ES2299887T3 - Dispositivo de purificacion de los gases de escape de un motor de combustion interna de ignicion por compresion. - Google Patents

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

Info

Publication number
ES2299887T3
ES2299887T3 ES04799940T ES04799940T ES2299887T3 ES 2299887 T3 ES2299887 T3 ES 2299887T3 ES 04799940 T ES04799940 T ES 04799940T ES 04799940 T ES04799940 T ES 04799940T ES 2299887 T3 ES2299887 T3 ES 2299887T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
fuel
catalyst
air
exhaust gas
adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES04799940T
Other languages
English (en)
Inventor
Takamitsu Asanuma
Shinya Hirota
Tomihisa Oda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2299887T3 publication Critical patent/ES2299887T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/36Arrangements for supply of additional fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers

Abstract

Un dispositivo de purificación de los gases de escape para un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión, que comprende medios (3) de adición de combustible para añadir combustible en partículas al gas de escape, un catalizador (11) de oxidación dispuesto en un paso (52) de escape del motor corriente abajo de los medios (3) de adición de combustible para oxidar los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, y un catalizador (12) de almacenamiento de NO X dispuesto en el paso (13) de escape del motor corriente abajo del catalizador de oxidación para almacenar el NO X contenido en el gas de escape cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye en él es pobre y liberar el NOX almacenado cuando la relación aire-combustible en el gas de escape que fluye en él se hace la relación aire-combustible estequiométrica o rica, en el que se añade combustible (53) en partículas desde los medios de adición de combustible cuando se hace rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (12) de almacenamiento de NO X para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO X libere NOX, caracterizado porque el catalizador de oxidación es un catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC para adsorber y oxidar los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, la cantidad de adición de combustible (53) en partículas añadido desde los medios de adición del combustible se ajusta a una cantidad por la cual la relación airecombustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC llega a ser una relación aire-combustible rica, más pequeña que la relación aire-combustible rica cuando fluye hacia el interior del catalizador (12) de almacenamiento de NO X, y después de que el combustible (53) en partículas añadido es adsorbido en el catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC, la mayoría del combustible adsorbido es oxidado en el catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC y la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (12) de almacenamiento de NOX se hace rica a lo largo de un periodo más largo que cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC se hace rica.

Description

Dispositivo de purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna de ignición por compresión.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión.
Antecedentes de la técnica
Se conoce en la técnica un motor de combustión interna que tiene dispuesto en un paso de escape del motor un catalizador de almacenamiento de NO_{X} que almacena el NO_{X} contenido en el gas de escape cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye en él es pobre en combustible, y libera el NO_{X} almacenado cuando la concentración de oxígeno en el gas de escape que fluye en él disminuye. En este motor de combustión interna, el NO_{X} producido cuando se quema combustible bajo una relación aire-combustible pobre es almacenado en el catalizador de almacena- miento de NO_{X}.
Sin embargo, cuando se usa tal catalizador de almacenamiento de NO_{X}, es necesario hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere el NO_{X} antes de que la capacidad de almacenamiento de NO_{X} del catalizador de almacenamiento de NO_{X} se llegue a saturar. En este caso, si se hace rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X}, es posible hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere el NO_{X} y reducir el NO_{X} liberado. Por lo tanto, en los motores de combustión interna convencionales, se hace que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} haciendo rica la relación aire-combustible en la cámara de combustión o alimentando combustible en el paso de escape del motor corriente arriba del catalizador de almacenamiento de NO_{X} para hacer rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X}.
Sin embargo, para hacer que un catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} bien, tiene que hacerse que un gas de escape de relación aire-combustible rica suficientemente gasificado fluya hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X}. En este caso, si se hace rica la relación aire-combustible en la cámara de combustión, el gas de escape de relación aire-combustible rica suficientemente gasificado fluye hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X}, con lo que es posible hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere el NO_{X} bien. Sin embargo, si se hace rica la mezcla aire-combustible en la cámara de combustión, existe el problema de que se produce una gran cantidad de hollín. Además, si se inyecta combustible adicional en la carrera de expansión o la carrera de escape para hacer rica la relación aire-combustible del gas de escape emitido de la cámara de combustión, el combustible inyectado se pega a las paredes interiores del ánima del cilindro, es decir, se produce una inundación del ánima.
A diferencia de esto, cuando se inyecta combustible en el paso de escape del motor corriente arriba de un catalizador de almacenamiento de NO_{X}, ya no surgen los problemas explicados anteriormente de que se produzca hollín o tenga lugar una inundación del ánima. Sin embargo, cuando se inyecta combustible en el paso de escape del motor corriente arriba del catalizador de almacenamiento de NO_{X}, existe el problema de que el combustible inyectado no es suficientemente gasificado y por lo tanto no se puede hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} bien.
Por otra parte, se conoce en la técnica un motor de combustión interna que dispone de un catalizador de adsorción de hidrocarburos, esto es, HC, para adsorber los HC contenidos en el gas de escape, en el paso de escape del motor, corriente arriba del catalizador de almacenamiento de NO_{X} (véase la publicación de Patente Japonesa no examinada (Kokai) Nº 2003-97255). En este motor de combustión interna, los HC producidos cuando se quema combustible bajo una relación aire-combustible pobre son adsorbidos por el catalizador de adsorción de HC y el NO_{X} producido en ese momento es almacenado en el catalizador de almacenamiento de NO_{X}.
Sin embargo, en este motor de combustión interna, cuando la temperatura del catalizador de adsorción de HC se acerca a la temperatura de activación, esto es, cerca de 200ºC, la reacción de oxidación de los HC adsorbidos se hace activa y como resultado el oxígeno en el gas de escape es consumido rápidamente, con lo que la concentración de oxígeno en el gas de escape disminuye rápidamente. Por lo tanto, en este momento, si se suministra adicionalmente una pequeña cantidad de combustible, es posible hacer rica la relación aire-combustible del gas de escape. Por lo tanto, en este motor de combustión interna, se detecta si se ha consumido una cantidad suficiente de oxígeno en el catalizador de adsorción de HC, y se hace rica la relación aire-combustible del gas de escape cuando está siendo consumida una cantidad suficiente de oxígeno en el catalizador de adsorción de HC para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}.
Sin embargo, en este motor de combustión interna, la relación aire-combustible en la cámara de combustión se hace rica. No se inyecta combustible en el paso de escape del motor. Por lo tanto, surge el problema anterior. Además, en este motor de combustión interna, el periodo en el que la temperatura del catalizador de adsorción de HC se acerca a la temperatura de activación, esto es, el periodo en que es consumida una cantidad suficiente de oxígeno en el catalizador de adsorción de HC, es limitado, con lo que la temperatura del catalizador de adsorción de HC no llegará a la temperatura de activación en el periodo requerido visto desde la acción del catalizador de almacenamiento de NO_{X} que libera el NO_{X}, y por consiguiente existe el problema de que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} no puede liberar NO_{X} cuando el catalizador de almacenamiento de NO_{X} tiene que liberar el NO_{X}.
El documento US 2003/0101713 A1 describe sistemas y métodos para mejorar el rendimiento y el control de emisiones de motores de combustión interna equipados con sistemas de control de emisiones por almacenamiento y reducción de óxidos naturales ("NSR"). El sistema comprende un catalizador NSR, un procesador de combustible localizado corriente arriba del catalizador NSR, y al menos un orificio de inyección de combustible.
Descripción de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión diseñado para permitir que un catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} bien incluso cuando se alimenta combustible en el paso de escape del motor corriente arriba del catalizador de almacenamiento de NO_{X} para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}.
Para conseguir el objeto anterior, según la presente invención, se hace una provisión de medios de adición de combustible para añadir combustible en partículas en el gas de escape, un catalizador de adsorción y oxidación de HC dispuesto en un paso de escape del motor corriente abajo de los medios de adición de combustible para adsorber y oxidar los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, y un catalizador de almacenamiento de NO_{X} dispuesto en el paso de escape del motor corriente abajo del catalizador de adsorción y oxidación de HC para almacenar el NO_{X} contenido en el gas de escape cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye en él es pobre y liberar el NO_{X} almacenado cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye en él llega a ser la relación aire-combustible estequiométrica o rica, se añade combustible en partículas desde los medios de adición de combustible cuando se hace rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X} para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}.
