ES2318225T3 - Sistema de purificacion de escape de un motor de combustion interna. - Google Patents
Sistema de purificacion de escape de un motor de combustion interna. Download PDFInfo
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Abstract
Método para hacer funcionar un sistema de purificación de escape de un motor de combustión interna que incluye un catalizador (16) de NOx para ocluir y reducir NOx en el escape y para realizar el control de recuperación del envenenamiento por SO x para eliminar el SO x depositado en el catalizador (16) de NO x, medios (20) de estimación de la cantidad de depósito de SOx para estimar una cantidad de depósito de SOx del catalizador de NOx, medios de detección para detectar o un interruptor (34) para fijar una concentración de azufre en un combustible usado para el motor de combustión interna, y medios (20) de control de la razón aire-combustible para cambiar una razón aire-combustible de escape cuando se realiza el control de recuperación del envenenamiento por SO x, que comprende las etapas de: estimar la cantidad de SOx depositada en el catalizador (16) de NOx teniendo en cuenta la concentración de azufre en el combustible detectada por los medios de detección o fijada por el interruptor (34), determinar si la cantidad de depósito de SOx es mayor que una cantidad predeterminada y cuando lo sea calcular una razón aire-combustible para eliminar el SO x depositado en el catalizador (16) de NO x para que no supere una concentración de HC predeterminada y ajustar la razón aire-combustible de escape que fluye hacia el catalizador (16) de NOx en consecuencia y cambiar así la razón aire-combustible de escape a una razón aire-combustible enriquecida dependiendo de una disminución en la cantidad de depósito de SO x estimada.
Description
Sistema de purificación de escape de un motor de
combustión interna.
La invención se refiere a un sistema de
purificación de escape de un motor de combustión interna.
Se ha desarrollado un catalizador de NOx de tipo
de oclusión y reducción (denominado más adelante en el presente
documento simplemente catalizador de NOx) con el fin de purificar
óxidos de nitrógeno (NOx) en el escape que se desprenden de un
motor de combustión interna, más particularmente, un motor de
combustión interna de mezcla pobre. El catalizador de NOx ocluye el
NOx del escape en el catalizador cuando la atmósfera dentro del
intervalo del catalizador está en un estado de alta concentración
de oxígeno. En otros casos, tal como cuando la atmósfera dentro del
intervalo del catalizador está en un estado de baja concentración de
oxígeno y existen constituyentes de combustible no quemados
(denominados más adelante en el presente documento HC) que son
constituyentes de reducción, el catalizador purifica el escape
reduciendo el NOx ocluido en el catalizador. El catalizador de NOx
de tipo de oclusión y reducción ocluye y deposita óxidos de azufre
(SOx) en el escape, así como NOx. Sin embargo, se produce un
problema de acuerdo con un aumento en la cantidad de depósito de SOx
en el catalizador de NOx, por lo que se deteriora la función de
purificación de escape del catalizador de NOx y no se realiza
suficiente purificación de NOx. Además, otro problema es un
deterioro en la función de oxidación del catalizador de NOx.
Por tanto, por ejemplo, una técnica dada a
conocer en la publicación de patente japonesa abierta a consulta
por el público número 07-217474 o el documento
EP0971101 eleva la temperatura de un catalizador de NOx en el que
se aumenta la cantidad de depósito de SOx y expone el catalizador de
NOx a una atmósfera en la que existe HC con una razón
aire-combustible constante, eliminando así del
catalizador el SOx depositado en el catalizador de NOx. Por tanto,
se ejecuta el control para la recuperación de la función de
purificación de escape del catalizador de NOx (denominado más
adelante en el presente documento control de recuperación del
envenenamiento por SOx). Debe observarse que, en el control de
recuperación del envenenamiento por SOx, con el fin de exponer el
catalizador de NOx a una atmósfera en la que existe HC con una razón
aire-combustible constante, por ejemplo, se usa un
método en el que se cambia la razón aire-combustible
de escape a enriquecida alimentando combustible adicional a un
conducto de escape.
Además, en el control de recuperación del
envenenamiento por SOx, cuando se elimina el SOx depositado en el
catalizador de NOx, se genera sulfuro de hidrógeno en relación con
la eliminación de SOx, conduciendo así al problema del escape
desprendido hacia el aire exterior con un olor anómalo. Como técnica
para hacer frente a este problema, por ejemplo, la publicación de
patente japonesa abierta a consulta por el público número
2000-161107 da a conocer la técnica que controla el
funcionamiento de un motor de combustión interna de manera que se
suprime el grado de desprendimiento de SOx basándose en la cantidad
de SOx depositada en el catalizador de NOx, de manera que no se
genera una gran cantidad de SOx en un tiempo corto en el proceso de
eliminación de SOx.
