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

Sistema de ayuda a la regeneracion de medios de descontaminacion integrados en una linea de escape de un motor diesel de un vehiculo. Download PDF

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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.
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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.
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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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