ES2282917T3 - Dispositivo de purificacion de gases de escape de motor de combustion interna de tipo ignicion por compresion. - Google Patents

Dispositivo de purificacion de gases de escape de motor de combustion interna de tipo ignicion por compresion. Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión (1) que tiene un catalizador de captura de SO, , (11) dispuesto en un paso de gases de escape del motor (13) y que puede capturar el SO, , contenido en gases de escape y que tiene un catalizador de almacenamiento de NO, (12) dispuesto en el paso de gases de escape (13) aguas abajo del catalizador de captura de SO, (11), almacenando el catalizador de almacenamiento de NO, (12) el NO, contenido en gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape de entrada es pobre y liberando el NO, almacenado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen se convierte en la relación aire-combustible estequiométrica o se enriquece, en el que dicho catalizador de captura de SO, (11) captura el SO, contenido en los gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO, (11) espobre, caracterizándose el dispositivo de purificación de gases de escape por el catalizador de captura de SO, (11) que tiene la propiedad de que el SO, capturado difunde gradualmente hacia el catalizador de captura de SO, (11) cuando la temperatura del catalizador de captura de SO, (11) aumenta a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape, y tiene la propiedad de liberar el SO, capturado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO, (11) llega a ser rica si la temperatura del catalizador de captura de SO, (11) es la temperatura de liberación de SO, o mayor; dicho dispositivo está provisto de medios de control de la relación aire-combustible (30)que continúan durante el funcionamiento del motor para mantener pobre la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO, (30), sin permitir que llegue a ser rica, y medios de estimación (30) para estimar una tasa de captura de SO, que muestra una relación de SO, capturada en el catalizador de captura de SO, (11) en el SO, contenido en los gases de escape; y dicho dispositivo hace que aumente la temperatura del catalizador de captura de SO, (11) a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape cuando la tasa de captura de SO, se sitúa por debajo de una tasa predeterminada de manera que de ese modo se restablece la tasa de captura de SO.

Description

Dispositivo de purificación de gases de escape de motor de combustión interna de tipo ignición por compresión.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión.
Técnica anterior
En la técnica se conoce un motor de combustión interna que tiene dispuesto en un paso de gases de escape del motor un catalizador de almacenamiento de NO_{x} que almacena el NO_{x} contenido en gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape de entrada es pobre y libera el NO_{x} almacenado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape de entrada llega a ser la relación aire-combustible estequiométrica o rica. En este motor de combustión interna, el NO_{x} producido cuando se quema el combustible con una relación aire-combustible pobre se almacena en el catalizador de almacenamiento de NO_{x}. Por otra parte, cuando la capacidad de almacenamiento de NO_{x} del catalizador de almacenamiento de NO_{x} se aproxima a la saturación, la relación aire-combustible de los gases de escape se enriquece temporalmente y de 
\hbox{ese modo se  libera el NO _{x}  del
catalizador de almacenamiento de NO _{x}  y se reduce.}
Sin embargo, el combustible y el aceite lubricante contienen azufre. Por tanto, los gases de escape contienen SO_{x} Este SO_{x} se almacena en el catalizador de almacenamiento de NO_{x} junto con el NO_{x}. Sin embargo, este SO_{x} no se libera del catalizador de almacenamiento de NO_{x} sólo con enriquecer la relación aire-combustible de los gases de escape. Por tanto, la cantidad de SO_{x} almacenada en el catalizador de almacenamiento de NO_{x} aumenta gradualmente. Como resultado, la cantidad de NO_{x} que puede almacenarse acaba disminuyendo gradualmente.
Por tanto, en la técnica se conoce un motor de combustión interna que tiene un absorbente de SO_{x} dispuesto en el paso de gases de escape del motor aguas arriba del catalizador de almacenamiento de NO_{x} de manera que evita que el SO_{x} sea enviado al catalizador de almacenamiento de NO_{x} (véase la publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) número 2000-145436). En este motor de combustión interna, el absorbente de SO_{x} absorbe el SO_{x} contenido en los gases de escape. Por tanto, se evita que el SO_{x} fluya hacia el catalizador de almacenamiento de NO_{x}. Como resultado puede evitarse que se reduzca la capacidad de almacenamiento de NO_{x} debido al almacenamiento de SO_{x}.
Sin embargo, cuando se usa un absorbente de SO_{x} de este tipo, si la capacidad de absorción de SO_{x} del absorbente de SO_{x} acaba saturándose, el SO_{x} acabará fluyendo hacia el catalizador de almacenamiento de NO_{x}. Sin embargo, con este absorbente de SO_{x}, si se aumenta la temperatura del absorbente de SO_{x} y se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el absorbente de SO_{x}, es posible liberar el SO_{x} absorbido del absorbente de SO_{x} y por tanto es posible restablecer el absorbente de SO_{x}. Sin embargo, si se libera de esta manera el SO_{x} del absorbente de SO_{x}, el SO_{x} liberado acabará almacenándose en el catalizador de almacenamiento de NO_{x}. Por tanto, en este motor de combustión interna se proporciona un paso de derivación que evita el catalizador de almacenamiento de NO_{x}. Cuando se libera el SO_{x} del absorbente de SO_{x}, el SO_{x} liberado se expulsa a la atmósfera a través del paso de derivación.
En el absorbente de SO_{x} anterior, al aumentar la temperatura del absorbente de SO_{x} y enriquecerse de esta manera la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el absorbente de SO_{x}, es posible liberar el SO_{x} del absorbente de NO_{x}. Sin embargo, de esta manera el SO_{x} sólo se libera poco a poco del absorbente de SO_{x}. Por tanto, para liberar todo el SO_{x} absorbido del absorbente de SO_{x} la relación aire-combustible debe enriquecerse durante un largo tiempo y por tanto existe el problema de que se hace necesaria una gran cantidad de combustible o un agente reductor. Además, el SO_{x} liberado del absorbente de SO_{x} se expulsa a la atmósfera. Tampoco se prefiere esto.
De esta manera, cuando se usa un absorbente de SO_{x}, si no se controla la liberación de SO_{x} acaban surgiendo límites en la capacidad de absorción de SO_{x}. Por tanto, cuando se usa un absorbente de SO_{x} debe controlarse la liberación de SO_{x}. Sin embargo, si la liberación de SO_{x} está controlada, es decir, hasta que se haga que el SO_{x} se libere del absorbente de SO_{x}, surge el problema anterior.
Descripción de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión que pueda suprimir la acción de liberación de SO_{x} de un catalizador de captura de SO_{x}, a la vez que mantiene la alta capacidad de almacenamiento de NO_{x} de un catalizador de almacenamiento de NO_{x}.
