ES2273201T3 - Sistema de ayuda a la regeneracion de un filtro de particulas para linea de escape. - Google Patents
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Abstract
Sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en una línea de escape (3) de un motor Diesel de vehículo automóvil, en el que el motor (1) está asociado a distintos órganos, entre los que se encuentran: - unos medios (2) de admisión de aire en el motor, - unos medios (4) de reciclaje de gases de escape del motor a la entrada del mismo, - un turbocompresor (5), - un filtro de partículas (7) del tipo que incluye un medio filtrante destinado a atrapar partículas de hollín presentes en los gases de escape de dicho motor (1), - un catalizador de oxidación (6) dispuesto aguas arriba del filtro de partículas (7) en la línea de escape (3) o integrado en el mismo, - un sistema (8) de alimentación común de carburante de los cilindros del motor, que incluye inyectores de comando eléctrico (9, 10, 11, 12), asociados a dichos cilindros, - unos medios (16) de adición al carburante de un aditivo destinado a depositarse en el lecho de partículas de hollín, para reducir la temperatura de combustión de las partículas atrapadas en el filtro (7) y propagar su combustión, - unos medios (20, 21, 22) de adquisición de información relativa a distintos parámetros de funcionamiento del motor y de los órganos asociados al mismo, y - unos medios (17) de control del funcionamiento de los medios de admisión, los medios de reciclaje, el turbocompresor y/o el sistema de alimentación, para controlar el funcionamiento del motor, habiéndose adaptado además dichos medios para activar una fase de regeneración del filtro de partículas mediante combustión de las partículas atrapadas en el mismo, activando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de distensión, habiéndose revestido y/o impregnado dicho medio filtrante de dicho filtro de partículas (7) de un material capaz de constituir una reserva de oxígeno capaz de propagar la combustión del hollín durante una operación de regeneración del filtro de partículas, y sin que el reparto de losdistintos materiales sea uniforme en el filtro (7), caracterizado porque el material capaz de constituir una reserva de oxígeno está dispuesto de manera privilegiada en la zona aguas abajo (29) de los canales de entrada (25) del filtro (7).
Description
Sistema de ayuda a la regeneración de un filtro
de partículas para línea de escape.
La invención afecta a la industria automóvil.
Más concretamente, se refiere a la regeneración de los filtros de
partículas utilizados especialmente en las líneas de escape de los
motores Diesel de vehículos de reciente concepción.
Los vehículos automóviles de motor Diesel de
reciente concepción están equipados, en sus líneas de escape, de
filtros de partículas (FAP) utilizados para reducir sus emisiones de
contaminantes sólidos. Estos FAP recogen en sus paredes hollín que
es necesario eliminar con regularidad para evitar que el FAP se
atasque, y permitirle recuperar su eficacia nominal. Además, el
atasco del FAP genera progresivamente una contrapresión nefasta
para el correcto funcionamiento del motor. Dicha eliminación,
denominada "regeneración del FAP", puede realizarse elevando
el filtro a una temperatura superior a la temperatura de combustión
del hollín (siendo normalmente ésta de alrededor de 550ºC), por
medio de los gases de escape que circulan por el mismo. A tal
efecto, una solución técnica consiste en:
- -
- añadir al carburante, por ejemplo durante el llenado del depósito, un aditivo de ayuda a la regeneración cuya función consiste en reducir la temperatura de combustión del hollín hasta alrededor de 450ºC, y suministrar oxígeno disponible para propagar dicha combustión; en efecto, dicho aditivo se mezcla con el hollín durante su formación en la cámara de combustión, y se encuentra asimismo en el lecho de hollín que se deposita en el filtro; y
- -
- realizar periódicamente una post-inyección o inyecciones múltiples de carburante aguas arriba del FAB, especialmente en los cilindros del motor durante su fase de distensión.
La post-inyección o las
múltiples inyecciones tienen por efecto incrementar la temperatura
de los gases de escape y la cantidad de hidrocarburos disponible
que contienen. Dichos hidrocarburos son transformados en un
catalizador de oxidación colocado aguas arriba del FAP, según una
reacción exotérmica que eleva los gases de escape a una temperatura
superior a 450ºC. Éstos llegan entonces al lecho de hollín, y la
combustión del hollín se produce gracias a la elevada temperatura
de los gases de escape y a la actividad catalítica de las
partículas de aditivo. Ésta se propaga mediante el oxígeno puesto a
disposición del medio por el aditivo.