El dispositivo de purificación de los gases de escape se caracteriza en que el catalizador de oxidación es un catalizador de adsorción y oxidación de HC para adsorber y oxidar los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, la cantidad de adición de combustible en partículas en este momento se ajusta a una cantidad por la cual la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador de adsorción y oxidación de HC llega a ser una relación aire-combustible rica, más pequeña que la relación de aire-combustible rica cuando fluye hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X}, y después de añadido el combustible en partículas es adsorbido en el catalizador de adsorción y oxidación de HC, y la mayoría del combustible adsorbido es oxidado en el catalizador de adsorción y oxidación de HC y la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador de almacenamiento de NO_{X} se hace rica a lo largo de un periodo de tiempo más largo que cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador de adsorción y oxidación de HC se hace rica. Las realizaciones preferidas del dispositivo de purificación de los gases de escape se describen y reivindican en las subreivindicaciones 1-16.
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 da vistas de la estructura de un filtro de partículas.
La Fig. 4 es una vista en sección de una parte superficial de un soporte catalítico de un catalizador de almacenamiento de NO_{X}.
La Fig. 5 es una vista en sección lateral de un catalizador de adsorción y oxidación de HC.
La Fig. 6 es una vista en sección de una parte superficial de un soporte catalítico de un catalizador de adsorción y oxidación de HC.
La Fig. 7 es una vista de una cantidad de adsorción de combustible.
La Fig. 8 es una vista del cambio en la relación aire-combustible del gas de escape.
La Fig. 9 es una vista de la relación entre un tiempo de adición de combustible y una relación aire-combustible A/C del gas de escape, un aumento de temperatura \DeltaT, una cantidad G de HC emitido, y un tiempo rico.
La Fig. 10 es una vista del cambio en la relación aire-combustible del gas de escape.
La Fig. 11 es una vista de una cantidad de adición de combustible.
La Fig. 12 es una vista del control de liberación de NO_{X}.
La Fig. 13 es una vista de un mapa etc. de una cantidad de NO_{X} almacenada NOXA.
La Fig. 14 es un diagrama de flujo del proceso de purificación del gas de escape.
La Fig. 15 es un diagrama de flujo del proceso de adición de combustible.
La Fig. 16 es un diagrama de flujo del proceso de adición de combustible.
La Fig. 17 es un diagrama de flujo del proceso de adición de combustible.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
La Fig. 1 muestra una vista general de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión.
Haciendo referencia a la Fig. 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 2 de combustión, 4 un colector de admisión, y 5 un colector de escape. El colector 4 de admisión está conectado mediante un conducto 6 de admisión a una salida de un compresor 7a de un turbocargador 7 de escape. La entrada del compresor 7a está conectada a un limpiador 8 de aire. Dentro del conducto 6 de admisión está dispuesta una válvula 9 de mariposa accionada por un motor de etapas. Además, alrededor del conducto 6 de admisión está dispuesto un dispositivo 10 de enfriamiento para enfriar el aire de admisión que fluye a través del interior del conducto 6 de admisión. En la realización mostrada en la Fig. 1, el agua de enfriamiento del motor es guiada hacia el dispositivo 10 de enfriamiento. El agua de enfriamiento 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 escape del turbocargador 7 de escape, mientras que la salida de la turbina 7b de escape está conectada a una entrada de un catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Además, la salida del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC está conectada mediante un tubo 13 de escape a un catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. El colector 5 de escape está provisto de una válvula 14 de adición de combustible para añadir combustible en estado de vapor, esto es, en estado de partículas, al gas de escape. En esta realización de la presente invención, este combustible es gasóleo diésel.
El colector 5 de escape y el colector 4 de admisión están interconectados mediante un paso 15 de recirculación del gas de escape (de aquí en adelante referida como "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 enfriamiento para enfriar el gas de EGR que fluye a través del interior del paso 15 de EGR. En la realización mostrada en la Fig. 1, el agua de enfriamiento del motor es guiada hacia el dispositivo 17 de enfriamiento. El agua de enfriamiento del motor enfría el gas de EGR. Por otra parte, cada inyector 3 de combustible está conectado mediante un tubo 18 de alimentación de combustible a un riel 19 común ("common rail"). Este riel 19 común es suministrado con combustible desde una bomba 20 de combustible de descarga variable controlada electrónicamente. El combustible suministrado al riel 19 común es suministrado mediante cada tubo 18 de alimentación de combustible al inyector 3 de combustible.
Una unidad 30 de control electrónico está comprendida de un computador digital provisto de una ROM (memoria de sólo lectura) 32, una RAM (memoria de acceso aleatorio) 33, una CPU (microprocesador) 34, un puerto 35 de entrada, y un puerto 36 de salida, todos conectados unos a otros por un bus 31 bidireccional. La entrada del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC está provista de un sensor 21 de temperatura para detectar la temperatura del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, mientras que el paso 13 de escape está provisto de un sensor 22 de temperatura para detectar la temperatura del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Las señales de salida de los sensores 21 y 22 de temperatura son introducidas en el puerto 35 de entrada mediante los correspondientes convertidores 37 AD (analógico a digital). 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 es introducida en el puerto 35 de entrada mediante el correspondiente convertidor 37 AD.
Un pedal 40 del acelerador tiene un sensor 41 de carga que genera un voltaje de salida proporcional a la cantidad de presión L ejercida sobre el pedal 40 del acelerador conectado a él. El voltaje de salida del sensor 41 de carga es introducido en el puerto 35 de entrada mediante un correspondiente convertidor 37 AD. Además, el puerto 35 de entrada tiene un sensor 42 de ángulo de calado que genera un pulso de salida cada vez que el cigüeñal gira, por ejemplo en 15 grados, conectado a él. Por otra parte, el puerto 36 de salida está conectado mediante los correspondientes circuitos 38 de accionamiento a los inyectores 3 de combustible, el motor de etapas de la válvula 9 de mariposa, la válvula 14 de adición de combustible, la válvula 16 de control de EGR y la bomba 20 de combustible.
La Fig. 2 muestra otra realización de un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión. En esta realización, el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC está provisto de un sensor 25 de temperatura para detectar la temperatura del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, mientras que el paso 24 de escape conectado a la salida del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} está provisto en su interior de un sensor 26 de relación aire-combustible para detectar la relación aire-combustible del gas de escape.
Primero, explicando el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} mostrado en la Fig. 1 y la Fig. 2, el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} está soportado sobre un soporte monolítico o soportes granulares de una estructura de malla tridimensional, o está soportado en un filtro de partículas de estructura en forma de panal de miel. De esta manera, el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} puede estar soportado en diversos tipos de soportes, pero a continuación, se dará la explicación del caso de soportar el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} en un filtro de partículas.
Las Figs. 3(A) y (B) muestran la estructura del filtro 12a de partículas que soporta el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. Nótese que la Fig. 3(A) es una vista frontal del filtro 12a de partículas, mientras que la Fig. 3(B) es una vista en sección lateral del filtro 12a de partículas. Como se muestra en las Figs. 3(A) y (B), el filtro 12a de partículas forma una estructura en forma de panal de miel y está provisto de una pluralidad de pasos 60 y 61 de flujo de escape que se extienden en paralelo unos con otros. Estos pasos de flujo de escape están comprendidos de pasos 60 de flujo de entrada de gas de escape con extremos corriente abajo sellados por los tapones 62, y pasos 61 de flujo de salida de gas de escape con extremos corriente arriba sellados por los tapones 63. Nótese que las partes rayadas en la Fig. 3(A) muestran los tapones 63. Por lo tanto, los pasos 60 de flujo de entrada de gas de escape y los pasos 61 de flujo de salida de gas de escape están dispuestos de manera alterna a través de tabiques 64 de finas paredes. En otras palabras, los pasos 60 de flujo de entrada de gas de escape y los pasos 61 de flujo de salida de gas de escape están dispuestos de tal modo que cada paso 60 de flujo de entrada de gas de escape está rodeado por cuatro pasos 61 de flujo de salida de gas de escape, y cada paso 61 de flujo de salida de gas de escape está rodeado por cuatro pasos 60 de flujo de entrada de gas de escape.