Según la presente invención, se proporciona un dispositivo de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión que tiene un catalizador de captura de SO_{x} dispuesto en un paso de gases de escape del motor y que puede capturar el SO_{x} contenido en gases de escape y que tiene un catalizador de almacenamiento de NO_{x} dispuesto en el paso de gases de escape aguas abajo del catalizador de captura de SO_{x}, almacenando el catalizador de almacenamiento de NO_{x} el NO_{x} contenido en gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape de entrada es pobre y liberando el NO_{x} almacenado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen llega a ser la relación aire-combustible estequiométrica o rica, en el que el catalizador de captura de SO_{x} captura el SO_{x} contenido en los gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO_{x} es pobre, tiene la propiedad de que el SO_{x} capturado difunde gradualmente dentro del catalizador de captura de SO_{x} cuando la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} sube por debajo de una relación aire-combustible pobre de los gases de escape, y tiene la propiedad de liberar el SO_{x} capturado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO_{x} llega a ser rica si la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} es la temperatura de liberación de SO_{x} o mayor; el dispositivo está provisto de medios de control de la relación aire-combustible para seguir manteniendo pobre durante el funcionamiento del motor la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO_{x}, sin permitir que llegue a ser rica, y medios de estimación para estimar una tasa de captura de SO_{x} que muestra una relación de SO_{x} capturado en el catalizador de captura de SO_{x} en el SO_{x} contenido en los gases de escape; y el dispositivo hace que aumente la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} por debajo de una relación aire-combustible pobre de los gases de escape cuando la tasa de captura de SO_{x} se sitúa por debajo de una tasa predeterminada, de manera que de ese modo se restablece la tasa de captura de SO_{x}.
Breve descripción de los dibujos
La fig. 1 es una vista general de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión;
la fig. 2 es una vista general de otra realización de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión;
la fig. 3 es una vista general de otra realización más de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión;
las fig. 4A y 4B son vistas de la estructura de un filtro particulado;
la fig. 5 es una vista en sección de una parte de la superficie del soporte de catalizador de un catalizador de almacenamiento de NO_{x};
la fig. 6 es una vista en sección de una parte de la superficie de un soporte de catalizador de un catalizador de captura de SO_{x};
la fig. 7 es una vista de una tasa de captura de SO_{x};
la fig. 8 es una vista para explicar el control de aumento de la temperatura;
la fig. 9 es una vista que muestra una regulación de la inyección;
las fig. 10A a 10C son vistas de la relación entre una cantidad de SO_{x} almacenada \SigmaSOX1 y una cantidad de SO_{x} almacenada SO(n) para el control de aumento de la temperatura, etc.;
la fig. 11 es un diagrama de tiempos de cambios en la cantidad de SO_{x} almacenada \SigmaSOX1, etc.;
la fig. 12 es un diagrama de flujo para usar una primera realización del procedimiento de estabilización de SO_{x};
la fig. 13 es un diagrama de flujo para usar una segunda realización del procedimiento de estabilización de SO_{x};
la fig. 14 es un diagrama de tiempos del procedimiento de estabilización de SO_{x};
la fig. 15 es un diagrama de tiempos del control de aumento de la temperatura de un filtro particulado;
la fig. 16 es un diagrama de tiempos del control de liberación de SO_{x};
las fig. 17A y 17B son vistas de un mapa NOXA de cantidad de NO_{x} almacenada, etc.; y
la fig. 18 es un diagrama de flujo para ejecutar procedimientos para el procedimiento para el catalizador de almacenamiento de NO_{x}.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
La figura 1 muestra una vista general de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión.
Con referencia a la figura 1, 1 indica un cuerpo de motor, 2 una cámara de combustión de cada cilindro, 3 un inyector de combustible controlado electrónicamente para inyectar combustible en cada cámara de combustión 2, 4 un colector de admisión y 5 un colector de escape. El colector 4 de admisión está conectado a través de un conducto 6 de admisión a una salida de un compresor 7a de un turbocompresor 7 de escape. La entrada del compresor 7a está conectada a un filtro 8 de aire. Dentro del conducto 6 de admisión está dispuesta una válvula 9 de mariposa accionada por un motor paso a paso. Además, alrededor del conducto 6 de admisión está dispuesto un dispositivo 10 de refrigeración (refrigerador intermedio) para refrigerar el aire de admisión que fluye a través del interior del conducto 6 de admisión. En la realización mostrada en la figura 1, el agua de refrigeración del motor se conduce dentro del dispositivo 10 de refrigeración. El agua de refrigeración del motor enfría el aire de admisión. Por otra parte, el colector 5 de escape está conectado a una entrada de una turbina 7b de gases de escape del turbocompresor 7 de escape, mientras que la salida de la turbina 7b de gases de escape está conectada a una entrada de un catalizador 11 de captura de SO_{x}. Además, la salida del catalizador 11 de captura de SO_{x} está conectada a través de un tubo 13 de escape a un catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. El tubo 13 de escape está provisto de una válvula 14 de suministro de agente reductor para suministrar un agente reductor que comprende, por ejemplo, hidrocarburos en los gases de escape que fluyen a través del interior del tubo 13 de escape.
El colector 5 de escape y el colector 4 de admisión están conectados entre sí a través de un paso 15 de recirculación de gases de escape (denominado en lo sucesivo una "EGR"). El paso 15 de EGR está provisto de una válvula 16 de control de EGR controlada electrónicamente. Además, alrededor del paso 15 de EGR está dispuesto un dispositivo 17 de refrigeración para refrigerar el gas de EGR que fluye a través del interior del paso 15 de EGR. En la realización mostrada en la figura 1, el agua de refrigeración del motor se conduce dentro del dispositivo 17 de refrigeración. El agua de refrigeración del motor enfría el gas de EGR. Por otra parte, cada inyector 3 de combustible está conectado a través de un tubo 18 de alimentación de combustible a un raíl 19 común. Este raíl 19 común se suministra con combustible de una bomba 20 de combustible de descarga variable controlada electrónicamente. El combustible suministrado dentro del raíl 19 común se suministra a través de cada tubo 18 de alimentación de combustible al inyector 3 de combustible.
Una unidad 30 de control electrónico está comprendida por un ordenador digital provisto 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, todos conectados entre sí mediante un bus 31 bidireccional. El catalizador 11 de captura de SO_{x} está provisto de un sensor 21 de temperatura para detectar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}. El catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} está provisto de un sensor 22 de temperatura para detectar la temperatura del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Las señales de salida de los sensores 21 y 22 de temperatura entran a través de conversores 37 A/D correspondientes al puerto 35 de entrada. Además, el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} está provisto de un sensor 23 de presión diferencial para detectar la presión diferencial antes y después del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. La señal de salida del sensor 23 de presión diferencial entra a través del conversor 37 A/D correspondiente al puerto 35 de entrada.