El aditivo de ayuda a la regeneración es, por
ejemplo, a base de cerina CeO_{2} y/o de óxido férrico
Fe_{2}O_{3}, así como de cualquier otro óxido metálico capaz de
ceder oxígeno. La dosificación de dicho aditivo se sitúa
generalmente entre algunas ppm y 50 ppm de materia activa (cerio y/o
hierro).
Un inconveniente de esta forma de proceder es
que la regeneración periódica del FAB deja subsistir en el interior
del medio filtrante impurezas incombustibles constituidas por
especies minerales. Estas impurezas son en gran parte residuos del
aditivo de ayuda a la regeneración. Éstas disminuyen progresivamente
la eficacia del FAP por la suciedad, lo que requiere proceder con
regularidad a una limpieza en profundidad del FAP, por ejemplo cada
80.000 km o cada 120.000 km.
Con objeto de espaciar aún más dicha limpieza en
profundidad, sería necesario conseguir reducir la cantidad de
aditivo de ayuda a la regeneración introducida en el carburante.
El documento
DE-A-100 48 511 describe un sistema
de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas integrado en
una línea de escape, siendo dicho sistema de conformidad con el
preámbulo de la reivindicación 1, con excepción de la presencia de
medios de adición al carburante de un aditivo que reduce la
temperatura de combustión de las partículas de hollín.
El objeto de la invención es proponer una
solución técnica que permita reducir la cantidad de aditivo, sin
que por ello se vea afectada la "eficacia de la reducción de las
emisiones de materias contaminantes expulsadas con los gases de
escape".
A tal efecto, la invención tiene por objeto un
sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas
integrado en una línea de escape de un motor Diesel de vehículo
automóvil, en el que el motor está asociado a distintos órganos,
entre los que se encuentran:
- -
- unos medios de admisión de aire en el motor,
- -
- unos medios de reciclaje de gases de escape del motor a la entrada del mismo,
- -
- un turbocompresor,
- -
- un filtro de partículas del tipo que incluye un medio filtrante destinado a atrapar partículas de hollín presentes en los gases de escape de dicho motor,
- -
- un catalizador de oxidación dispuesto aguas arriba del filtro de partículas en la línea de escape o integrado en el mismo,
- -
- un sistema de alimentación común de carburante de los cilindros del motor, que incluye inyectores de comando eléctrico, asociados a dichos cilindros,
- -
- unos medios de adición al carburante de un aditivo destinado a depositarse en el lecho de partículas de hollín, para reducir la temperatura de combustión de las partículas atrapadas en el filtro y propagar su combustión,
- -
- unos medios de adquisición de información relativa a distintos parámetros de funcionamiento del motor y de los órganos asociados al mismo, y
- -
- unos medios de control del funcionamiento de los medios de admisión, los medios de reciclaje, el turbocompresor y/o el sistema de alimentación, para controlar el funcionamiento del motor, habiéndose adaptado además dichos medios para activar una fase de regeneración del filtro de partículas mediante combustión de las partículas atrapadas en el mismo, activando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de distensión,
habiéndose revestido y/o impregnado
dicho medio filtrante de dicho filtro de partículas de un material
capaz de constituir una reserva de oxígeno capaz de propagar la
combustión del hollín durante una operación de regeneración del
filtro de partículas, y sin que el reparto de los distintos
materiales sea uniforme en el filtro, caracterizado porque el
material capaz de constituir una reserva de oxígeno está dispuesto
de manera privilegiada en la zona aguas abajo de los canales de
entrada del
filtro.
Dicho material puede ser óxido de cerio.
Dicho material puede ser un óxido mixto de cerio
y circonio.
El filtro de partículas puede asimismo estar
revestido y/o impregnado de por lo menos un catalizador que
favorezca la activación de reacciones que tienden a reducir las
emisiones contaminantes del motor.
El filtro de partículas puede asimismo estar
revestido y/o impregnado de por lo menos un catalizador que
favorezca la activación de la combustión del hollín.
Dicho catalizador puede ser un metal del grupo
VIII, como platino, paladio o rodio, o una mezcla de dichos
metales.
Dado que el catalizador favorece la activación
de la combustión del hollín, éste puede disponerse de manera
privilegiada en la zona aguas arriba de los canales de entrada del
filtro.