El filtro 12a de partículas está formado a partir de un material poroso tal como, por ejemplo, cordierita. Por lo tanto, el gas de escape que fluye hacia los pasos 60 de flujo de entrada de gas de escape fluye hacia los pasos 61 de flujo de salida de gas de escape adyacentes a través de los tabiques 64 circundantes, como muestran las flechas en la Fig. 3(B).
Cuando el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} está soportado en el filtro 12a de partículas de esta manera, las paredes periféricas de los pasos 60 de flujo de entrada de gas de escape y de los pasos 61 de flujo de salida de gas de escape, esto es, las superficies de las dos caras de los tabiques 64 y las paredes interiores de los finos agujeros de los tabiques 64, llevan un soporte catalítico comprendido de alúmina. Las Figs. 4(A) y (B) muestran de manera esquemática la sección transversal de la parte superficial de este soporte 45 catalítico. Como se muestra en las Figs. 4(A) y (B), el soporte 45 catalítico lleva un catalizador 46 de metal precioso difundido en su superficie. Además, el soporte 45 catalítico está formado con una capa de un absorbente 47 de NO_{X} en su superficie.
En esta realización de la presente invención, se usa platino, Pt, como catalizador 46 de metal precioso. Como ingrediente que forma el absorbente 47 de NO_{X}, por ejemplo, se puede usar al menos un elemento seleccionado entre potasio, K, sodio, Na, cesio, Cs, u otro metal alcalino, bario, Ba, calcio, Ca, u otro metal alcalinotérreo, lantano, La, ytrio, Y, u otra tierra rara.
Si la relación del aire y el combustible (hidrocarburos) suministrados al paso de admisión del motor, las cámaras 2 de combustión, y el paso de escape corriente arriba del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} es referida como la "relación aire-combustible del gas 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 del gas de escape es pobre y liberar el NO_{X} almacenado cuando la concentración de oxígeno en el gas de escape disminuye.
Esto es, si se explica esto tomando como ejemplo el caso de usar bario, Ba, como el ingrediente que forma el absorbente 47 de NO_{X}, cuando la relación aire-combustible del gas de escape es pobre, esto es, cuando la concentración de oxígeno en el gas de escape es alta, el NO contenido en el gas de escape es oxidado en el platino, Pt, 46 tal como se muestra en la Fig. 4(A) para convertirse en NO_{X}, después es absorbido en el absorbente 47 de NO_{X} y se difunde en el absorbente 47 de NO_{X} en la forma de iones del ácido nítrico, NO_{3}^{-}, a la vez que se unen con el óxido de bario BaO. De esta manera, el NO_{X} es absorbido en el absorbente 47 de NO_{X}. Mientras la concentración de oxígeno en el gas de escape sea alta, se produce NO_{2} en la superficie del platino, Pt, 46. Mientras la capacidad de absorción de NO_{X} del absorbente 47 de NO_{X} no se sature, el NO_{2} es absorbido en el absorbente 47 de NO_{X} y se producen iones del ácido nítrico, NO_{3}^{-}.
A diferencia de esto, haciendo la relación aire-combustible del gas de escape rica o la relación aire-combustible estequiométrica, dado que la concentración de oxígeno en el gas de escape disminuye, la reacción tiene lugar en la dirección inversa (NO_{3}^{-} \rightarrow NO_{2}) y por lo tanto, como se muestra en la Fig. 4(B), los iones del ácido nítrico NO_{3}^{-} en el absorbente 47 de NO_{X} son liberados desde el absorbente 47 de NO_{X} en la forma de NO_{2}. Después, el NO_{X} liberado es reducido por los hidrocarburos no quemados o el CO incluidos en el gas de escape.
De esta manera, cuando la relación aire-combustible del gas de escape es pobre, esto es, cuando se quema combustible bajo una relación aire-combustible pobre, el NO_{X} en el gas de escape es absorbido en el absorbente 47 de NO_{X}. Sin embargo, si se continúa quemando combustible bajo una relación aire-combustible pobre, durante ese tiempo la capacidad absorbente de NO_{X} del absorbente 47 de NO_{X} acabará por saturarse, y por lo tanto el NO_{X} acabará por no poder ser absorbido ya por el absorbente 47 de NO_{X}. Por lo tanto, en esta realización, de acuerdo con la presente invención, antes de que la capacidad absorbente de NO_{X} del absorbente 47 de NO_{X} se llegue a saturar, se suministra un agente reductor desde la válvula 14 de suministro de agente reductor, para hacer temporalmente rica la relación aire-combustible del gas de escape y de este modo liberar el NO_{X} del absorbente 47 de NO_{X}.
Ahora, como se explicó anteriormente, si se añade combustible desde la válvula 14 de adición de combustible para hacer rica la relación aire-combustible del gas de escape, el absorbente 47 de NO_{X} libera NO_{X} y el NO_{X} liberado es reducido por los HC no quemados y el CO contenidos en el gas de escape. En este caso, si el combustible añadido está en estado líquido, teóricamente incluso si la relación aire-combustible del gas de escape se hace rica, el absorbente 47 de NO_{X} no liberará NO_{X}. Además, cuando el combustible está en estado líquido, el NO_{X} no será reducido. Esto es, para hacer que el absorbente 47 de NO_{X} libere NO_{X} y reducir el NO_{X} liberado, es necesario hacer rica la relación aire-combustible de los ingredientes gaseosos en el gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}.
En la presente invención, el combustible añadido desde la válvula 14 de adición de combustible está en estado de partículas. Parte del combustible se hace gaseoso, pero la mayoría está en estado líquido. En la presente invención, incluso si la mayoría del combustible añadido está en estado líquido, el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC está dispuesto corriente arriba del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} de tal modo que el combustible que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se hace gaseoso. A continuación, se explicará el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC.
La Fig. 5 es una vista en sección lateral del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Como se muestra en la Fig. 5, el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC forma una estructura en forma de panal de miel y proporciona una pluralidad de pasos 65 de gas de escape que se extienden en línea recta. El catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC está formado a partir de un material con un área superficial relativa grande que tiene una estructura porosa, tal como zeolita. La base del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC mostrado en la Fig. 5 está hecha de un tipo de zeolita, esto es, mordenita. Las Figs. 6(A) a (D) muestran, de manera esquemática, secciones transversales de la parte superficial del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Nótese que la Fig. 6(B) muestra una vista ampliada de la parte B en la Fig. 6(A), la Fig. 6(C) muestra la misma sección transversal que la Fig. 6(B), y la Fig. 6(D) muestra una vista ampliada de la parte D en la Fig. 6(C). Como se entenderá a partir de las Figs. 6(B) y (C), la superficie del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC tiene una forma superficial rugosa, en relieve. Sobre la superficie que tiene esta forma superficial rugosa, como se muestra en la Fig. 6(D), están formados un gran número de finos poros 51 y está soportado un catalizador 52 de metal precioso hecho de platino, Pt, disperso.