Un pedal 40 del acelerador tiene un sensor 41 de carga que genera una tensión de salida proporcional a la cantidad de accionamiento L del pedal 40 del acelerador conectado a él. La tensión de salida del sensor 41 de carga entra a través de un conversor 37 A/D correspondiente al puerto 35 de entrada. Además, el puerto 35 de entrada tiene un sensor 42 del ángulo del cigüeñal que genera un pulso de salida cada vez que el cigüeñal gira, por ejemplo, 15 grados conectado a él. Por otra parte, el puerto 36 de salida está conectado a través de circuitos 38 excitadores correspondientes a los inyectores 3 de combustible, el motor paso a paso de la válvula 9 de mariposa, la válvula 14 de suministro de agente reductor, la válvula 16 de control de EGR y la bomba 20 de combustible.
La figura 2 muestra otra realización de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión. En esta realización, además de la válvula 14 de suministro de agente reductor unida al tubo de escape 13, un tubo 5a colector, por ejemplo del cilindro número 1 del colector 5 de escape, está provisto de una válvula 24 de suministro de hidrocarburo para suministrar, por ejemplo, hidrocarburos.
Por otra parte, la figura 3 muestra otra realización más de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión. En esta realización, el tubo 13 de escape está provisto de un sensor 25 de SO_{x} para detectar la concentración de SO_{x} en los gases de escape que fluyen del catalizador 11 de captura de SO_{x}.
En primer lugar, explicando el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} mostrado en la figura 1 a figura 3, el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} está soportado sobre un soporte de monolito con estructura de malla tridimensional o soportes de gránulos o está soportado sobre un filtro particulado con estructura de panal de abeja. De esta manera, el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} puede soportarse sobre diversos tipos de soportes, pero la explicación se hará a continuación en el caso de que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se soporte sobre un filtro particulado.
Las figuras 4A y 4B muestran la estructura del filtro 12a particulado que soporta el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Obsérvese que la figura 4A es una vista frontal del filtro 12a particulado, mientras que la figura 4B es una vista en sección lateral del filtro 12a particulado. Como se muestra en las figuras 4A y 4B, el filtro 12a particulado forma una estructura de panal de abeja y está provisto de una pluralidad de pasos 60 y 61 de gases de escape que se extienden paralelamente entre sí. Estos pasos de gases de escape están comprendidos por pasos 60 de entrada de gases de escape con extremos aguas abajo sellados por tapones 62 y pasos 61 de salida de gases de escape con extremos aguas arriba sellados por tapones 63. Obsérvese que las partes sombreadas en la figura 4A muestran tapones 63. Por tanto, los pasos 60 de entrada de gases de escape y los pasos 61 de salida de gases de escape están dispuestos de forma alterna a través de particiones 64 de pared fina. En otras palabras, los pasos 60 de entrada de gases de escape y los pasos 61 de salida de gases de escape están dispuestos de tal manera que cada paso 60 de entrada de gases de escape está rodeado por cuatro pasos 61 de salida de gases de escape, y cada paso 61 de salida de gases de escape está rodeado por cuatro pasos 60 de entrada de gases de escape.
El filtro 12a particulado está formado de un material poroso tal como por ejemplo cordierita. Por tanto, los gases de escape que fluyen hacia los pasos 60 de entrada de gases de escape fluyen hacia los pasos 61 de salida de gases de escape contiguos a través de las particiones 64 de alrededor, como se muestra por las flechas en la figura 4B.
Cuando el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se soporta de esta manera sobre el filtro 12a particulado, las paredes periféricas de los pasos 60 de entrada de gases de escape y los pasos 61 de salida de gases de escape, es decir, las superficies de los dos lados de las particiones 64 y las paredes interiores de los orificios finos de las particiones 64 soportan un soporte de catalizador que comprende alúmina. La figura 5 muestra esquemáticamente la sección transversal de la parte de la superficie de este soporte 45 de catalizador. Como se muestra en la figura 5, el soporte 45 de catalizador soporta un catalizador 46 de metal precioso difundido en su superficie. Además, el soporte 45 de catalizador se forma con una capa de un absorbente 47 de NO_{x} sobre su superficie.
En esta realización de la presente invención se usa platino Pt como el catalizador 46 de metal precioso. Como componente que forma el absorbente 47 de NO_{x} puede usarse, por ejemplo, al menos un elemento seleccionado de potasio K, sodio Na, cesio Cs u otro metal alcalino, bario Ba, calcio Ca u otro alcalinotérreo, lantano La, itrio Y u otra tierra rara.
Si la relación de aire y combustible (hidrocarburos) suministrada al paso de admisión del motor, a las cámaras 2 de combustión y al paso de gases de escape aguas arriba del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se denomina en lo sucesivo "relación aire-combustible de los gases de escape", el absorbente 47 de NO_{x} realiza una acción de absorción y liberación de NO_{x} de almacenar el NO_{x} cuando la relación aire-combustible de los gases de escape es pobre y liberar el NO_{x} almacenado cuando desciende la concentración de oxígeno en los gases de escape.
Es decir, si se explica esto tomando como ejemplo el caso de uso de bario Ba como el componente que forma el absorbente 47 de NO_{x}, cuando la relación aire-combustible de los gases de escape es pobre, es decir, cuando la concentración de oxígeno en los gases de escape es alta, el NO contenido en los gases de escape se oxida sobre el platino 46 Pt como se muestra en la figura 5 para convertirse en NO_{2}, luego se absorbe en el absorbente 47 de NO_{x} y difunde en el absorbente 47 de NO_{x} en forma de iones ácido nítrico NO_{3}^{-}, a la vez que se une con el óxido de bario BaO. De esta manera, el NO_{x} se absorbe en el absorbente 47 de NO_{x}. Mientras que la concentración de oxígeno en los gases de escape sea alta, el NO_{2} se produce sobre la superficie del platino 46 Pt. Mientras que la capacidad de absorción de NO_{x} del absorbente 47 de NO_{x} no llegue a saturarse, el NO_{2} se absorbe en el absorbente 47 de NO_{x} y se producen iones ácido nítrico NO_{3}^{-}.