La parte terminal de la zona aguas abajo del
filtro puede estar desprovista de material que constituya una
reserva de oxígeno y catalizador.
El material que constituye una reserva de
oxígeno puede estar dispuesto de manera privilegiada en la zona
periférica de la sección transversal del filtro.
Dado que el catalizador favorece la activación
de la combustión del hollín, éste puede estar dispuesto de manera
privilegiada en la zona central de la sección transversal del
filtro.
Como ya se habrá entendido, la invención
consiste en realizar un revestimiento y/o una impregnación del medio
filtrante del FAP mediante un compuesto que desempeña el papel de
un depósito de oxígeno que permite la propagación de la reacción de
combustión del hollín durante la operación de regeneración,
privilegiando la disposición de dicho compuesto en la zona aguas
abajo de los canales de entrada del filtro. Este compuesto puede
desempeñar asimismo un papel catalítico en el inicio de la
combustión del hollín, pero debe quedar claro que el aspecto
esencial de la invención lo constituye la función de propagación de
dicha combustión.
La invención se entenderá mejor mediante la
lectura de la siguiente descripción, realizada con referencia a las
siguientes figuras adjuntas:
- la figura 1 representa de forma
esquemática un motor Diesel de vehículo y los distintos órganos
asociados del mismo;
- las figuras 2 a 4 esquematizan,
vistos en corte longitudinal, distintos ejemplos de filtros de
partículas utilizables en el marco de la invención, y ponen en
evidencia distintas posibilidades de reparto de los compuestos que
contienen;
- las figuras 5 y 6 esquematizan,
vistos en corte transversal, dos ejemplos de reparto radial de los
compuestos contenidos en un filtro de partículas utilizable en el
marco de la invención.
En la figura 1, se ha representado un motor
Diesel de vehículo automóvil que está designado mediante la
referencia general 1.
Dicho motor Diesel está asociado a unos medios
de admisión de aire a la entrada del mismo, que están designados por
la referencia general 2. A la salida, dicho motor está asociado a
una línea de escape que está designada mediante la referencia
general 3.
Están previstos asimismo unos medios de
reciclaje de gases de escape del motor a la entrada del mismo, y
están designados mediante la referencia general 4.
Dichos medios están interpuestos, por ejemplo,
entre la salida del motor y los medios 2 de admisión de aire en el
mismo.
La línea de escape puede asimismo asociarse a un
turbocompresor designado mediante la referencia general 5 y, más
concretamente, al tramo de turbina de éste, de manera clásica.
Finalmente, la línea de escape incluye un
catalizador de oxidación designado mediante la referencia general
6, dispuesto aguas arriba de un filtro de partículas designado
mediante la referencia general 7, dispuesto en la línea de
escape.
El motor está asimismo asociado a un sistema de
alimentación común en carburante de los cilindros del mismo. Este
sistema está designado mediante la referencia general 8 en dicha
figura e incluye por ejemplo inyectores de comando eléctrico
asociados a dichos cilindros.
En el ejemplo de realización representado, el
motor es un motor de cuatro cilindros e incluye, por lo tanto,
cuatro inyectores de comando eléctrico, respectivamente 9, 10, 11 y
12.
Estos distintos inyectores están asociados a una
rampa de alimentación común de carburante designada mediante la
referencia general 13 y unida a unos medios de alimentación en
carburante designados por la referencia general 14, incluyendo por
ejemplo una bomba de alta presión.
Dichos medios de alimentación están unidos a un
depósito de carburante designado mediante la referencia general 15
y a unos medios de adición a dicho carburante de un aditivo, por
ejemplo a base de cerina y/u óxido férrico (o cualquier óxido
metálico capaz de ceder oxígeno), destinado a depositarse en el
filtro de partículas para reducir la temperatura de combustión de
las partículas atrapadas en el mismo.
En realidad, dicho aditivo puede estar contenido
por ejemplo en un depósito auxiliar designado mediante la
referencia general 16, asociado al depósito de carburante 15 para
permitir la inyección de cierta cantidad de dicho aditivo en el
carburante.
