ES2315717T3 - Sistema de ayuda a la regeneracion de medios de descontaminacion integrados en una linea de escape de un motor diesel de un vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas (1) asociado a unos medios que forman un catalizador de oxidación (2) e integrados en una línea de escape (3) de un motor Diesel (4) de vehículo automóvil y en el que el motor (4) está asociado a medios (7) de carril común de alimentación de carburante de los cilindros del motor, adaptados para aplicar, al isopar, una estrategia de regeneración por inyección de carburante en los cilindros según al menos una post-inyección, caracterizado porque tiene: - medios (8) de detección de una demanda de regeneración (req.RG) y por tanto de post-inyección; - medios (9, 10) de detección de un estado de levantamiento del pie del acelerador del vehículo o de una fase de marcha lenta del motor de éste; - medios (11) de consecución de la temperatura aguas abajo de los medios que forman el catalizador (2); - medios (8) de determinación de una cantidad total de carburante para inyectar en el momento de las post-inyecciones durante las fases de retorno a marcha lenta, a continuación de un levantamiento del pie del acelerador y de marcha lenta, a partir de esta temperatura; y - medios (7, 8) de corte inmediato de la o de cada post-inyección si la cantidad de carburante inyectado ha alcanzado la cantidad total predeterminada durante la fase de retorno a marcha lenta y/o de reducción progresiva de la o de cada post-inyección, cuando la cantidad de carburante inyectado ha alcanzado la cantidad total predeterminada durante la fase de marcha lenta del motor.
Description
Sistema de ayuda a la regeneración de medios de
descontaminación integrados en una línea de escape de un motor
Diesel de un vehículo.
El presente invento se refiere a un sistema de
ayuda a la regeneración de medios de descontaminación asociados a
medios que forman un catalizador de oxidación e integrados en una
línea de escape de un motor Diesel de vehículo automóvil.
Más particularmente, el invento se refiere a un
sistema en el que el motor está asociado a medios de carril común de
alimentación de carburante de los cilindros del motor, adaptados
para aplicar un isopar, una estrategia de regeneración por inyección
de carburante en los cilindros según al menos una
post-inyección, véanse por ejemplo los documentos DE
13957185 y DE 13851811.
Durante la regeneración de medios de
descontaminación tales como, por ejemplo, un filtro de partículas,
las fases de levantar el pie del acelerador del vehículo (ninguna
inyección de carburante en funcionamiento normal), y de "marcha
lenta" del motor (temperatura de escape muy baja), son
problemáticas pues hacen caer la temperatura de escape, es decir de
la línea y de los elementos integrados en ella.
La utilización de una o de varias
post-inyecciones durante estas fases de vida del
motor permite limitar la caída de temperatura de la línea de escape,
basándose en la conversión catalítica de los HC producidos por la
combustión de la o de las post-inyecciones en el
motor.
No obstante, estas estrategias se basan en el
desprendimiento de calor producido por los medios que forman el
catalizador; comprendiendo estos medios, por ejemplo, un catalizador
de oxidación o una trampa de NO_{X} con una función de oxidación
CO/HC, estando considerados como activados.
Durante las fases de retorno a marcha lenta del
motor, a consecuencia de un levantamiento del pie del acelerador no
hay inyección principal ni inyección piloto y la o cada
post-inyección no se quema pues en el cilindro, pues
no hace más que vaporizar el carburante en forma de HC que son
convertidos por los medios que forman el catalizador.
La temperatura de entrada de los medios que
forman el catalizador de oxidación es por tanto muy baja y a pesar
del desprendimiento de calor catalítico producido por la combustión
de los HC salidos de la o de cada post-inyección, la
cara delantera de los medios que forman el catalizador se refrigera
progresivamente y su actividad de conversión se desactiva
progresivamente.
Durante las fases de marcha lenta del motor, a
pesar de la utilización de una o varias
post-inyecciones, la temperatura en entrada de los
medios que forman el catalizador es relativamente baja. La
estrategia de post-inyección en marcha lenta se basa
igualmente en la conversión catalítica de los HC producidos por la
combustión de la o de las post-inyecciones en el
motor. A pesar de este desprendimiento de calor catalítico, la cara
delantera de los medios que forman el catalizador se enfría
progresivamente y su actividad de conversión de desactiva
progresivamente.
Durante una fase de retorno a marcha lenta o de
una fase de marcha lenta prolongada puede que los medios que forman
el catalizador no sean por tanto los suficientemente activos para
convertir todos los HC, lo que se traduce en picos de HC aguas
debajo de estos medios que forman el catalizador, incluso en humos
azules y/o olores en el escape.
Por otra parte, la utilización de
post-inyecciones engendra una dilución del aceite de
lubricación por el carburante, lo que degrada las propiedades de
lubricación de éste, y especialmente una bajada de la viscosidad y
puede llevar, si esta viscosidad es muy baja, a una rotura del
motor.