A diferencia de esto, al suministrar un agente reductor de la válvula 14 de suministro de agente reductor para enriquecer la relación aire-combustible de los gases de escape o hacer estequiométrica la relación aire-combustible, como la concentración de oxígeno en los gases de escape desciende, la reacción avanza en la dirección inversa (NO_{3}^{-} \rightarrow NO_{2}) y por tanto los iones ácido nítrico NO_{3}^{-} en el absorbente 47 de NO_{x} se liberan del absorbente 47 de NO_{x} en forma de NO_{2}. A continuación, el NO_{x} liberado se reduce por los hidrocarburos no quemados o el CO se incluye en los gases de escape.
De esta manera, cuando la relación aire-combustible de los gases de escape es pobre, es decir, cuando se quema combustible a una relación aire-combustible pobre, el NO_{x} en los gases de escape se absorbe en el absorbente 47 de NO_{x}. Sin embargo, si continúa quemándose combustible a una relación aire-combustible pobre, la capacidad de absorción de NO_{x} del absorbente 47 de NO_{x} acabará saturándose durante ese tiempo y por tanto el absorbente 47 de NO_{x} acabará sin poder absorber más NO_{x}. Por tanto, en esta realización según la presente invención, antes de que se sature la capacidad de absorción del absorbente 47 de NO_{x} se suministra un agente reductor de la válvula 14 de suministro de agente reductor de manera que temporalmente se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape y de ese modo se libera el NO_{x} del absorbente 47 de NO_{x}.
Sin embargo, los gases de escape contienen SO_{x}, es decir, SO_{2}. Cuando este SO_{2} fluye hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}, este SO_{2} se oxida en el platino 46 Pt y se convierte en SO_{3}. A continuación, este SO_{2} se absorbe en el absorbente 47 de NO_{x} y se une con el óxido de bario BaO mientras que difunde en el absorbente 47 de NO_{x} en forma de iones sulfato SO_{4}^{2} para producir el sulfato estable BaSO_{4}. Sin embargo, el absorbente 47 de NO_{x} tienen una fuerte basicidad, por lo que este sulfato BaSO_{4} es estable y difícil de descomponer. Si ahora se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape, el sulfato BaSO_{4} permanecerá sin descomponerse. Por tanto, el sulfato BaSO_{4} aumentará con el paso del tiempo en el absorbente 47 de NO_{x} y por tanto la cantidad de NO_{x} que puede absorber el absorbente 47 de NO_{x} descenderá con el paso del tiempo.
Sin embargo, en este caso, como se explica al principio, si aumenta la temperatura del catalizador 11 de almacenamiento de NO_{x} a la temperatura de liberación de SO_{x} de 600°C o más y en ese estado se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de almacenamiento de NO_{x}, el SO_{x} se liberará del absorbente 47 de NO_{x}. Sin embargo, en este caso, el SO_{x} sólo se liberará poco a poco del absorbente 47 de NO_{x}. Por tanto, para liberar todo el SO_{x} absorbido del absorbente 47 de SO_{x}, la relación aire-combustible debe enriquecerse durante un largo tiempo y por tanto existe el problema de que llegue a ser necesaria una gran cantidad de combustible o un agente reductor. Además, el SO_{x} liberado del absorbente 47 de SO_{x} se expulsa a la atmósfera. Tampoco se prefiere esto.
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Por tanto, en la presente invención, un catalizador de captura de SO_{x} está dispuesto aguas arriba del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} y este catalizador 11 de captura de SO_{x} se usa para capturar el SO_{x} contenido en los gases de escape y de ese modo evitar que el SO_{x} fluya hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. A continuación se explicará este catalizador 11 de captura de SO_{x}.
El catalizador 11 de captura de SO_{x} está comprendido por, por ejemplo, un catalizador monolítico con estructura de panal de abeja y tiene un gran número de orificios pasantes de gases de escape que se extienden en línea recta en la dirección axial del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Cuando se forma de esta manera el catalizador 11 de captura de SO_{x} a partir de un catalizador monolítico con estructura de panal de abeja, las paredes periféricas interiores de los orificios pasantes de gases de escape soportan un soporte de catalizador que comprende, por ejemplo, alúmina. La figura 6 muestra esquemáticamente la sección transversal de la parte de la superficie de este soporte 50 de catalizador. Como se muestra en la figura 6, el soporte 50 de catalizador se forma con una capa 51 recubierta sobre su superficie. Además, la capa 51 recubierta soporta un catalizador 52 de metal precioso difundido sobre su superficie.
En esta realización de la presente invención se usa platino Pt como el catalizador 52 de metal precioso. Como componente que forma la capa 51 recubierta puede usarse, por ejemplo, al menos un elemento seleccionado de potasio K, sodio Na, cesio Cs u otro metal alcalino, bario Ba, calcio Ca u otro alcalinotérreo, lantano La, itrio Y u otra tierra rara. Es decir, la capa 51 recubierta del catalizador 11 de captura de SO_{x} presenta una fuerte basicidad.
Por tanto, el SO_{x} contenido en los gases de escape, es decir, el SO_{2}, se oxida en el platino 52 como se muestra en la figura 6, luego se captura en la capa 51 recubierta. Es decir, el SO_{2} difunde en la capa 51 recubierta en forma de iones sulfato SO_{4}^{2-} para formar un sulfato. Obsérvese que, como se explica anteriormente, la capa 51 recubierta presenta una fuerte basicidad. Por tanto, parte del SO_{2} contenido en los gases de escape se captura directamente en la capa 51 recubierta como se muestra en la figura 5.
La concentración en la capa 51 recubierta en la figura 6 muestra la concentración de SO_{x} capturado. Como se entenderá de la figura 6, la concentración de SO_{x} en la capa 51 recubierta es la más alta cerca de la superficie de la capa 51 recubierta y disminuye gradualmente cuanto más profunda sea. Si la concentración de SO_{x} cerca de la superficie de la capa 51 recubierta aumenta, la basicidad de la superficie de la capa 51 recubierta se debilita y la capacidad de captura de SO_{x} se debilita. Por tanto, si el porcentaje de SO_{x} capturado por el catalizador 11 de captura de SO_{x} en el SO_{x} contenido en los gases de escape se denomina en lo sucesivo "tasa de captura de SO_{x}", la tasa de captura de SO_{x} desciende con la basicidad de la superficie de la capa 51 recubierta, debilitándose.
La figura 7 muestra los cambios en la tasa de captura de SO_{x} con el tiempo. Como se muestra en la figura 7, la tasa de captura de SO_{x} es al principio próxima al 100 por cien, pero rápidamente desciende con el paso del tiempo. Por tanto, en la presente invención, como se muestra en la figura 8, cuando la tasa de captura de SO_{x} se sitúa por debajo de una tasa predeterminada se realiza el control de aumento de la temperatura para aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape y de ese modo se restablece la tasa de captura de SO_{x}.