Finalmente, dicho motor y los distintos órganos
que se acaban de describir están asimismo asociados a medios de
control de su funcionamiento designados por la referencia general 17
en dicha figura, incluyendo por ejemplo cualquier calculador
adecuado 18 asociado a medios de almacenamiento de información 19, y
unido en su entrada a distintos medios de adquisición de
información relativa a distintos parámetros de funcionamiento de
dicho motor 1 y de dichos órganos, estando adaptado dicho
calculador 18 para controlar el funcionamiento de los medios de
admisión 2, los medios de reciclaje 4, el turbocompresor 5 y/o el
sistema de alimentación 14 para controlar el funcionamiento del
motor 1, especialmente el par generado por el mismo en función de
las condiciones de circulación del vehículo de forma clásica.
De este modo, por ejemplo, dicho calculador 18
está unido a un sensor de presión diferencial 20 en los bornes del
conjunto formado por el catalizador 6 y el filtro de partículas 7, a
sensores de temperatura 21, 22 y 23, respectivamente aguas arriba
del catalizador 6, entre dicho catalizador 6 y el filtro de
partículas 7 y aguas abajo de dicho filtro de partículas 7 en la
línea de escape 3.
El calculador 18 puede asimismo recibir una
información de contenido de oxígeno de los gases de escape a partir
de una sonda Lambda \lambda designada mediante la referencia
general 24 en esta figura, integrada en la línea de escape 3.
A la salida, dicho calculador 18 está adaptado
para pilotar los medios 2 de admisión de aire, los medios 4 de
reciclaje de gases de escape, el turbocompresor 5, los medios 16 de
adición en el carburante del aditivo, los medios 14 de alimentación
en carburante de la rampa común 8 y los distintos inyectores
9-12 asociados a los cilindros del motor 1.
Especialmente, dicho calculador 18 está adaptado
para activar una fase de regeneración del filtro de partículas 7
mediante combustión de las partículas atrapadas en el mismo,
activando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los
cilindros del motor 1 durante su fase de distensión.
Las partículas emitidas por el motor 1 en el
transcurso de su funcionamiento están efectivamente atrapadas en el
filtro de partículas. Por lo tanto, conviene regenerarlo con
regularidad mediante combustión de dichas partículas.
Por lo tanto, una línea de escape 3 de motor 1
de combustión interna según la invención incluye, de manera
conocida, un reactor 6 que contiene un catalizador de oxidación (por
ejemplo un metal como el platino) que asegura, mediante una
reacción exotérmica, la conversión de los hidrocarburos y el CO
contenidos en los gases de escape en CO_{2} y vapor de agua.
A continuación, según la invención, la línea de
escape 3 incluye un FAP 7 que tiene como particularidad que está
revestido y/o impregnado en todo o parte de su superficie y/o de su
volumen de un compuesto tal como un material perteneciente por
ejemplo al grupo óxido de cerio y/u óxido mixto de cerio y circonio.
Dicho compuesto debe ser capaz de constituir una reserva de oxígeno
capaz de propagar la combustión del hollín iniciada durante una
operación de regeneración del FAP 7. Se dice entonces que dicho
compuesto presenta una "función OSC" (para "oxygen storage
capacity").
Al mismo tiempo, este compuesto contribuye a
reducir la temperatura de combustión del hollín, al igual que lo
hace el aditivo de ayuda a la regeneración habitualmente introducido
en el carburante. Sin embargo, la introducción de dicho aditivo
sigue siendo necesaria incluso con la utilización de un FAP 7 según
la invención. En efecto, dado que el compuesto presenta una función
OSC depositado en el FAP 7 y/o impregnándolo (este último término
significa que está presente en la superficie de los poros situados
en el interior de los elementos filtrantes que constituyen las
paredes del FAP) sólo asegura un contacto superficial con el hollín.
Este efecto puede no ser suficiente para reducir por sí sólo la
temperatura de combustión del hollín en las proporciones que
aseguran una regeneración del FAP 7 tan rápida como se pretende para
las aplicaciones planteadas. Desde este punto de vista, la adición
de cerina y/u óxido de hierro (por ejemplo) en el carburante permite
incorporar el aditivo de ayuda a la regeneración en el seno del
propio hollín, lo que le proporciona una eficacia óptima. Sin
embargo, el uso de un FAP 7 según la invención, unido al uso de un
aditivo de ayuda a la regeneración proporciona una reducción
adicional de la temperatura de combustión del hollín, que es por
supuesto muy favorable desde el punto de vista energético. En la
práctica, se puede plantear la posibilidad de reducir la temperatura
de combustión del hollín a 400ºC, donde anteriormente, a cantidad
igual o superior de aditivo de ayuda a la regeneración, se
conseguía una temperatura de combustión de 450ºC.