El objeto del invento es por tanto resolver
estos problemas.
Para esto, el invento tiene como objeto un
sistema de ayuda a la regeneración de un filtro de partículas
asociado a medios que forman un catalizador de oxidación, e
integrados en una línea de escape de un motor Diesel de vehículo
automóvil y en el que el motor está asociado a medios de carril
común de alimentación de carburante de los cilindros del motor,
adaptados para aplicar un isopar, una estrategia de regeneración por
inyección de carburante en los cilindros según al menos una
post-inyección, caracterizado por que tiene:
- medios de detección de una demanda de
regeneración y por tanto de post-inyección;
- medios de detección de un estado de levantar
el pie del acelerador del vehículo y/o de una fase de marcha lenta
del motor de éste;
- medios de consecución de la temperatura aguas
debajo de los medios que forman el catalizador;
- medios de determinación de una cantidad total
de carburante para inyectar durante las
post-inyecciones en las fases de retorno a marcha
lenta a continuación de un levantamiento de pie del acelerador y de
marcha lenta, a partir de esta temperatura; y
- medios de corte inmediato de la o de cada
post-inyección si la cantidad de carburante
inyectado ha alcanzado la cantidad total predeterminada durante la
fase de retorno a marcha lenta y/o de reducción progresiva de la o
de cada post-inyección, cuando la cantidad de
carburante inyectado ha alcanzado la cantidad total predeterminada
durante la fase de marcha lenta del motor.
Según otras características:
- los medios de reducción son adaptados para
reducir la o cada post-inyección según un carril
calibrable;
- el carburante lleva un aditivo destinado a
depositarse con las partículas con las que está mezclada, en el
filtro de partículas para facilitar su regeneración;
- el carburante lleva un aditivo que forma un
trampa de NOx; y
- el motor está asociado a un
turbocompresor.
\vskip1.000000\baselineskip
El invento será mejor comprendido por la lectura
de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo y
hecha con referencia a los dibujos anejos, en los que:
- la Figura 1 representa un esquema sinóptico
que ilustra la estructura general de un sistema de ayuda a la
regeneración según el invento; y
- la Figura 2 representa un organigrama que
ilustra el funcionamiento de éste.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha ilustrado, en efecto, en la Figura 1 la
estructura general de un sistema de ayuda a la regeneración de
medios de descontaminación, designados por la referencia general 1
en esta figura, asociados a medios que forman un catalizador de
oxidación designados por la referencia general 2, e integrados en
una línea de escape 3 de un motor Diesel 4 de vehículo
automóvil.
El motor puede estar asociado a un
turbocompresor y, en este caso, la parte de turbina 5 de éste está
igualmente asociada a esta línea de escapa, estando la parte del
compresor 5 del turbocompresor situada aguas arriba del motor.
Por otra parte, este motor está igualmente
asociado a medios 7 en carril común de alimentación de carburante de
los cilindros de este motor, adaptados para aplicar un isopar, una
estrategia de regeneración por inyección de carburante en los
cilindros, según al menos una post-inyección, de
forma clásica.
Estos medios son controlados por una unidad de
control, designada por la referencia general 8, adaptada para
detectar una demanda de regeneración req.RG, emitida por ejemplo por
un supervisor de los medios de descontaminación, y por tanto de
post-inyección y conectada con medios 9 de detección
de un estado de levantamiento del pie del acelerador del vehículo y
a medios de detección de una fase de marcha lenta del motor de éste,
designados por la referencia general 10.
Estos medios pueden tener cualquier estructura
apropiada.
Por otra parte, esta unidad de control 8 está
igualmente conectada con medios de consecución de la temperatura
aguas abajo de los medios que forman el catalizador 2, estando estos
medios de consecución designados por la referencia general 11.
Estos medios comprenden cualquier captador de
temperatura apropiado.
Esto permite entonces, a continuación de la
detección de una demanda de regeneración y por tanto de
post-inyección, a esta unidad de control 8, detectar
un estado de levantamiento de pie del acelerador del vehículo o de
una fase de marcha lenta del motor de éste, como está ilustrado por
la etapa 12 en la figura 2.
La unidad 8 está entonces adaptada para
conseguir la temperatura aguas debajo de los medios que forman el
catalizador durante la etapa 13 y para determinar una cantidad
máxima de carburante para inyectar durante las
post-inyecciones en las fases de retorno a marcha
lenta, a continuación de un levantamiento de pie del acelerador o de
marcha lenta a partir de esta temperatura, durante la etapa 14.
La unidad 8 vigila entonces en 15 y 16 la
cantidad de carburante inyectado durante las
post-inyecciones y detecta el momento en el que esta
cantidad de carburante inyectado ha alcanzado la cantidad máxima
predeterminada.