Es decir, si aumenta la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape, el SO_{x} concentrado cerca de la superficie de la capa 51 recubierta difunde hacia la parte profunda de la capa 51 recubierta de tal manera que la concentración de SO_{x} en la capa 51 recubierta llega a ser uniforme. Es decir, el sulfato producido en la capa 51 recubierta cambia de un estado inestable concentrado cerca de la superficie de la capa 51 recubierta a un estado estable uniformemente difundido a lo largo de todo el interior de la capa 51 recubierta. Si el SO_{x} presente cerca de la superficie de la capa 51 recubierta difunde hacia la parte profunda de la capa 51 recubierta, descenderá la concentración de SO_{x} cerca de la superficie de la capa 51 recubierta. Por tanto, cuando se completa el control de aumento de la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, la tasa de captura de SO_{x} se restablecerá como se muestra en la figura 8.
Cuando se realiza el control de aumento de la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, si se hace que la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} sea sustancialmente de 450°C más o menos, puede hacerse que el SO_{x} presente cerca de la superficie de la capa 51 recubierta difunda en la capa 51 recubierta. Si se aumenta la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} a aproximadamente 600°C, la concentración de SO_{x} en la capa 51 recubierta puede igualarse considerablemente. Por tanto, en el momento del control de aumento de la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} se prefiere aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} a aproximadamente 600°C a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape.
Obsérvese que cuando se aumenta la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, si se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape, el SO_{x} acabará liberándose del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Por tanto, cuando se aumenta la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, puede no enriquecerse la relación aire-combustible de los gases de escape. Además, cuando aumenta la concentración de SO_{x} cerca de la superficie de la capa 51 recubierta, aunque no aumente la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, si se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape el SO_{x} acabará liberándose del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Por tanto, en la presente invención, cuando la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} es la temperatura de liberación de SO_{x} o más se evita que se enriquezca la relación aire- combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x}.
En la presente invención se supone fundamentalmente que el catalizador 11 de captura de SO_{x} se usará tal y como está sin sustituirlo desde el momento de compra del vehículo hasta su fin de vida. En los últimos años se ha reducido particularmente la cantidad de azufre contenida en el combustible. Por tanto, si la capacidad del catalizador 11 de captura de SO_{x} se alarga hasta un cierto punto, el catalizador 11 de captura de SO_{x} puede usarse tal y como está sin sustituirlo hasta el fin de vida del vehículo. Por ejemplo, si la distancia de rodaje potencial de un vehículo es 500.000 km, la capacidad del catalizador 11 de captura de SO_{x} está hecha como capacidad que permite que el SO_{x} continúe capturándose a una alta tasa de captura de SO_{x} sin control de aumento de la temperatura hasta aproximadamente 250.000 km. En este caso, el control de aumento de la temperatura inicial se realiza a aproximadamente 250.000 km.
A continuación se explicará el procedimiento para aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} con referencia a la figura 9.
Uno de los procedimientos efectivos para aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} es el procedimiento de retrasar la regulación de la inyección de combustible hasta después del punto muerto superior de compresión. Es decir, normalmente, el combustible principal Q_{m}, se inyecta, en la figura 9, cerca del punto muerto superior de compresión como se muestra en (I). En este caso, como se muestra en (II) de la figura 9, si se retrasa la regulación de la inyección del combustible principal Q_{m}, el periodo de post-combustión se llegará a ser más largo y por tanto aumentará la temperatura de los gases de escape. Si aumenta la temperatura de los gases de escape, la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} aumentará junto con ella.
Además, para aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, como se muestra en (III) de la figura 9, también es posible inyectar combustible suplementario Q_{v} cerca del punto muerto superior de admisión, además del combustible principal Q_{m}. Si se inyecta adicionalmente de esta manera combustible suplementario Q_{v}, el combustible que se quema aumenta en exactamente la cantidad de combustible suplementario Q_{v}, de manera que aumenta la temperatura de los gases de escape y por tanto aumenta la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}.
Por otra parte, si se inyecta de esta manera combustible suplementario Q_{v} cerca del punto muerto superior de admisión, se producen aldehídos, cetonas, peróxidos, monóxido de carbono y otros productos intermedios del combustible suplementario Q_{v} debido al calor de compresión durante la carrera de compresión. Estos productos intermedios aceleran la reacción del combustible principal Q_{m}. Por tanto, en este caso, como se muestra por (III) de la figura 9, aunque la regulación de la inyección del combustible principal Q_{m} se retrasa enormemente, se obtendrá una buena combustión sin fallos. Es decir, es posible retrasar enormemente la regulación de la inyección del combustible principal Q_{m} de manera que la temperatura de los gases de escape llegará a ser considerablemente alta y por tanto la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} puede aumentarse rápidamente.
Además, para aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}, como se muestra en (IV) de la figura 9, también es posible inyectar combustible suplementario Q_{p} durante la carrera de expansión o carrera de escape, además del combustible principal Q_{m}. Es decir, en este caso, la mayor parte del combustible suplementario Q_{p} no se quema y se expulsa en el paso de gases de escape en forma de hidrocarburos no quemados. Los hidrocarburos no quemados se oxidan por el exceso de oxígeno sobre el catalizador 11 de captura de SO_{x}. El calor de la reacción de oxidación que aparece en ese momento sube la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}.
Por otra parte, en el motor de combustión interna mostrado en la figura 2, también es posible suministrar hidrocarburos de la válvula 24 de suministro de hidrocarburo y usar el calor de la reacción de oxidación de los hidrocarburos para aumentar la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Además, es posible realizar cualquiera de las rutinas de control de la inyección mostradas de (II) a (IV) de la figura 9 y suministrar hidrocarburos de la válvula 24 de suministro de hidrocarburo. Obsérvese que no importa qué procedimiento se usa para aumentar la temperatura, la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x} no se ha enriquecido, pero se mantiene pobre.
A continuación se explicará una primera realización del procedimiento de estabilización de SO_{x} en el catalizador 11 de captura de SO_{x} con referencia a la figura 10A a la figura 12.
En la primera realización se estima la cantidad de SO_{x} capturada por el catalizador 11 de captura de SO_{x}. Cuando la cantidad de SO_{x} capturada por el catalizador 11 de captura de SO_{x} exceda una cantidad predeterminada, entonces se considera que la tasa de captura de SO_{x} ha descendido por debajo de la tasa predeterminada. En este momento, para restablecer la tasa de captura de SO_{x}, la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} se aumenta a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape en el control de aumento de la temperatura.