Por supuesto, cuando el compuesto que presenta
una función OSC no está repartido uniformemente en el conjunto del
medio filtrante, debe estar presente de forma privilegiada en las
partes del medio filtrante donde se recogen las partículas de
hollín principalmente. Es el caso, por ejemplo, de la superficie del
medio filtrante que constituye la entrada del FAP 7, especialmente
las superficies que definen los canales de entrada del FAP 7 cuando
éste posee una estructura en nido de abeja, como se conoce de
forma
clásica.
clásica.
El compuesto que presenta una función OSC puede
no ser el único compuesto que reviste y/o impregna el FAP 7. Puede
utilizarse conjuntamente a uno o varios catalizadores destinados a
favorecer la activación de la combustión del hollín y/u otras
reacciones tendentes a reducir las emisiones contaminantes del
motor, mediante por ejemplo un metal como el platino para catalizar
la oxidación de los hidrocarburos y el CO, un catalizador de
tratamiento de los óxidos de nitrógeno, etc. Por lo tanto, se puede
plantear que la conversión de los hidrocarburos y del CO tiene
lugar en todo o parte dentro del propio FAP 7, no forzosamente en un
medio separado 6 aguas arriba del FAP 7. En este caso, la figura 1
quedaría modificada, porque las zonas 6 y 7 estarían integradas, y
eliminado el sensor de temperatura 22.
Por ejemplo, se puede asociar el compuesto que
presenta una función OSC a un "washcoat" depositado en el FAP
7. La adición de un washcoat en el filtro compuesto de óxido de Ce u
óxido mixto Ce/Zr, capaz de proporcionar oxígeno durante una
combustión contribuye a la mejora de la oxidación del hollín,
reduciendo la temperatura de inicio de la combustión, así como la
propagación de la combustión.
El compuesto con función OSC puede asociarse
además a un catalizador formado por un metal del grupo VIII de la
clasificación periódica o una mezcla de dichos metales, como platino
y/o paladio y/o rodio. De este modo, oxida directamente el hollín
(mediante disponibilidad del oxígeno activado) o indirectamente
mediante reacciones exotérmicas que tienen lugar en el platino, el
paladio o el rodio (mediante oxidación de los hidrocarburos y el
CO). Se reducen así las emisiones de contaminantes y se aporta
temperatura localmente, lo que ayuda indirectamente a la oxidación
del hollín.
El platino y/o el paladio y/o el rodio pueden
depositarse únicamente en un washcoat de Al_{2}O_{3} o
mezclarse con el washcoat o el compuesto con función OSC.
El washcoat depositado en el FAP puede estar
compuesto de alúmina (soporte catalítico de gran superficie) y
completado con óxido de Ce (CeO_{2}) y/u óxido mixto de
Ce_{x}Zr_{y}O_{2}, en proporción variable, pudiendo estar
dichos óxidos ligados íntimamente a la alúmina. La cantidad de
washcoat puede variar entre algunos gramos/litro y algunas decenas
de g/l.
La cantidad de metales preciosos debe estar
suficientemente dispersada y estable, para quedar accesible y
eficaz para convertir los contaminantes. La cantidad de metales
preciosos depende de la cantidad de washcoat y puede variar entre
algunas décimas de gramos y varios gramos en la totalidad del filtro
de partículas, según el papel a otorgar a dichos metales preciosos.
Para tratar los gases de escape, generalmente son necesarios varios
gramos. Las figuras 2 a 5 presentan esquemáticamente diversos
posibles modos de reparto de los distintos compuestos de los que se
ha hablado en toda la longitud de los canales de entrada 25 del FAP
7. En los ejemplos representados, los canales de salida 26 del FAP
7 están desprovistos de impregnación pero, por supuesto, podría
practicarse una impregnación si se considera útil, con el fin de
terminar reacciones que se iniciaron en los canales de entrada
25.