Cuando se añade combustible en partículas desde la válvula 14 de adición de combustible, parte del combustible se evapora y se hace gaseoso, pero la mayoría es adsorbido sobre la superficie de una base 50 en la forma de partículas. Las Figs. 6(A) y (B) muestran el estado de la adsorción de las partículas 53 de combustible. La relación de adsorción de combustible cuando se adsorbe el combustible en estado líquido llega a ser considerablemente alta comparada con la relación de adsorción del combustible gaseoso. Nótese que la cantidad de adsorción del combustible en partículas que es capaz de adsorber el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, como se muestra en la Fig. 7(A), se hace más grande cuanto más baja es la temperatura del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Además, si la velocidad espacial del flujo de gas de escape en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace más rápida, esto es, si el caudal del gas de escape se hace más rápido, la cantidad del combustible añadido desde la válvula 14 de adición de combustible que es gasificado y la cantidad del combustible en partículas que pasa a través de los pasos 65 de escape en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC aumentarán. Por lo tanto, la cantidad de adsorción del combustible en partículas que puede adsorber el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, como se muestra en la Fig. 7(B), disminuye cuanto más rápida es la velocidad espacial.
Después, como se muestra en las Figs. 6(C) y (D), las partículas 53 de combustible adsorbidas sobre la superficie de la base 50 se evaporan gradualmente para formar combustible gaseoso. Este combustible gaseoso está comprendido principalmente de HC con un número grande de átomos de carbono. Los HC con el número grande de átomos de carbono son escindidos en los puntos ácidos de la superficie de la zeolita o en el catalizador 52 de metal precioso y convertidos en HC con un número pequeño de átomos de carbono. Los HC gaseosos convertidos reaccionan inmediatamente con el oxígeno del gas de escape para ser oxidados. La mayoría de las partículas 53 de combustible adsorbidas en la superficie de la base 50 reacciona con el oxígeno del gas de escape, con lo que casi todo el oxígeno contenido en el gas de escape se consume. Como resultado, la concentración de oxígeno en el gas de escape disminuye y el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libera el NO_{X}.
Por otra parte, en este momento, el gas de escape contiene HC gaseoso residual, con lo que la relación aire-combustible del gas de escape se hace rica. Este HC gaseoso fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, donde el HC gaseoso reduce el NO_{X} liberado del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}.
La Fig. 8 muestra la cantidad de adición de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible y la relación aire-combustible A/C del gas de escape en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga. Nótese que en la Fig. 8, (A) muestra la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, (B) muestra la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC y que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, y (C) muestra la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}.
En esta realización de la presente invención, cuando el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} debe liberar NO_{X}, como se muestra en la Fig. 8, una señal de comando comprendida de una pluralidad de pulsos continuos es suministrada a la válvula 14 de adición de combustible. En este momento, en realidad, el combustible continúa siendo añadido de manera continua mientras son suministrados estos pulsos continuos. Mientras el combustible está siendo suministrado desde la válvula 14 de adición de combustible, la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, como se muestra en la Fig. 8(A), llega a ser una relación aire-combustible considerablemente rica, de hasta 5.
Por otra parte, cuando se añade combustible desde la válvula 14 de adición de combustible, las partículas de combustible son adsorbidas en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, después el combustible se evapora gradualmente desde las partículas de combustible y, como se explicó anteriormente, es escindido y reformado. Parte del combustible evaporado desde las partículas de combustible o el combustible reformado reacciona con el oxígeno contenido en el gas de escape para ser oxidado, por lo cual la concentración de oxígeno en el gas de escape disminuye. Por otra parte, el exceso de combustible, esto es, el exceso de HC, es emitido desde el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Como resultado, la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace sólo ligeramente rica. Esto es, el combustible se evapora gradualmente desde las partículas de combustible adsorbidas en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, y la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC continúa siendo sólo ligeramente rica hasta que la cantidad de las partículas de combustible adsorbidas se hace pequeña. Por lo tanto, como se muestra en la Fig. 8(B), la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC continúa siendo sólo ligeramente rica a lo largo de un tiempo con-
siderable después de que la acción de adición de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible termina.
Si la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC y que fluye hacia dentro del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se hace rica, se libera NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} y el NO_{X} liberado es reducido por los HC no quemados y el CO. En este caso, como se explicó anteriormente, el HC no quemado que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} es reformado en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC. Por lo tanto, el NO_{X} liberado es reducido bien por los HC no quemados. Como se entenderá a partir de la Fig. 8(C), mientras se realiza la acción de liberación de NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} y la acción de reducción, la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} es mantenida a sustancialmente la relación aire-combustible estequiométrica.
De esta manera, en la presente invención, cuando se hace rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} para hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}, se añade combustible en partículas desde la válvula 14 de adición de combustible. La cantidad de adición del combustible en partículas en este momento se ajusta a una cantidad tal que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC llega a ser una relación aire-combustible rica más pequeña que la relación aire-combustible rica cuando fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, en el ejemplo mostrado en la Fig. 8, menos que la mitad de la relación aire-combustible rica.
Por otra parte, el combustible en partículas añadido en este momento es adsorbido en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, después la mayoría del combustible adsorbido es oxidado en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, y la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se hace rica durante un tiempo más largo que el tiempo en que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace rica, en el ejemplo mostrado en la Fig. 8, varias veces el tiempo.
De esta manera, en la presente invención, adsorbiendo y manteniendo el combustible en partículas añadido desde la válvula 14 de adición de combustible en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC una vez, haciendo después que el combustible en partículas adsorbido y mantenido se evapore un poco cada vez desde el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se hace rica durante un tiempo largo. En este caso, para hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere una cantidad de NO_{X} tan grande como sea posible, es suficiente hacer más largo el tiempo durante el cual la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} sea rica. Para este fin, se hace necesario aumentar la cantidad de combustible adsorbido y mantenido en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC tanto como sea posible.
Dando un ejemplo, se ha comprobado que en un motor de combustión interna de ignición por compresión en el que la cantidad de aire de admisión por segundo llega a ser 10 (g) en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, si se inyecta combustible en partículas desde la válvula 14 de adición de combustible durante aproximadamente 400 ms, la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} será una relación aire-combustible rica de aproximadamente 14,0 durante aproximada- mente 2 segundos, y que, en ese momento, se liberará NO_{X} bien desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. En este momento, la relación aire-combustible del gas de escape inmediatamente corriente abajo de la válvula 14 de adición de combustible, esto es, la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, se hace una relación aire-combustible rica de aproximadamente 4,4.
Explicando esto con un poco más de detalle, en este motor de combustión interna de ignición por compresión, en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, la relación aire-combustible A/C es aproximadamente 30. Por lo tanto, dado que A/C = 10 (g/s)/C = 30, la cantidad de combustible inyectado llega a ser C = 1/3 (g/s). Por otra parte, para producir una relación aire-combustible rica de 14, dado que A/C = 10 (g/s)/C = 14, se hacen necesarios 5/7 (g/s) de combustible. Por lo tanto, para producir una relación aire-combustible rica de 14, la cantidad de combustible adicional a ser añadido desde la válvula 14 de adición de combustible llega a ser 5/7 (g/s)-1/3 (g/s) = 8/21 (g/s). Para producir una relación aire-combustible rica de 14 durante 2 segundos, es necesario añadir 16/21 (g) de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible. Si se añade este combustible en 400 ms, la relación aire-combustible del gas de escape en este momento llega a ser aproximadamente 4,4.
De esta manera, en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, en este motor de combustión interna, si se intenta producir una relación aire-combustible rica de 14 durante 2 segundos, es necesario suministrar 16/21 (g) de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible. En este caso, si se intenta suministrar esta cantidad de combustible en un tiempo corto, por ejemplo, en 100 ms, es necesario elevar la presión de inyección de la válvula 14 de adición de combustible. Sin embargo, si se eleva la presión de inyección de la válvula 14 de adición de combustible, el combustible se hace más fino en el momento de la inyección, con lo que la cantidad de combustible que se convierte en gas aumenta y por lo tanto la cantidad de combustible adsorbido en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se reduce. Esto es, si la cantidad de combustible adsorbido en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC disminuye, el tiempo durante el cual la relación aire-combustible se hace rica se hace más pequeño. A diferencia de esto, cuando se suministran 16/21 (g) de combustible, si se reduce la cantidad de suministro por unidad de tiempo, por ejemplo, si se hace el tiempo de adición de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible 1000 ms, la cantidad de evaporación de combustible desde el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC por unidad de tiempo se hace más pequeña y la relación aire-combustible del gas de escape es difícil que se haga rica. La Fig. 9 muestra esto.