Es decir, el combustible contiene una cierta relación de azufre. Por tanto, la cantidad de SO_{x} contenida en los gases de escape, es decir, la cantidad de SO_{x} capturada por el catalizador 11 de captura de SO_{x}, es proporcional a la cantidad de inyección de combustible. La cantidad de inyección de combustible es una función del par motor requerido y la velocidad del motor. Por tanto, la cantidad de SO_{x} capturada por el catalizador 11 de captura de SO_{x} también se convierte en una función del par motor requerido y la velocidad del motor. En esta realización de la presente invención, la cantidad de SO_{x} SOXA capturada por unidad de tiempo en el catalizador 11 de captura de SO_{x} se almacena como una función del par motor requerido TQ y la velocidad del motor N en forma de un mapa como se muestra en la figura 10A por adelantado en la ROM 32.
Además, el aceite lubricante contiene una cierta relación de azufre. La cantidad de aceite lubricante quemado en una cámara 2 de combustión, es decir, la cantidad de SO_{x} contenida en los gases de escape y capturada en el catalizador 11 de captura de SO_{x}, se convierte en una función del par motor requerido y la velocidad del motor. En esta realización de la presente invención, la cantidad SOXB de SO_{x} contenido en el aceite lubricante y capturada por unidad de tiempo en el catalizador 11 de captura de SO_{x} se almacena como una función del par motor requerido TQ y la velocidad del motor N en forma de un mapa como se muestra en la figura 10B por adelantado en la ROM 32. La cantidad de SO_{x} \SigmaSOX1 capturada en el catalizador 11 de captura de SO_{x} se calcula mediante la suma acumulada de la cantidad de SO_{x} SOXA y la cantidad de SO_{x} SOXB.
Además, en esta realización de la presente invención, como se muestra en la figura 10C, la relación entre la cantidad de SO_{x} \SigmaSOX1 y la cantidad de SO_{x} predeterminada SO(n) cuando aumenta la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x} se almacena por adelantado. Cuando la cantidad de SO_{x} \SigmaSOX1 excede la SO(n) (n = 1, 2, 3,...) predeterminada se realiza el control de aumento de la temperatura del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Obsérvese que en la figura 10C, n muestra el número de veces del procedimiento de aumento de la temperatura. Como se entenderá de la figura 10C, a medida que aumenta el número de veces n de procedimiento de aumento de la temperatura para restablecer la tasa de captura de SO_{x}, aumenta la cantidad predeterminada SO(n). La tasa de aumento de la cantidad predeterminada SO(n) se reduce cuanto mayor sea el número de veces n de procedimiento. Es decir, la tasa de aumento de SO(d) a SO(2) se reduce de la tasa de aumento de SO(2) a SO(1).
Es decir, como se muestra por el diagrama de tiempos de la figura 11, la cantidad \SigmaSOX1 de SO_{x} capturada por el catalizador 11 de captura de SO_{x} continúa aumentando con el paso del tiempo hasta el valor permisible MAX. Obsérvese que en la figura 11, el tiempo cuando \SigmaSOX1 = MAX es el tiempo de la distancia de rodaje de aproximadamente 500.000 km.
Por otra parte, en la figura 11, la concentración de SO_{x} muestra la concentración de SO_{x} cerca de la superficie del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Como se entenderá de la figura 11, cuando la concentración de SO_{x} cerca de la superficie del catalizador 11 de captura de SO_{x} excede el valor permisible SOZ, la temperatura T del catalizador 11 de captura de SO_{x} aumenta a una relación aire-combustible A/C pobre de los gases de escape en el control de aumento de la temperatura. Cuando se realiza el control de aumento de la temperatura desciende la concentración de SO_{x} cerca de la superficie del catalizador 11 de captura de SO_{x}, pero la cantidad de reducción de la concentración de SO_{x} se hace más pequeña con cada rutina de control de aumento de la temperatura. Por tanto, el periodo desde que se realiza una rutina de control de aumento de la temperatura hasta que se realiza el siguiente control de aumento de la temperatura se hace más corto con cada rutina de control de aumento de la temperatura.
Obsérvese que, como se muestra en la figura 11, la cantidad de SO_{x} capturada \SigmaSOX1 que alcanza SO(1),
SO(2), ... significa la concentración de SO_{x} cerca de la superficie del catalizador 11 de captura de SO_{x} que alcanza el valor permisible SOZ.
La figura 12 muestra la rutina para usar la primera realización del procedimiento de estabilización de SO_{x}.
Con referencia a la figura 12, en la etapa 100 se leen en primer lugar las cantidades SOXA y SOXB de SO_{x} capturado por unidad de tiempo de la figura 10A y figura 10B. A continuación, en la etapa 101 se añade la suma de estas SOXA y SOXB a la cantidad de SO_{x} \SigmaSOX1. A continuación, en la etapa 102 se considera si la cantidad de SO_{x} \SigmaSOX1 ha alcanzado la cantidad predeterminada SO(n) (n=1, 2, 3,...) mostrada en la figura 10C. Cuando la cantidad de SO_{x} \SigmaSOX1 ha alcanzado la cantidad predeterminada SO(n), la rutina avanza a la etapa 103, en la que se realiza el control de aumento de la temperatura.
La figura 13 y la figura 14 muestran una segunda realización del procedimiento de estabilización de SO_{x}. En esta realización, como se muestra en la figura 3, el sensor 25 de SO_{x} está dispuesto aguas abajo del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Este sensor 25 de SO_{x} detecta la concentración de SO_{x} en los gases de escape que fluyen del catalizador 11 de captura de SO_{x}. Es decir, en la segunda realización, como se muestra en la figura 14, cuando la concentración de SO_{x} en los gases de escape detectada por el sensor 25 de SO_{x} excede la concentración predeterminada SOY, se considera que la tasa de captura de SO_{x} se sitúa por debajo de la tasa predeterminada. En este momento, para restablecer la tasa de captura de SO_{x}, la temperatura T del catalizador 11 de captura de SO_{x} se aumenta a una relación aire-combustible A/C pobre de los gases de escape en el control de aumento de la temperatura.
La figura 13 muestra la rutina para usar la segunda realización.
Con referencia a la figura 13, en la etapa 100 se lee en primer lugar la señal de salida del sensor 25 de SO_{x}, por ejemplo la tensión de salida V. A continuación, en la etapa 111 se considera si la tensión de alimentación V del sensor 25 de SO_{x} ha excedido un ajuste VX, es decir, si la concentración de SO_{x} en los gases de escape ha excedido la concentración predeterminada SOY. Cuando V > VX, es decir, cuando la concentración de SO_{x} en los gases de escape ha excedido la concentración predeterminada SOY, la rutina avanza a la etapa 112, en la que se realiza el control de aumento de la temperatura.
