ejecución de la sexta realización.

\global\parskip0.900000\baselineskip

Con referencia a la figura 27, primero, en la etapa 600, las cantidades restantes de partículas WR5, WR4, WR3, WR2 y WR1 se calcularon en base a las siguientes relaciones:

WR5 \leftarrow WR5 + WR4

WR4 \leftarrow WR3

WR3 \leftarrow WR2

WR2 \leftarrow WR1

WR1 \leftarrow M

Donde la M mencionada es la cantidad de partículas de escape calculadas a partir del mapa de la figura 14B.

Después, en la etapa 601, se juzga si la cantidad restante de partículas WR5 con la menor oxidación ha superado un límite permisible WRXX y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} en la que las partículas pueden oxidarse, por ejemplo, 250ºC. Cuando WR5 \leq WRXX o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 602, en la que se realiza el funcionamiento normal. En este instante se queman continuamente las partículas bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación, la rutina procede a la etapa 605.

Por otra parte, cuando se evalúa en la etapa 601 que WR5 > WRXX y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 603, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aunque WR5 > WRXX, cuando TF \leq T_{0} no se realiza el pro-
cesamiento rico. A continuación, en la etapa 604, se realiza la inicialización. Entonces la rutina procede a la etapa 605.

En la etapa 605, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas sobre el filtro 22 de partículas supera o no una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectada por el sensor 43 de presión ha superado el límite CPX permisible que corresponde al LS de la figura 5. Cuando CP > CPX, la rutina procede a la etapa 606, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Cuando acaba este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 607, en la que se realiza el control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta alcanzar al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto, puede hacerse que ardan las partículas depositadas sobre el filtro 22 de partículas. Cuando se completa la regeneración del filtro 22 de partículas se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

A continuación, se explicará una séptima realización. Cuando fluyen partículas al interior del filtro 22 de partículas, esas partículas se convertirán antes o después en las partículas restantes WR5 con la menor oxidación. Por tanto, es posible evaluar la cantidad de WR5 de las partículas restantes con la menor oxidación hasta cierto punto a partir de la cantidad de partículas que fluyen al interior del filtro 22 de partículas. Por tanto, en esta realización, cuando la cantidad acumulativa de las cantidades de partículas que fluyen al interior del filtro 22 de partículas supera un ajuste MX, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente.

La figura 28 muestra un diagrama de flujo para la ejecución de la séptima realización.

Con referencia a la figura 28, primero a la etapa 700, la cantidad M de partículas de escape calculada a partir del mapa que se muestra en la figura 14B se añade a \SigmaM. Por tanto, este \SigmaM expresa el valor acumulativo de las cantidades de partículas que fluyen al interior del filtro 22 de partículas. A continuación, en la etapa 701, se evalúa si el valor acumulativo \SigmaM de las cantidades de partículas que fluyen al interior del filtro 22 de partículas supera el ajuste MX y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} en la que se pueden oxidar las partículas, por ejemplo, 250ºC. Cuando \SigmaM \leq MX o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 702, en la que se realiza el funcionamiento normal. En este instante se queman continuamente las partículas bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación la rutina procede a la etapa 705.

Por otra parte, cuando se evalúa en el paso 701 que \SigmaM > MX y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 703, donde se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación aire-combustible. Debido a esto se restablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aunque \SigmaM > MX, cuando TF \leq T_{0} no se realiza el procesamiento rico. A continuación, en la etapa 704, se borra \SigmaM. A continuación, la rutina procede a la etapa 705.

En la etapa 705, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas sobre el filtro 22 de partículas supera una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectado por el sensor 43 de presión supera el límite permisible CPX que corresponde al LS de la figura 5. Cuando CP > CPX la rutina procede a la etapa 706, en la que se realiza un procesamiento rico para hacer la relación A/C aire-combustible temporalmente rica. Debido a esto se restablece la oxidación de las partículas. Cuando termina este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 707, en la que se realiza el control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto se pueden quemar las partículas depositadas en el filtro 22 de partículas. Cuando se completa la regeneración del filtro
22 de partículas, se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

Las figuras 29 y 30 muestran una octava realización. Tal como se explica anteriormente, cuando las partículas fluyen al interior del filtro 22 de partículas, las partículas se convierten antes o después en las partículas restantes WR5 con la menor oxidación. Por tanto es posible estimar la cantidad WR5 de partículas restantes con la menor oxidación a partir del valor acumulativo de las cantidades de partículas que fluyen al interior del filtro 22 de partículas. En otras palabras, es posible estimar la cantidad WR5 de partículas restantes con la menor oxidación a partir del aumento en la caída de presión en el filtro 22 de partículas. Por tanto, en esta realización, cuando la caída CP de presión real en el filtro 22 de partículas supera un ajuste CPTT, la relación A/C aire-combustible se enriquece temporalmente. En este caso, cuando termina el procesamiento rico de la relación A/C aire-combustible, la relación A/C aire-combustible se enriquece de nuevo temporalmente haciendo aumentar el ajuste CPTT exactamente en \DeltaD.