Esto es, la Fig. 9 muestra la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, el aumento de temperatura \DeltaT del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, la cantidad G de HC emitido desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, y el tiempo rico del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} cuando se cambia el tiempo de adición de combustible \tau (ms) desde la válvula 14 de adición de combustible.
Como se explicó anteriormente, si se hace más corto el tiempo de adición de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible, la cantidad de combustible adsorbido en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se reduce. Como resultado, la cantidad de evaporación de combustible desde el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace más pequeña, con lo que la acción de oxidación de los HC se hace más débil, el aumento de temperatura \DeltaT disminuye, y el tiempo rico se hace más corto. Además, en este momento, la cantidad de combustible llevado por el flujo de gas de escape en el combustible suministrado desde la válvula 14 de adición de combustible aumenta, con lo que la cantidad G de HC emitido aumenta.
Por otra parte, si se hace más largo el tiempo de adición de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible, como se explicó anteriormente, la cantidad de combustible adsorbido por unidad de tiempo en el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se reduce. Como resultado, la cantidad de evaporación de combustible desde el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace más pequeña, con lo que la acción de oxidación de los HC se hace más débil, el aumento de temperatura \DeltaT disminuye, y el tiempo rico se hace más corto. Por otra parte, incluso después de la acción de liberación de NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} termine, el HC continúa evaporándose desde el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, con lo que la cantidad G de HC emitido aumenta.
El combustible añadido cuando se añade combustible desde la válvula 14 de adición de combustible es emitido a la atmósfera, con lo que el combustible es completamente malgastado. Por lo tanto, es necesario suprimir la cantidad de escape del combustible añadido a la atmósfera, esto es, la cantidad G de HC emitido, hasta un valor permisible G_{0} o menor. La cantidad G de HC emitido que es el valor permisible G_{0} o menor, si se contempla de una manera diferente, significa que el HC está implicado en una reacción de oxidación y el oxígeno está siendo suficientemente consumido. Por lo tanto, la cantidad G de HC emitido que es el valor permisible G_{0} o menos corresponde al aumento de temperatura \DeltaT que es al menos un ajuste predeterminado \DeltaT_{0}.
Esto es, cuando se añade combustible desde la válvula 14 de adición de combustible, es necesario determinar el tiempo \tau de adición del combustible adicional, de tal modo que la cantidad G de HC emitido llegue a ser el valor permisible G_{0} o menos y el aumento de temperatura \DeltaT llegue a ser el valor ajustado \DeltaT_{0} o más. Por lo tanto, en esta realización de la presente invención, el tiempo \tau de adición del combustible adicional se ajusta a entre aproximadamente 100 (ms) y aproximadamente 700 (ms). Si se expresa esto mediante la relación aire-combustible A/C, la relación aire-combustible A/C cuando el tiempo \tau de adición es 100 (ms) llega a ser aproximadamente 1, mientras que la relación aire-combustible A/C cuando el tiempo \tau de adición es 700 (ms) llega a ser aproximadamente 7, con lo que, en esta realización de la presente invención, en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, la cantidad de adición de combustible en partículas añadido desde la válvula 14 de adición de combustible para hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} se ajusta a una cantidad que dé una relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC de aproximadamente 1 a aproximadamente 7.
La Fig. 10 muestra la relación aire-combustible en las mismas situaciones que en la Fig. 8 en el tiempo de una alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga. En el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga, la temperatura del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace más alta y la velocidad espacial del gas de escape que fluye a través del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace más alta comparada con el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, con lo que, como se entenderá a partir de las Figs. 7(A) y (B), la cantidad de combustible que puede adsorber el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC disminuye considerablemente, por lo tanto, como se entenderá si se compara la Fig. 10 y la Fig. 8, la cantidad de combustible añadido desde la válvula 14 de adición de combustible se hace más pequeña en el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga, comparado con el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga.
Nótese que, como se muestra en la Fig. 10, en el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga, la relación aire-combustible es aproximadamente 20, con lo que incluso si se reduce el combustible añadido, la relación aire-combustible del gas de escape puede hacerse rica. Sin embargo, el tiempo durante el cual la relación aire-combustible del gas de escape puede hacerse rica llega a ser considerablemente más corto comparado con el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga.
La Fig. 11(A) muestra la cantidad de combustible AQ añadido desde la válvula 14 de adición de combustible cuando se debe liberar NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. La cantidad de combustible añadido se hace gradualmente más pequeña en el orden de AQ_{1}, AQ_{2}, AQ_{3}, AQ_{4}, AQ_{5}, y AQ_{6}. Nótese que en la Fig. 11(A), las ordenadas TQ muestran el torque de salida, mientras que las abscisas N muestran la velocidad del motor. Por lo tanto, la cantidad de combustible AQ a ser añadido se hace más pequeña cuanto más grande es el torque de salida TQ, esto es, cuanto más alta es la temperatura del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC, mientras que se hace más pequeña cuanto más alta es la velocidad del motor N, esto es, cuanto mayor es el caudal del gas de escape. La cantidad de combustible AQ a ser añadido se almacena en la forma de un mapa como el mostrado en la Fig. 11(B) de antemano en la ROM 32.
A continuación, se explicará el control de liberación de NO_{X} mientras se hace referencia a la Fig. 12 y la Fig. 13.
La Fig. 12(A) muestra el cambio en la cantidad de NO_{X} \SigmaNOX almacenado en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} y la medida de tiempo para hacer rica la relación aire-combustible A/C del gas de escape para la liberación de NO_{X} en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, mientras que la Fig. 12(B) muestra el cambio en la cantidad de NO_{X} \SigmaNOX almacenado en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} y la medida de tiempo para hacer rica la relación aire-combustible A/C del gas de escape para la liberación de NO_{X} en el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga.
La cantidad de NO_{X} emitido desde el motor por unidad de tiempo cambia de acuerdo con el estado de funcionamiento del motor, por lo tanto la cantidad de NO_{X} almacenado en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} por unidad de tiempo también cambia de acuerdo con el estado de funcionamiento del motor. En esta realización de la presente invención, la cantidad de NO_{X} almacenado en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} por unidad de tiempo es almacenada en función del torque requerido RQ y la velocidad del motor N en la forma de un mapa mostrado en la Fig. 13(A) de antemano en la ROM 32. Añadiendo de manera acumulativa esta cantidad de NO_{X} NOXA, se calcula la cantidad de NO_{X} \SigmaNOX almacenada en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}.
Por otra parte, en las Figs. 12(A) y (B), MAX indica la cantidad máxima de NO_{X} que puede almacenar el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, mientras que NX indica el valor permisible de la cantidad de NO_{X} que se puede hacer almacenar en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. Por lo tanto, como se muestra en las Figs. 12(A) y (B), cuando la cantidad de NO_{X} \SigmaNOX alcanza el valor permisible NX, la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se hace temporalmente rica y de este modo se libera NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}.
Como se explicó anteriormente, en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga, la cantidad de combustible que puede adsorber el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC aumenta, con lo que la cantidad de combustible añadido desde la válvula 14 de adición de combustible es aumentada. Si la cantidad de combustible añadido es aumentada de esta manera, se puede hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere una cantidad grande de NO_{X}. Esto es, en este caso, incluso cuando el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} almacene una cantidad grande de NO_{X}, todo el NO_{X} almacenado puede ser liberado, con lo que, como se muestra en la Fig. 12(A), el valor permisible NX se hace un valor alto, en la realización mostrada en la Fig. 12(A), un valor sólo ligeramente más bajo que la máxima cantidad de NO_{X} almacenada.