A continuación se explicará el procedimiento para el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} con referencia a la figura 15 a figura 18.
En esta realización de la presente invención, la cantidad NOXA de NO_{x} almacenada por unidad de tiempo en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se almacena como una función del par motor requerido TQ y la velocidad del motor N en forma del mapa mostrado en la figura 17A por adelantado en la ROM 32. La cantidad \SigmaNOX de NO_{x} almacenada en el catalizador 11 de almacenamiento de NO_{x} se calcula mediante la suma acumulada de esta cantidad de NO_{x} NOXA. En esta realización de la presente invención, como se muestra en la figura 15, cada vez que la cantidad de NO_{x} \SigmaNOX alcanza el valor permisible NX, la relación aire-combustible A/C de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se enriquece temporalmente, por lo que se libera el NO_{x} del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}.
Obsérvese que, cuando se enriquece la relación aire-combustible A/C de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}, la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x} debe mantenerse pobre. Por tanto, en esta realización de la presente invención, un dispositivo de suministro de agente reductor, por ejemplo, como se muestra en la figura 1 a figura 3, una válvula 14 de suministro de agente reductor, está dispuesto en el paso de gases de escape entre el catalizador 11 de captura de SO_{x} y el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Mediante el suministro de agente reductor en el paso de gases de escape de la válvula 14 de suministro de agente reductor cuando debe liberarse NO_{x} del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se enriquece temporalmente la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}.
Por otra parte, el material particulado contenido en los gases de escape se captura sobre el filtro 12a particulado que soporta el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} y se oxida sucesivamente. Sin embargo, si la cantidad de material particulado capturado llega a ser mayor que la cantidad de material particulado oxidado, el materia particulado se depositará gradualmente sobre el filtro 12a particulado. En este caso, si aumenta la deposición de material particulado, es necesario eliminar el material particulado depositado. En este caso, si aumenta la temperatura del filtro 12a particulado con un exceso de aire a aproximadamente 600°C, el material particulado depositado se oxida y se elimina.
Por tanto, en esta realización de la presente invención, cuando la cantidad de material particulado depositado sobre el filtro 12a particulado exceda la cantidad permisible, la temperatura del filtro 12a particulado aumenta a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape y de ese modo el material particulado depositado se elimina mediante oxidación. Hablando explícitamente, en esta realización de la presente invención, cuando la presión diferencial \DeltaP antes y después del filtro 12a particulado detectada por el sensor 23 de presión diferencial excede el valor permisible PX como se muestra en la figura 15, se considera que la cantidad de material particulado depositado ha excedido la cantidad permisible. En ese momento, la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el filtro 12a particulado se mantiene pobre y la temperatura T del filtro 12a particulado se aumenta en el control de aumento de la temperatura. Obsérvese que si la temperatura T del filtro 12a particulado aumenta, la cantidad de NO_{x} \SigmaNOX capturada desciende debido a la liberación de NO_{x} del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}.
Cuando deba aumentarse la temperatura del filtro 12a particulado, no tiene que aumentarse la temperatura en el catalizador 11 de captura de SO_{x}. Por tanto, cuando se aumenta la temperatura del filtro 12a particulado, el agente reductor se suministra de la válvula 14 de suministro de agente reductor en el intervalo en el que la relación aire-combustible de los gases de escape pueda mantenerse pobre y el calor de la reacción de oxidación del agente reductor se usa para aumentar la temperatura T del filtro 12a particulado.
Por otra parte, cuando la tasa de captura de SO_{x} por el catalizador 11 de captura de SO_{x} es del 100 por cien, no fluye nada de SO_{x} hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Por tanto, en este caso, no existe absolutamente ningún peligro de que el SO_{x} se almacene en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. A diferencia de esto, cuando la tasa de captura de SO_{x} no es del 100 por cien, aunque la tasa de captura de SO_{x} sea próxima al 100 por cien, el SO_{x} se almacena en el catalizador de almacenamiento de NO_{x}. Sin embargo, en este caso, la cantidad de SO_{x} almacenada en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} por unidad de tiempo es extremadamente pequeña. Dicho esto, si pasa un largo tiempo, en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se almacenará una gran cantidad de SO_{x}. Si se almacena una gran cantidad de SO_{x}, debe hacerse que se libere el SO_{x} almacenado.
Como se explica anteriormente, para conseguir liberar el SO_{x} del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} es necesario hacer que la temperatura del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} aumente hasta la temperatura de liberación de SO_{x} y enriquecer la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Por tanto, en esta realización de la presente invención, como se muestra en la figura 16, cuando la cantidad \SigmaSOX2 de SO_{x} almacenada en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} alcanza el valor permisible SOX2, se hace que la temperatura T del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} aumente hasta la temperatura de liberación de NO_{x} TX y se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Obsérvese que la cantidad SOXZ de SO_{x} almacenada en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} por unidad de tiempo se almacena como una función del par motor requerido TQ y la velocidad del motor N en forma de un mapa como se muestra en la figura 17B por adelantado en la ROM 32. La cantidad de SO_{x} almacenada \SigmaSOX2 se calcula mediante la suma acumulada de esta cantidad SOXZ de SO_{x}.
Cuando se libera SO_{x} del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}, si se enriquece la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x}, el SO_{x} capturado en el catalizador 11 de captura de SO_{x} se liberará del catalizador 11 de captura de SO_{x} y el SO_{x} liberado acabará almacenándose en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Por tanto, cuando se libera SO_{x} del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}, no es posible enriquecer la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x}. Por consiguiente, en esta realización según la presente invención, cuando el SO_{x} deba liberarse del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}, la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x} y el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} se mantiene en primer lugar pobre y se suministra un agente reductor de la válvula 14 de suministro de agente reductor para aumentar la temperatura T del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} hasta la temperatura de liberación de NO_{x} TX, luego se mantiene pobre la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 11 de captura de SO_{x} y la cantidad de suministro de agente reductor de la válvula 14 de suministro de agente reductor se reduce para enriquecer la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. Obsérvese que en este caso también es posible cambiar de forma alterna la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} entre rica y pobre.
La figura 18 muestra la rutina de procedimiento para el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}.
Con referencia a la figura 18, en la etapa 120 se calcula en primer lugar la cantidad NOXA de NO_{x} absorbida por unidad de tiempo del mapa mostrado en la figura 17A. A continuación, en la etapa 121, esta NOXA se añade a la cantidad de NO_{x} \SigmaNOX almacenada en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. A continuación, en la etapa 122 se considera si la cantidad de NO_{x} almacenada \SigmaNOX ha excedido el valor permisible NX. Cuando \SigmaNOX>NX, la rutina avanza a la etapa 123, en la que se realiza el procedimiento de enriquecimiento para cambiar temporalmente de pobre a rica la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} mediante el agente reductor suministrado de la válvula 14 de suministro de agente reductor, y se borra \SigmaNOX.