En el caso de la figura 2, existe una
impregnación de la totalidad de la superficie de los canales de
entrada 25 del FAP 7 por medio de una capa única 27 que incluye al
mismo tiempo el material con función OSC, un catalizador metálico y
un washcoat. Dicha capa 27 puede ser homogénea en cantidad y en
composición en toda la longitud de los canales 25. Se puede prever
asimismo una variación de dichas características a los largo de los
canales 25:
- -
- la cantidad de catalizador metálico puede ser más importante en la zona aguas arriba 28 que en la zona aguas abajo 29 de cada canal 25, representando dicha zona aguas arriba entre el 10 y el 50% (por ejemplo) de la longitud del canal 25; se pretende así realizar con mayor rapidez la oxidación de los hidrocarburos y el CO; el contenido de catalizador de la zona aguas arriba 28 puede ser, por ejemplo, entre 1,5 y 5 veces la de la zona aguas abajo 29;
- -
- la cantidad de material con función OSC puede ser, según la invención, más importante en la zona aguas abajo 29 que en la zona aguas arriba 28 de cada canal 25, representando dicha zona aguas abajo entre el 10 y el 50% (por ejemplo) de la longitud del canal 25; se pretende favorecer así el inicio de la combustión del hollín principalmente en la zona aguas abajo 29, es decir allí donde el hollín tiende a acumularse preferiblemente.
En el caso de la figura 3, existe una
impregnación de la zona aguas arriba 28 de los canales 25 mediante
una capa 30 que incluye al mismo tiempo el material con función
OSC, el catalizador metálico y el washcoat, y una impregnación de
la zona aguas abajo 29 mediante una capa 31 que sólo incluye el
material con función OSC y el washcoat. Como variante, el material
OSC podría estar ausente de la zona aguas arriba.
En el caso de la figura 4, existe una
impregnación de la zona aguas arriba 28 de los canales 25 mediante
una capa 32 que contiene el material con función OSC y el washcoat,
estando revestida la propia capa 32 mediante una capa 33 que
contiene el catalizador metálico y el washcoat. En lo que se refiere
a la zona aguas abajo 29 de los canales 25, sólo está impregnada
mediante la capa 32 de material con función OSC y el washcoat. En
todas las configuraciones que se han expuesto, se puede asimismo no
prever revestimiento y/o impregnación de la zona aguas abajo 29, o
por lo menos de su parte terminal. En efecto, es aquí donde las
impurezas, cenizas y residuos varios, que subsisten después de la
combustión del hollín, tienden a acumularse, y dichas impurezas
alteran el funcionamiento de los catalizadores. Suprimir dichos
catalizadores en zonas en las que serían en cualquier caso de una
eficacia menor que en el resto del FAP 7 permite ahorrar materiales
y limitar las pérdidas de carga de los gases en el interior del FAP
7.
Asimismo, como se puede observar en las figuras
5 y 6, se puede modular el reparto de los catalizadores según la
sección transversal del FAP 7.
La figura 5 muestra un FAP 7 visto en corte
transversal. Los módulos laterales 34 se impregnan por ejemplo de
una mayor cantidad de material con función OSC que los módulos más
centrales 35.
En esta variante, el reparto del material con
función OSC es sensiblemente homogéneo en el interior de cada
módulo. Este puede no ser siempre el caso, por ejemplo como se
muestra en la figura 6, donde los tramos de los módulos laterales
34 están asimismo incluidos en la zona de menor impregnación, de
manera a proporcionar a la zona de menor impregnación una sección
transversal sensiblemente circular.
Típicamente, la zona de mayor impregnación
representa entre el 30 y el 80% de la superficie de la sección
transversal del FAP 7. En esta zona, la cantidad de material con
función OSC es típicamente del orden de 1,5 a 5 veces la presente en
las zonas de menor impregnación.
El objeto de dicho reparto del material con
función OSC es realizar el suministro de oxígeno preferiblemente en
el lugar donde es más difícil transformar el hollín, es decir en la
periferia del FAP 7, donde las condiciones térmicas son las menos
favorables.
El reparto de los demás materiales que impregnan
el FAP 7 puede asimismo modularse en la sección transversal del FAP
7, pero no forzosamente en el mismo sentido que la del material con
función OSC. Por lo tanto, es preferible privilegiar los módulos
más centrales 35 para la impregnación mediante el catalizador
metálico, con el fin de convertir los hidrocarburos y el CO
preferiblemente allí donde las condiciones de flujo y las
condiciones térmicas son las más favorables a tal efecto. También en
este caso, las zonas de mayor impregnación pueden contener
típicamente de 1,5 a 5 veces más catalizador metálico que las zonas
de menor impregnación.