A diferencia de esto, en el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga, la cantidad de combustible adsorbido por el catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC disminuye, con lo que, como se explicó anteriormente, la cantidad de combustible añadido desde la válvula 14 de adición de combustible se reduce. Si la cantidad de combustible añadido es reducida de esta manera, sólo es posible hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere una pequeña cantidad de NO_{X}. Esto es, en este caso, es necesario liberar el NO_{X} almacenado después de que se almacene una pequeña cantidad de NO_{X} en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, con lo que, como se muestra en la Fig. 12(B), el valor permisible NX se hace un valor considerablemente bajo, en la realización mostrada en la Fig. 12(B), un valor de 1/3 o menos del valor permisible NX en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga mostrado en la Fig. 12(A).
La Fig. 13(B) muestra el valor permisible NX ajustado de acuerdo con el estado de funcionamiento del motor. En la Fig. 13(B), el valor permisible NX se hace gradualmente más pequeño en el orden de NX_{1}, NX_{2}, NX_{3}, NX_{4}, NX_{5}, y NX_{6}. Nótese que el valor permisible NX mostrado en la Fig. 13(B) es almacenado en la forma de un mapa como se muestra en la Fig. 13(C) de antemano en la ROM 32.
De esta manera, cuanto más alta es la carga del motor o más alta es la velocidad del motor, más bajo es el valor permisible NX, con lo que, para hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}, cuanto más alta es la carga del motor o más alta es la velocidad del motor N, más alta es la frecuencia de adición de combustible en partículas desde la válvula 14 de adición de combustible. Esto es, como se muestra en las Figs. 12(A) y (B), en el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga, la frecuencia de adición de combustible en partículas se hace considerablemente más alta comparada con el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga.
Por otra parte, la materia en partículas contenida en el gas de escape es atrapada en el filtro 12a de partículas que lleva el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} y oxidada sucesivamente. Sin embargo, si la cantidad de materia en partículas atrapada se hace más grande que la cantidad de materia en partículas oxidada, la materia en partículas se depositarán gradualmente en el filtro 12a de partículas. En este caso, si la deposición de la materia en partículas aumenta acabará apareciendo una caída en el rendimiento del motor. Por lo tanto, cuando la deposición de materia en partículas aumenta, es necesario retirar la materia en partículas depositada. En este caso, si se eleva la temperatura del filtro 12a de partículas bajo un exceso de aire hasta aproximadamente 600ºC, la materia en partículas depositada es oxidada y retirada.
Por lo tanto, en esta realización de la presente invención, cuando la cantidad de materia en partículas depositada en el filtro 12a de partículas excede la cantidad permisible, la temperatura del filtro 12a de partículas es elevada bajo una relación aire-combustible pobre del gas de escape y de este modo la materia en partículas depositada es retirada por oxidación. Hablando específicamente, en esta realización de la presente invención, cuando la presión diferencial \DeltaP antes y después del filtro 12a de partículas detectada por el sensor 23 de presión diferencial excede el valor permisible PX, se juzga que la cantidad de materia en partículas depositada ha excedido la cantidad permisible. En ese momento, la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del filtro 12a de partículas es mantenida pobre, se añade combustible desde la válvula 14 de adición de combustible, y el calor de la reacción de oxidación del combustible añadido eleva la temperatura del filtro 12a de partículas en el control de elevación de tempe-
ratura.
La Fig. 14 muestra la rutina de proceso de la purificación de los gases de escape.
Haciendo referencia a la Fig. 14, primero, en la etapa 100, se calcula la cantidad NOXA de NO_{X} almacenado por unidad de tiempo a partir del mapa mostrado en la Fig. 13(A). Después, en la etapa 101, este NOXA se añade a la cantidad de NO_{X} \SigmaNOX almacenado en el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. A continuación, en la etapa 102, se calcula el valor permisible NX a partir del mapa mostrado en la Fig. 13(C). Después, en la etapa 103, se juzga si la cantidad de NO_{X} almacenada \SigmaNOX ha excedido el valor permisible NX. Cuando \SigmaNOX>NX, la rutina pasa a la etapa 104, donde se realiza un proceso para añadir combustible desde la válvula 14 de adición de combustible. Un ejemplo básico de este proceso de adición de combustible se muestra en la Fig. 15. Se muestran dos ejemplos de corrección de la cantidad de adición en la Fig. 16 y la Fig. 17. Después, en la etapa 105, el sensor 23 de diferencial de presión se usa para detectar la presión diferencial \DeltaP antes y después del filtro 12a de partículas. Después, en la etapa 106, se juzga si la presión diferencial \DeltaP ha excedido el valor permisible PX. Cuando \DeltaP>PX, la rutina pasa a la etapa 107, donde se realiza el control de elevación de la temperatura del filtro 12a de
partículas.
La Fig. 15 muestra el proceso básico de adición de combustible cuando se debe liberar NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. En este proceso básico de adición de combustible, primero, en la etapa 150, se calcula la cantidad de combustible AQ a ser añadido a partir del mapa mostrado en la Fig. 11(B), después, en la etapa 151, se añade el combustible, esto es, gasóleo diésel, en la cantidad AQ calculada a partir del mapa, desde la válvula 14 de adición de combustible.
Sin embargo, si la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} no se hace rica debido a alguna razón incluso si se añade una cantidad AQ de combustible predeterminada de acuerdo con el estado de funcionamiento del motor, el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} no liberará NO_{X}. Por lo tanto, en este caso, es preferible corregir la cantidad de combustible añadido desde la válvula 14 de adición de combustible para que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se haga rica. Por lo tanto, en otra realización de la presente invención, se hace provisión de medios de juicio para juzgar si la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se ha hecho rica cuando se añade combustible en el gas de escape para hacer que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}. Cuando se debe liberar NO_{X} desde el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}, la cantidad de combustible requerida para hacer rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se añade según el juicio de estos medios de juicio.
\newpage
Como ya se explicó en base a la Fig. 9, cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} es rica, el aumento de temperatura \DeltaT del gas de escape que pasa a través del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC llega a ser el valor de referencia \DeltaT_{0} o más. Por lo tanto, en el primer ejemplo mostrado en la Fig. 1, cuando la diferencia de temperatura entre la temperatura detectada por el sensor 21 de temperatura y la temperatura detectada por el sensor 22 de temperatura, esto es, el aumento de temperatura \DeltaT, ha excedido el valor de referencia \DeltaT_{0}, se juzga que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se ha hecho rica.
Por otra parte, como se muestra en las Figs. 8(B) y (C) o las Figs. 10(B) y (C), cuando la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC se hace sólo ligeramente rica, la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} se hace sustancialmente la relación aire-combustible estequiométrica. Por lo tanto, en el segundo ejemplo mostrado en la Fig. 2, está provisto el sensor 26 de relación aire-combustible para detectar la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X}. Cuando la relación aire-combustible del gas de escape detectada por el sensor 26 de relación aire-combustible es sustancialmente la relación aire-combustible estequiométrica, se juzga que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC es rica.
Nótese que en la realización mostrada en la Fig. 1 y la Fig. 2, cuando se juzga que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC no es rica, la cantidad de combustible en partículas añadido desde la válvula 14 de adición de combustible es aumentada. La acción de aumentar la cantidad de combustible añadido se realiza, por ejemplo, aumentando el tiempo de adición de combustible, similar a un pulso.
Por otra parte, cuando se juzga que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC no es rica, la acción de adición de combustible desde la válvula 14 de adición de combustible ya está completada. Por lo tanto, en este momento, cuando se juzga después que el catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} debe liberar NO_{X}, la cantidad de combustible en partículas añadido desde la válvula 14 de adición de combustible es aumentada.
La Fig. 16 muestra el control de adición de combustible en el caso de usar los sensores 21 y 22 de temperatura para detectar el aumento de temperatura \DeltaT del gas de escape que pasa a través del catalizador 11 de adsorción y oxidación de HC en la Fig. 1.
Haciendo referencia a la Fig. 16, primero, en la etapa 200, se calcula la cantidad de combustible añadido AQ a partir del mapa mostrado en la Fig. 11(B). Después, en la etapa 201, la cantidad de combustible añadido AQ se multiplica por un coeficiente de corrección K para calcular la cantidad final de combustible añadido AQ (=AQ \cdot K). Después, en la etapa 202, se añade combustible, esto es, gasóleo diésel, desde la válvula 14 de adición de combustible de acuerdo con la cantidad final de combustible añadido AQ.