A continuación, en la etapa 124, el sensor 23 de presión diferencial se usa para detectar la presión diferencial \DeltaP antes y después el filtro 12a particulado. A continuación, en la etapa 125 se considera si la presión diferencial \DeltaP ha excedido el valor permisible PX. Cuando \DeltaP>PX, la rutina avanza a la etapa 126, en la que se realiza el control de aumento de la temperatura del filtro 12a particulado. Este control de aumento de la temperatura se realiza manteniendo pobre la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el filtro 12a particulado y suministrando agente reductor de la válvula 14 de suministro de agente reductor.
A continuación, en la etapa 127 se calcula la cantidad de SO_{x} SOXZ almacenada por unidad de tiempo del mapa mostrado en la figura 17B. A continuación, en la etapa 128, este SOXZ se añade a la cantidad de SO_{x} \SigmaSOX2 almacenada en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x}. A continuación, en la etapa 129 se considera si la cantidad de SO_{x} almacenada \SigmaSOX2 ha excedido el valor permisible SX2. Cuando \SigmaSOX2>SX2, la rutina avanza a la etapa 130, en la que se mantiene pobre la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} y se suministra agente reductor de la válvula 14 de suministro de agente reductor para subir la temperatura T del catalizador 11 de almacenamiento de NO_{x} hasta la temperatura de liberación de SO_{x} TX en el control de aumento de la temperatura. A continuación, en la etapa 131, el agente reductor suministrado de la válvula 14 de suministro de agente reductor se usa para mantener rica la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{x} en el procedimiento de enriquecimiento y se borra \SigmaSOX2.

Claims (10)

1. Un dispositivo de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión (1) que tiene un catalizador de captura de SO_{x} (11) dispuesto en un paso de gases de escape del motor (13) y que puede capturar el SO_{x} contenido en gases de escape y que tiene un catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12) dispuesto en el paso de gases de escape (13) aguas abajo del catalizador de captura de SO_{x} (11), almacenando el catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12) el NO_{x} contenido en gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape de entrada es pobre y liberando el NO_{x} almacenado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen se convierte en la relación aire-combustible estequiométrica o se enriquece, en el que dicho catalizador de captura de SO_{x} (11) captura el SO_{x} contenido en los gases de escape cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO_{x} (11) es pobre, caracterizándose el dispositivo de purificación de gases de escape por el catalizador de captura de SO_{x} (11) que tiene la propiedad de que el SO_{x} capturado difunde gradualmente hacia el catalizador de captura de SO_{x} (11) cuando la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} (11) aumenta a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape, y tiene la propiedad de liberar el SO_{x} capturado cuando la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO_{x} (11) llega a ser rica si la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} (11) es la temperatura de liberación de SO_{x} o mayor; dicho dispositivo está provisto de medios de control de la relación aire-combustible (30) que continúan durante el funcionamiento del motor para mantener pobre la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de captura de SO_{x} (30), sin permitir que llegue a ser rica, y medios de estimación (30) para estimar una tasa de captura de SO_{x} que muestra una relación de SO_{x} capturada en el catalizador de captura de SO_{x} (11) en el SO_{x} contenido en los gases de escape; y dicho dispositivo hace que aumente la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} (11) a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape cuando la tasa de captura de SO_{x} se sitúa por debajo de una tasa predeterminada de manera que de ese modo se restablece la tasa de captura de SO_{x}.
2. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de captura de SO_{x} (11) está comprendido por una capa recubierta (51) formada sobre un soporte de catalizador (50) y un catalizador de metal precioso (52) mantenido sobre la capa recubierta y la capa recubierta contiene difundido en ella un metal alcalino, metal alcalinotérreo o metal de las tierras raras.
3. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 1, en el que la cantidad de SO_{x} capturada en dicho catalizador de captura de SO_{x} (11) se estima, se considera que la tasa de captura de SO_{x} se sitúa por debajo de una tasa predeterminada cuando la cantidad de SO_{x} capturada en el catalizador de captura de SO_{x} (11) excede una cantidad predeterminada, y la tasa de captura de SO_{x} se almacena en ese momento aumentando la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} (11) a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape.
4. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 3, en el que dicha cantidad predeterminada se aumenta con un aumento en el número de veces de procesamiento para restablecer la tasa de captura de SO_{x} y la relación de aumento de la cantidad predeterminada se reduce cuanto mayor sea el número de veces de procesamiento.
5. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 1, que dispone en un paso de gases de escape (13) aguas abajo del catalizador de captura de SO_{x} (11) de un sensor de SO_{x} (25) que puede detectar una concentración de SO_{x} en gases de escape y calcula la tasa de captura de SO_{x} de una señal de salida de dicho sensor de SO_{x} (25).
6. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 5, en el que se considera que la tasa de captura de SO_{x} se sitúa por debajo de una tasa predeterminada cuando la concentración de SO_{x} en gases de escape detectada por el sensor de SO_{x} (25) excede una concentración predeterminada y en ese momento la tasa de captura de SO_{x} se restablece aumentando la temperatura del catalizador de captura de SO_{x} (11) a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape.
7. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 1, en el que en un paso de gases de escape (13) entre el catalizador de captura de SO_{x} (11) y el catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12) está dispuesto un dispositivo de suministro de agente reductor (14) y, cuando NO_{x} debe liberarse del catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12), el agente reductor se alimenta del dispositivo de suministro de agente reductor (14) al interior del paso de gases de escape (13) para enriquecer temporalmente la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12).
8. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 1, en el que el catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12) se soporta sobre un filtro particulado (12a) para capturar y oxidar material particulado contenido en los gases de escape.
9. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 8, en el que la temperatura del filtro particulado (12a) se aumenta a una relación aire-combustible pobre de los gases de escape cuando la cantidad de material particulado depositado sobre el filtro particulado (12a) excede una cantidad permisible para eliminar el material particulado depositado mediante oxidación.
10. Un dispositivo de purificación de gases de escape como se expone en la reivindicación 7, en el que cuando el SO_{x} se almacena en el catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12), la temperatura del catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12) se aumenta hasta la temperatura de liberación de SO_{x} y el agente reductor del dispositivo de suministro de agente reductor (14) se alimenta al interior del paso de gases de escape (13) para enriquecer la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen hacia el catalizador de almacenamiento de NO_{x} (12).
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