Si la cantidad de carburante inyectado ha
alcanzado la cantidad máxima predeterminada durante la fase de
retorno a marcha lenta a continuación de un levantamiento de pie del
acelerador, como está ilustrado en 17, la unidad de control 8 es
adaptada para cortar inmediatamente la o cada
post-inyección, como está ilustrado por la etapa
18.
Por el contrario, si la cantidad de carburante
inyectado ha alcanzado la cantidad máxima predeterminada durante la
fase en marcha lenta del motor, como está ilustrado por la etapa 19,
la unidad de control es adaptada para reducir progresivamente la o
cada post-inyección, según un carril por ejemplo
calibrable en 20.
Se advertirá igualmente que tal sistema puede
funcionar con medios de descontaminación formados por un filtro de
partículas, una trampa de NOx, y que puede estar igualmente mezclado
con el carburante un aditivo destinado a depositarse con las
partículas con las que está mezclado en los medios de
descontaminación para facilitar su regeneración, de forma clásica,
para disminuir la temperatura de combustión de los hollines
atrapados en éste.
De forma clásica, este aditivo está en efecto
presente en las partículas después de la combustión del carburante
con el aditivo en el motor.
También se puede prever un aditivo que forme
trampa de NOx.
Se piensa entonces que gracias a tal estructura
se permite una cantidad máxima de carburante durante la
post-inyección para las fases de marcha lenta y de
levantamiento del pie.
Esta cantidad máxima se presenta en forma de un
depósito que se vacía a medida que se acumula las fases de marcha
lenta y/o de levantamiento del pie durante la fase de regeneración.
Este depósito se reinicia al final de las fases.
De esta forma el sistema permite limitar las
cantidades post-inyectadas durante las fases de
levantamiento del pie o de marcha lenta cuando los niveles térmicos
de la línea de escape son más desfavorables.
Limitando la cantidad total de carburante
post-inyectado durante estas fases, que no son las
más eficaces desde el punto de vista de la regeneración de los
medios de descontaminación, se optimiza la proporción de tiempo de
post-inyección eficaz y se limita la dilución del
aceite de lubricación del motor por el carburante.
Finalmente, esto permite igualmente limitar el
riesgo de que la función de oxidación no se desactive súbitamente,
lo que se traduce en un déficit de conversión de los HC y por tanto
en una bocanada de HC en el escape que puede generar humos y/o
olores.
Se sobreentiende que se pueden prever otros
modos de realización.
Así, por ejemplo, los medios de descontaminación
y los medios que forman el catalizador de oxidación pueden estar
integrados en un solo y mismo elemento, especialmente en un mismo
sustrato.
A título de ejemplo, se puede prever un filtro
de partículas que integre la función de oxidación.
De la misma manera, puede preverse igualmente
una trampa de NOx que integre tal función de oxidación, lleve ésta
aditivo o no. Esta función de oxidación y/o de trampa de NOx puede
ser realizada, por ejemplo, por un aditivo mezclado con el
carburante.
Claims (5)
1. Sistema de ayuda a la regeneración de un
filtro de partículas (1) asociado a unos medios que forman un
catalizador de oxidación (2) e integrados en una línea de escape (3)
de un motor Diesel (4) de vehículo automóvil y en el que el motor
(4) está asociado a medios (7) de carril común de alimentación de
carburante de los cilindros del motor, adaptados para aplicar, al
isopar, una estrategia de regeneración por inyección de carburante
en los cilindros según al menos una post-inyección,
caracterizado porque tiene:
- medios (8) de detección de una demanda de
regeneración (req.RG) y por tanto de
post-inyección;
- medios (9, 10) de detección de un estado de
levantamiento del pie del acelerador del vehículo o de una fase de
marcha lenta del motor de éste;
- medios (11) de consecución de la temperatura
aguas abajo de los medios que forman el catalizador (2);
- medios (8) de determinación de una cantidad
total de carburante para inyectar en el momento de las
post-inyecciones durante las fases de retorno a
marcha lenta, a continuación de un levantamiento del pie del
acelerador y de marcha lenta, a partir de esta temperatura; y
- medios (7, 8) de corte inmediato de la o de
cada post-inyección si la cantidad de carburante
inyectado ha alcanzado la cantidad total predeterminada durante la
fase de retorno a marcha lenta y/o de reducción progresiva de la o
de cada post-inyección, cuando la cantidad de
carburante inyectado ha alcanzado la cantidad total predeterminada
durante la fase de marcha lenta del motor.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de reducción (7, 8) están
adaptados para reducir la o cada post-inyección
según un carril calibrable (20).
3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el carburante lleva un aditivo destinado
a depositarse con las partículas con las que está mezclado en el
filtro de partículas (1) para facilitar su regeneración.
4. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el carburante lleva un aditivo que forma
una trampa de NOx.
5. Sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el motor
está asociado a un turbocompresor (5, 6).
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