En la práctica, es ventajoso aprovechar el uso
de un FAP 7 según la invención para disminuir la cantidad de
aditivo de ayuda a la regeneración empleada (del orden del 50% o
más). Esto tiene por efecto reducir la cantidad de residuos
incombustibles que se deposita en el FAP 7 y, por lo tanto, que su
limpieza en profundidad sea necesaria menos a menudo.
Se debe entender que la aplicación de un FAP 7
según la invención a las líneas de escape de motores Diesel es sólo
una aplicación preferida. Un FAP 7 según la invención podría
utilizarse en la línea de escape de cualquier tipo de motor de
combustión interna para el pudiera ser de utilidad un FAP 7.
Claims (10)
1. Sistema de ayuda ala regeneración de un
filtro de partículas integrado en una línea de escape (3) de un
motor Diesel de vehículo automóvil, en el que el motor (1) está
asociado a distintos órganos, entre los que se encuentran:
- -
- unos medios (2) de admisión de aire en el motor,
- -
- unos medios (4) de reciclaje de gases de escape del motor a la entrada del mismo,
- -
- un turbocompresor (5),
- -
- un filtro de partículas (7) del tipo que incluye un medio filtrante destinado a atrapar partículas de hollín presentes en los gases de escape de dicho motor (1),
- -
- un catalizador de oxidación (6) dispuesto aguas arriba del filtro de partículas (7) en la línea de escape (3) o integrado en el mismo,
- -
- un sistema (8) de alimentación común de carburante de los cilindros del motor, que incluye inyectores de comando eléctrico (9, 10, 11, 12), asociados a dichos cilindros,
- -
- unos medios (16) de adición al carburante de un aditivo destinado a depositarse en el lecho de partículas de hollín, para reducir la temperatura de combustión de las partículas atrapadas en el filtro (7) y propagar su combustión,
- -
- unos medios (20, 21, 22) de adquisición de información relativa a distintos parámetros de funcionamiento del motor y de los órganos asociados al mismo, y
- -
- unos medios (17) de control del funcionamiento de los medios de admisión, los medios de reciclaje, el turbocompresor y/o el sistema de alimentación, para controlar el funcionamiento del motor, habiéndose adaptado además dichos medios para activar una fase de regeneración del filtro de partículas mediante combustión de las partículas atrapadas en el mismo, activando una fase de inyecciones múltiples de carburante en los cilindros del motor durante su fase de distensión,
habiéndose revestido y/o impregnado
dicho medio filtrante de dicho filtro de partículas (7) de un
material capaz de constituir una reserva de oxígeno capaz de
propagar la combustión del hollín durante una operación de
regeneración del filtro de partículas, y sin que el reparto de los
distintos materiales sea uniforme en el filtro (7),
caracterizado porque el material capaz de constituir una
reserva de oxígeno está dispuesto de manera privilegiada en la
zona aguas abajo (29) de los canales de entrada (25) del filtro
(7).
2. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material es óxido de cerio.
3. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material es un óxido mixto de
cerio y circonio.
4. Sistema, según una de las reivindicaciones 1
a 3, caracterizado porque el filtro de partículas (7) está
asimismo revestido y/o impregnado de por lo menos un catalizador que
facilita la activación de reacciones que tienden a disminuir las
emisiones contaminantes del motor.
5. Sistema, según la reivindicación 4,
caracterizado porque el filtro de partículas (7) está
asimismo revestido y/o impregnado de por lo menos un catalizador que
facilita la activación de la combustión de hollín.
6. Sistema, según la reivindicación 4 o 5,
caracterizado porque dicho catalizador es un metal del grupo
VIII, como el platino, el paladio o el rodio, o una mezcla de dichos
metales.
7. Sistema, según la reivindicación 5,
caracterizado porque el catalizador que favorece la
activación de la combustión del hollín está dispuesto
preferiblemente en la zona aguas arriba (28) de los canales de
entrada (25) del filtro (7).
8. Sistema, según una de las reivindicaciones 1
a 7, caracterizado porque la parte terminal de la zona aguas
abajo (29) del filtro (7) está desprovista de material constituyente
de una reserva de oxígeno y de catalizador.
9. Sistema, según una de las reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque el material que constituye una
reserva de oxígeno está dispuesto preferiblemente en la zona
periférica (34) de la sección transversal del filtro (7).
10. Sistema, según la reivindicación 5 y una de
las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el
catalizador que favorece la activación de la combustión del hollín
está dispuesto preferiblemente en la zona central (35) de la sección
transversal del filtro
(7).
(7).
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