Después, en la etapa 203, se espera el transcurso de un cierto tiempo desde la adición del combustible. Cuando ese cierto tiempo ha transcurrido, la rutina pasa a la etapa 204, donde se juzga, en base a las señales de salida de las señales 21 y 22 de temperatura, si el aumento de temperatura \DeltaT es más bajo que un valor de referencia \DeltaT_{0}. Cuando se juzga que \DeltaT\geq\DeltaT_{0}, la rutina pasa a la etapa 207, donde se borra \SigmaNOX, después el ciclo de proceso se termina. Cuando se juzga que \DeltaT<\DeltaT_{0}, la rutina pasa a la etapa 205.
En la etapa 205, el coeficiente de corrección K es aumentado por un cierto valor \DeltaK, después, en la etapa 206, se espera el transcurso de un tiempo de espera predeterminado, esto es, el consumo del combustible añadido. Cuando transcurre el tiempo de espera, la rutina pasa, a través de la etapa 200, a la etapa 201 y la etapa 202, por las cuales se añade una cantidad de combustible más grande que en el tiempo anterior.
La Fig. 17 muestra el control de adición de combustible en el caso de detectar la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} mediante un sensor 26 de relación aire-combustible, como se muestra en la Fig. 2.
En la rutina mostrada en la Fig. 17, la única diferencia de la rutina mostrada en la Fig. 16 es la etapa 204'. Por lo tanto, sólo se explicará la etapa 204' de la rutina mostrada en la Fig. 17.
Haciendo referencia a la Fig. 17, en la etapa 204', se juzga, en base a la señal de salida del sensor 26 de relación aire-combustible, si la relación aire-combustible A/C del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador 12 de almacenamiento de NO_{X} es aproximadamente la relación aire-combustible estequiométrica. Cuando se juzga que es aproximadamente la relación aire-combustible estequiométrica, la rutina pasa a la etapa 207, mientras que cuando se juzga que no es aproximadamente la relación aire-combustible estequiométrica, la rutina pasa a la etapa 205.
\newpage
Lista de números de referencia
4...
colector de admisión
5...
colector de escape
7...
turbocargador de escape
11...
catalizador de adsorción y oxidación de HC
12...
catalizador de almacenamiento de NO_{X}
14...
válvula de adición de combustible.

Claims (16)

1. Un dispositivo de purificación de los gases de escape para un motor de combustión interna de tipo ignición por compresión, que comprende medios (3) de adición de combustible para añadir combustible en partículas al gas de escape, un catalizador (11) de oxidación dispuesto en un paso (52) de escape del motor corriente abajo de los medios (3) de adición de combustible para oxidar los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, y un catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} dispuesto en el paso (13) de escape del motor corriente abajo del catalizador de oxidación para almacenar el NO_{X} contenido en el gas de escape cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye en él es pobre y liberar el NO_{X} almacenado cuando la relación aire-combustible en el gas de escape que fluye en él se hace la relación aire-combustible estequiométrica o rica, en el que se añade combustible (53) en partículas desde los medios de adición de combustible cuando se hace rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X},
caracterizado porque el catalizador de oxidación es un catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC para adsorber y oxidar los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, la cantidad de adición de combustible (53) en partículas añadido desde los medios de adición del combustible se ajusta a una cantidad por la cual la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC llega a ser una relación aire-combustible rica, más pequeña que la relación aire-combustible rica cuando fluye hacia el interior del catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X}, y después de que el combustible (53) en partículas añadido es adsorbido en el catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC, la mayoría del combustible adsorbido es oxidado en el catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC y la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} se hace rica a lo largo de un periodo más largo que cuando la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC se hace rica.
2. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que una cantidad de combustible (53) en partículas a ser añadido desde dichos medios de adición de combustible para hacer que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} se ajusta a una cantidad que da una relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el interior del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC de aproximadamente 1 a aproximadamente 7 en el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga.
3. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que la cantidad de combustible (53) en partículas añadido desde dichos medios (3) de adición de combustible para hacer que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} se reduce cuanto más alta es la temperatura del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC.
4. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que la cantidad de adición de combustible (53) en partículas añadido desde dichos medios de adición de combustible para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} se reduce cuanto mayor es el caudal del gas de escape.
5. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que la cantidad de combustible (53) en partículas añadido desde dichos medios de adición de combustible para hacer que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} se hace más pequeña en el tiempo de alta velocidad del motor, funcionamiento a alta carga, comparado con el tiempo de baja velocidad del motor, funcionamiento a baja carga.
6. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que la frecuencia de adición de combustible (53) en partículas añadido desde dichos medios de adición de combustible para hacer que el catalizador de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} es más alta cuanto más alta es la carga del motor.
7. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que se añade combustible (53) en partículas desde dichos medios (3) de adición de combustible para hacer que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X} cuando la cantidad de NO_{X} almacenado en el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} excede un valor permisible, y el valor permisible se hace más bajo cuanto más alta es la carga del motor.
8. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que está soportado un catalizador (52) de metal precioso en una base de dicho catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC.
9. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que una base de dicho catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC incluye zeolita.
10. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, donde dicho dispositivo comprende medios de juicio para juzgar si la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador de adsorción y oxidación de HC se ha hecho rica cuando se añade combustible en partículas en el gas de escape para hacer que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}, y dichos medios (3) de adición de combustible añaden combustible en una cantidad necesaria para hacer rica la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC de acuerdo con el juicio de dichos medios de juicio cuando se hace que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} libere NO_{X}.
11. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 10, en el que unos sensores (21, 22) de temperatura capaces de detectar un aumento de temperatura del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC están dispuestos en el paso de escape del motor, y dichos medios de juicio juzgan que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC se ha hecho rica cuando dicho aumento de temperatura excede un valor de referencia.
12. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 10, en el que un sensor de relación aire-combustible capaz de detectar la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} está dispuesto en el paso de escape del motor corriente abajo del catalizador de almacenamiento de NO_{X}, y dichos medios de juicio juzgan que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC se ha hecho rica cuando la relación aire-combustible del gas de escape detectada por el sensor de relación aire-combustible es sustancialmente la relación aire-combustible estequiométrica.
13. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 11 ó 12, en el que cuando dichos medios de juicio juzgan que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC no es rica, dichos medios de adición de combustible aumentan la cantidad de combustible (53) en partículas añadido desde los medios de adición de combustible.
14. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 13, en el que cuando dichos medios de juicio juzgan que la relación aire-combustible del gas de escape que fluye hacia fuera del catalizador (11) de adsorción y oxidación de HC no es rica, dichos medios de adición de combustible aumentan la cantidad de combustible (53) en partículas añadido desde los medios de adición de combustible cuando se juzga después que se debe liberar NO_{X} desde el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X}.
15. Un dispositivo de purificación de los gases de escape como el expuesto en la reivindicación 1, en el que el catalizador (12) de almacenamiento de NO_{X} está soportado en un filtro (12a) de partículas para atrapar y oxidar la materia en partículas contenida en el gas de escape.
16. Un dispositivo de purificación del gas de escape como el expuesto en la reivindicación 15, en el que la temperatura del filtro (12a) de partículas es aumentada bajo una relación aire-combustible pobre del gas de escape cuando la cantidad de materia en partículas depositada en el filtro de partículas excede una cantidad permisible, y de este modo la materia en partículas depositada es retirada por oxidación.