El ajuste inicial CPTT se almacena por adelantado en el ROM 32 en forma de mapa como una función del par PM motor requerido y la velocidad N de rotación del motor tal como se muestra en la figura 29A. El aumento \DeltaD en el ajuste CPTT se almacena también por adelantado en el ROM 32 en forma de mapa como la función del par PM motor requerido y la velocidad N de rotación del motor tal como se muestra en la figura 29B.

La figura 30 muestra un diagrama de flujo para la ejecución de la octava realización.

Con referencia a la figura 30, en primer lugar, en la etapa 800, se evalúa si la caída CP de presión realmente detectada por el sensor 43 de presión es mayor que el ajuste CPTT calculado a partir del mapa de la figura 29A y si la temperatura TF del filtro 22 de partículas es mayor que la temperatura T_{0} en la que las partículas pueden oxidarse, por ejemplo, 250ºC. Cuando CP \leq CPTT o TF \leq T_{0}, la rutina procede a la etapa 801, en la que se realiza el funcionamiento normal. En este instante se queman las partículas constantemente bajo una relación aire-combustible pobre. A continuación la rutina procede a la etapa 804.

Por otra parte, cuando se evalúa en la etapa 800 que CP > CPTT y TF > T_{0}, la rutina procede a la etapa 802, en la que se realiza un procesamiento rico para enriquecer temporalmente la relación A/C aire-combustible. Debido a esto se restablece la oxidación de las partículas. Obsérvese que aún si CP > CPTT, cuando TF \leq T_{0} no se realiza el procesamiento rico. A continuación, en la etapa 803, se añade el aumento \DeltaD calculado a partir del mapa que se muestra en la figura 29B al ajuste CPTT, y el resultado de la suma se convierte en el nuevo ajuste CPTT. A continuación la rutina procede a la etapa 804.

En la etapa 804, se evalúa si la cantidad de partículas depositadas sobre el filtro 22 de partículas supera una cantidad predeterminada, es decir, si la caída CP de presión en el filtro 22 de partículas detectada por el sensor 43 de presión supera un límite permisible CPX que corresponde a LS en la figura 5. Cuando CP > CPX la rutina procede a la etapa 805, en la que se realiza un procesamiento rico para hacer la relación A/C aire-combustible temporalmente rica. Debido a esto, se restablece la oxidación de las partículas. Al terminar este procesamiento rico, la rutina procede a la etapa 806, en la que se realiza un control de elevación de la temperatura para hacer subir la temperatura TF del filtro 22 de partículas hasta al menos 600ºC y mantenerla a al menos 600ºC bajo la relación aire-combustible pobre. Debido a esto pueden quemarse las partículas depositadas sobre el filtro 22 de partículas. Cuando se completa la regeneración del filtro
22 de partículas se para el control de elevación de la temperatura y se realiza de nuevo el funcionamiento normal.

Tal como se ha explicado anteriormente, según la presente invención, es posible hacer quemar las partículas depositadas sobre el filtro de partículas en un tiempo corto.

Lista de números de referencia

4...

pistón

5...

cámara de combustión

6...

inyector de combustible

7...

válvula de admisión

9...

válvula de escape

12...

depósito de compensación

14...

turbocompresor

17...

válvula de mariposa

20...

tubo de escape

22...

filtro de partículas

25...

válvula de control de la EGR

43...

detector de presión

Claims (16)

1. Aparato de purificación de gas de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro (22) de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto (20) de escape del motor y en el que se prosigue con una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo dicho aparato un medio de predicción para predecir si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de cambio de la relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro (22) de partículas de pobre a rica para provocar que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cambien de propiedad a una propiedad de fácil oxidación cuando se predice que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer subir la temperatura del filtro (22) de partículas bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

2. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que dicho medio de cambio de la relación aire-combustible no cambiará la relación aire-combustible de pobre a rica cuando la temperatura del filtro (22) de partículas sea menor que una temperatura predeterminada incluso cuando se predice que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición.

3. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que dicho medio de predicción predice que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición en el momento del arranque del motor o cuando un funcionamiento a alta velocidad ha continuado durante al menos un tiempo predeterminado.

4. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que dicho medio de predicción predice que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición cuando un tiempo de funcionamiento del motor, un valor acumulativo de revoluciones del motor o una distancia de desplazamiento del vehículo ha sobrepasado un valor predeterminado.

5. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que se incluye un catalizador en el filtro de partículas.

6. Aparato de purificación de gas de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro (22) de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto de escape del motor y en el que se prosigue una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo dicho aparato un primer medio de evaluación para evaluar si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un medio de cambio de la relación aire-combustible para cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro (22) de partículas de pobre a rica para provocar que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cambien de propiedad a una propiedad de fácil oxidación cuando se evalúa que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición, un segundo medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer subir la temperatura del filtro de partículas bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

7. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 6, en el que dicho medio de cambio de la relación aire-combustible no cambiará la relación aire-combustible de pobre a rica cuando la temperatura del filtro de partículas sea menor que una temperatura predeterminada incluso cuando se evalúa que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición.

8. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 6, en el que dicho aparato está dotado además de un medio de cálculo para calcular una disminución y un aumento de una oxidación por unidad de tiempo de las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas y en el que dicho primer medio de evaluación evalúa si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición basándose en dicha disminución y aumento de la oxidación.

9. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 6, en el que dicho aparato está dotado además de un medio de cálculo para calcular una cantidad de partículas con la mayor disminución en oxidación en las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas empleando un modelo y en el que dicho primer medio de evaluación evalúa si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición cuando las cantidad de partículas con la mayor disminución en oxidación sobrepasa una cantidad predeterminada.

10. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 6, en el que dicho aparato está dotado además de un medio de estimación para estimar una caída de presión en el filtro de partículas y un medio de detección para detectar una caída de presión real en el filtro de partículas y en el que dicho primer medio de evaluación evalúa si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición a partir de la diferencia de presión entre la caída de presión estimada por dicho medio de estimación y la caída de presión real detectada por dicho medio de detección.

11. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 10, en el que dicho medio de estimación calcula la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas a partir de la cantidad de partículas que fluyen al interior del filtro (22) de partículas y la temperatura del filtro (22) de partículas y estima la caída de presión en el filtro (22) de partículas a partir de la cantidad de partículas depositadas.

12. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 10, en el que dicho aparato está dotado además de un medio de elevación de la temperatura para hacer subir temporalmente la temperatura del filtro (22) de partículas para eliminar parcialmente por oxidación las partículas en el filtro (22) de partículas y en el que dicho primer medio de evaluación evalúa si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición a partir de dicha diferencia de presión tras la finalización de la acción de elevación de la temperatura por parte de dicho medio de elevación de la temperatura.

13. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 12, en el que dicho primer medio de evaluación hace que dicho medio de elevación de la temperatura haga subir temporalmente la temperatura del filtro (22) de partículas cuando la caída de presión real detectada por dicho medio de detección alcance un valor objetivo almacenado por adelantado y evalúa si las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas han cambiado de propiedad a una propiedad de más difícil oxidación en comparación con justo tras la deposición a partir de la diferencia de presión entre la caída de presión tras la finalización de la acción de elevación de la temperatura almacenada por adelantado y la caída de presión real detectada por dicho medio de detección.

14. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 6, en el que se incluye un catalizador en el filtro (22) de partículas.

15. Aparato de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en el que un filtro (22) de partículas para atrapar y eliminar partículas en un gas de escape está dispuesto en un conducto de escape del motor y en el que se prosigue una quema bajo una relación aire-combustible pobre, comprendiendo dicho aparato un medio de cambio de la relación aire-combustible capaz de cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro (22) de partículas de pobre a rica, un medio de evaluación para evaluar si la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada y un medio de control de temperatura para hacer subir la temperatura del filtro de partículas bajo una relación aire-combustible pobre para eliminar por oxidación las partículas depositadas en el filtro de partículas tras cambiar temporalmente la relación aire-combustible del gas de escape que fluye al interior del filtro (22) de partículas de pobre a rica para hacer que las partículas depositadas en el filtro (22) de partículas cambien de propiedad a una propiedad de fácil oxidación cuando la cantidad de partículas depositadas en el filtro (22) de partículas ha sobrepasado una cantidad predeterminada.

16. Aparato de purificación de gas de escape según la reivindicación 15, en el que se incluye un catalizador en el filtro (22) de partículas.