ES04799940T 2003-12-01 2004-11-29 Dispositivo de purificacion de los gases de escape de un motor de combustion interna de ignicion por compresion. Active ES2299887T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003401597 2003-12-01
JP2003-401597 2003-12-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2299887T3 true ES2299887T3 (es) 2008-06-01

Family

ID=34649980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04799940T Active ES2299887T3 (es) 2003-12-01 2004-11-29 Dispositivo de purificacion de los gases de escape de un motor de combustion interna de ignicion por compresion.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7703275B2 (es)
EP (1) EP1710407B1 (es)
JP (1) JP3969450B2 (es)
KR (1) KR100662313B1 (es)
CN (1) CN100420829C (es)
DE (1) DE602004012778T2 (es)
ES (1) ES2299887T3 (es)
WO (1) WO2005054637A1 (es)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008097139A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-14 Volvo Lastvagnar Ab Exhaust purification system with a diesel particulate filter and a method of cleaning said filter
JP4349425B2 (ja) * 2007-03-19 2009-10-21 日産自動車株式会社 NOx触媒の診断装置
JP4697182B2 (ja) * 2007-05-15 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化制御装置
JP5093238B2 (ja) * 2007-07-11 2012-12-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
KR101122406B1 (ko) * 2008-03-04 2012-04-12 도요타지도샤가부시키가이샤 내연 기관의 배기 정화 장치
JP5196026B2 (ja) 2010-03-15 2013-05-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8683784B2 (en) 2010-03-15 2014-04-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
KR101321678B1 (ko) 2010-03-15 2013-10-22 도요타지도샤가부시키가이샤 내연 기관의 배기 정화 방법
EP2402571B1 (en) 2010-03-15 2015-03-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system of an internal combustion engine
US8689543B2 (en) 2010-03-18 2014-04-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
EP2460995B1 (en) 2010-03-23 2016-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification device for an internal combustion engine
CN102859136B (zh) * 2010-04-01 2015-04-08 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN102933807B (zh) 2010-05-20 2015-04-29 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
WO2011145227A1 (ja) 2010-05-20 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2460992B1 (en) 2010-07-28 2018-12-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification apparatus for internal combustion engine
CA2752774C (en) * 2010-08-30 2014-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
WO2012029188A1 (ja) 2010-08-30 2012-03-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2610450B1 (en) 2010-09-02 2016-08-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha NOx PURIFICATION METHOD OF AN EXHAUST PURIFICATION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN102713189B (zh) 2010-09-02 2014-10-15 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
WO2012046333A1 (ja) 2010-10-04 2012-04-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2012046332A1 (ja) 2010-10-04 2012-04-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2012053117A1 (ja) 2010-10-18 2012-04-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN103221648B (zh) 2010-12-06 2016-08-24 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
BRPI1010835B8 (pt) 2010-12-20 2021-01-12 Toyota Motor Co Ltd sistema de purificação de exaustão de motor de combustão interna
JP5131389B2 (ja) 2010-12-24 2013-01-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
ES2661672T3 (es) 2011-01-17 2018-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositivo de purificación de gases de escape para motor de combustión interna
EP2503121B1 (en) 2011-02-07 2017-03-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust-gas purifying system for internal-combustion engine
WO2012108062A1 (ja) * 2011-02-08 2012-08-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN103348102B (zh) 2011-02-10 2016-01-20 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
WO2012111171A1 (ja) 2011-02-18 2012-08-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2687693B1 (en) * 2011-03-17 2016-11-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine exhaust gas purification device
EP2532852B1 (en) 2011-04-15 2016-08-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification method of internal combustion engine
JP5246375B1 (ja) 2011-08-01 2013-07-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
ES2633727T3 (es) * 2011-11-07 2017-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositivo de limpieza de gases de escape para motor de combustión interna
WO2013069115A1 (ja) 2011-11-09 2013-05-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2013080328A1 (ja) 2011-11-30 2013-06-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US9028763B2 (en) 2011-11-30 2015-05-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
JP5392411B1 (ja) 2012-02-07 2014-01-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
BR112015001870A2 (pt) * 2012-07-27 2017-07-04 Toyota Motor Co Ltd aparelho de controle de gás de exaustão para motor de combustão interna
US9427704B2 (en) * 2012-09-25 2016-08-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
WO2014178110A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6477088B2 (ja) * 2015-03-20 2019-03-06 いすゞ自動車株式会社 NOx吸蔵量推定装置
DE102016202778B4 (de) * 2016-02-23 2021-09-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102017100430A1 (de) 2017-01-11 2018-07-12 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Brennkammerbaugruppe

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61197740A (ja) * 1985-02-25 1986-09-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP3125647B2 (ja) * 1995-10-06 2001-01-22 三菱自動車エンジニアリング株式会社 エンジン排気浄化装置
JP3283795B2 (ja) 1997-07-22 2002-05-20 川崎重工業株式会社 ディーゼル機関用排気浄化処理装置の再生方法とその装置
JP3509482B2 (ja) 1997-07-31 2004-03-22 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3695081B2 (ja) 1997-09-10 2005-09-14 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
FR2783280B1 (fr) * 1998-09-11 2000-11-10 Renault Procede de commande de purge des oxydes d'azote dans une ligne d'echappement d'un moteur diesel
JP3551797B2 (ja) * 1998-11-13 2004-08-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2000242665A (ja) * 1998-12-24 2000-09-08 Ricoh Co Ltd 要旨作成支援装置および要旨作成支援方法
JP3468144B2 (ja) * 1999-02-04 2003-11-17 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2000345829A (ja) 1999-06-04 2000-12-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US6167696B1 (en) * 1999-06-04 2001-01-02 Ford Motor Company Exhaust gas purification system for low emission vehicle
JP3580180B2 (ja) 1999-06-04 2004-10-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19928974B4 (de) * 1999-06-24 2013-06-20 Volkswagen Ag Abgasanlage für eine Dieselbrennkraftmaschine
JP3632573B2 (ja) 2000-07-24 2005-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6557342B2 (en) * 2000-09-19 2003-05-06 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying system
JP2002235533A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Komatsu Ltd 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2002242665A (ja) * 2001-02-21 2002-08-28 Mazda Motor Corp エンジンの排気浄化装置
JP4479141B2 (ja) 2001-09-27 2010-06-09 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置及び排気浄化方法
JP4042388B2 (ja) * 2001-11-12 2008-02-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE60225321T2 (de) * 2001-12-03 2009-02-26 Eaton Corp., Cleveland System und verfahren zur verbesserten emissionskontrolle von brennkraftmaschinen
JP2002266625A (ja) * 2001-12-27 2002-09-18 Toyota Motor Corp ディーゼル機関の排気浄化装置
JP4304428B2 (ja) * 2003-02-07 2009-07-29 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス浄化システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20060053778A1 (en) 2006-03-16
DE602004012778D1 (de) 2008-05-08
DE602004012778T2 (de) 2009-04-09
CN1802491A (zh) 2006-07-12
JP3969450B2 (ja) 2007-09-05
CN100420829C (zh) 2008-09-24
KR20060056271A (ko) 2006-05-24
EP1710407B1 (en) 2008-03-26
US7703275B2 (en) 2010-04-27
JPWO2005054637A1 (ja) 2007-06-28
WO2005054637A1 (ja) 2005-06-16
EP1710407A1 (en) 2006-10-11
EP1710407A4 (en) 2007-04-04
KR100662313B1 (ko) 2006-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2299887T3 (es) Dispositivo de purificacion de los gases de escape de un motor de combustion interna de ignicion por compresion.
ES2282917T3 (es) Dispositivo de purificacion de gases de escape de motor de combustion interna de tipo ignicion por compresion.
ES2337957T3 (es) Aparato de purificacion de gas de escape para motor de combustion interna.
JP4270201B2 (ja) 内燃機関
ES2297049T3 (es) Dispositivo y metodo de purificacion de gas de escape para motor de combustion interna.
US6588203B2 (en) Exhaust device of internal combustion engine
JP2007297918A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2009114879A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2007056742A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3514218B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US7891175B2 (en) Exhaust purification device of compression ignition type internal combustion engine
JP3580180B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
ES2558770T3 (es) Purificador de emisión de escape de un motor de combustión interna
US8297041B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
JP4269919B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4379099B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4254484B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4321241B2 (ja) 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置
JP4254505B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4506545B2 (ja) 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置
JP2005163592A (ja) 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置