Mientras, la función de purificación de escape y
la función de oxidación del catalizador de NOx se deterioran junto
con la deposición de SOx. Por lo tanto, cuando se elimina el SOx
depositado del catalizador de NOx mediante el control de
recuperación del envenenamiento, si una razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador de NOx es una razón aire-combustible
constante, el HC que no puede cubrirse mediante la función de
oxidación del catalizador de NOx fluye hacia el catalizador al igual
que el escape, dependiendo de la cantidad de SOx depositada en el
catalizador. En esta situación, el HC en el escape no puede oxidarse
suficientemente por el catalizador de NOx, por lo que el HC se
desprende a la atmósfera y existe la posibilidad de que se genere
humo blanco. Aquí, se entiende que "oclusión" usada en el
presente documento significa retención de una sustancia (moléculas
sólidas, líquidas, gaseosas) en forma de al menos una de adsorción,
adhesión, absorción, atrapamiento, oclusión y otras.
A la luz de la situación anterior, es un objeto
de la presente invención proporcionar un sistema de purificación de
escape de un motor de combustión interna que inhiba una gran
cantidad de HC que se está desprendiendo a la atmósfera, además de
inhibir la generación de humo blanco, cuando se elimina el SOx
depositado en un catalizador de NOx mediante el control de
recuperación del envenenamiento por SOx.
Este objeto se resuelve mediante un método para
hacer funcionar el sistema de purificación de escape de un motor de
combustión interna según la reivindicación 1 adjunta.
Para lograr el objeto anterior, según una
realización que sirve como ejemplo de la presente invención, un
sistema de purificación de escape de un motor de combustión interna
incluye un catalizador de NOx para ocluir y reducir NOx en el
escape, y realiza el control de recuperación del envenenamiento por
SOx para eliminar el SOx depositado en el catalizador de NOx
mediante el ajuste de una razón aire-combustible de
escape que fluye hacia el catalizador de NOx a una razón
aire-combustible predeterminada. El sistema de
purificación de escape de un motor de combustión interna incluye
además medios de estimación de la cantidad de depósito de SOx para
estimar la cantidad de depósito de SOx del catalizador de NOx,
medios de detección para detectar una concentración de azufre en un
combustible usado para el motor de combustión interna y medios de
control de la razón aire-combustible para cambiar
una razón aire-combustible de escape cuando se
realiza el control de recuperación del envenenamiento por SOx a una
razón aire-combustible enriquecida dependiendo de
una disminución en la cantidad de depósito de SOx estimada.
El catalizador de NOx ocluye el NOx del escape
en el catalizador en una atmósfera con una alta concentración de
oxígeno. El catalizador de NOx purifica el escape reduciendo el NOx
ocluido en el catalizador en una atmósfera con una baja
concentración de oxígeno y en la que existen constituyentes no
quemados de un combustible que son constituyentes de reducción.
Además, el SOx en el escape también se ocluye y se deposita en el
catalizador de NOx, y con un aumento en la cantidad de depósito de
SOx, se deterioran la función de purificación de escape y la
función de oxidación del catalizador de NOx. Por tanto, la función
de purificación de escape y la función de oxidación del catalizador
de NOx están diseñadas para recuperarse mediante el control de
recuperación del envenenamiento por SOx.
Cuando se realiza tal control de recuperación
del envenenamiento por SOx, se ajusta la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador de NOx a la razón aire-combustible
predeterminada mediante la adición de combustible en el escape o
mediante el ajuste de la cantidad de inyección o el tiempo de
inyección del combustible en una cámara de combustión, o similares,
por lo que se suministra HC como agente de reducción al catalizador
de NOx. Como resultado, se elimina el SOx depositado en el
catalizador de NOx. Debe observarse que la razón
aire-combustible predeterminada mencionada
anteriormente es una razón aire-combustible de
escape cuando se suministra al catalizador de NOx el HC requerido
para eliminar el SOx depositado en el catalizador de NOx.
Mientras, la función de oxidación del
catalizador de NOx varía dependiendo de la cantidad de depósito de
SOx. En consecuencia, asegurando que una razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador de NOx es una razón aire-combustible
constante, dado que la función de oxidación del catalizador de NOx
se deteriora cuando la cantidad de depósito de SOx en el
catalizador de NOx es grande, existe la posibilidad de que el HC en
el escape sometido al control de recuperación del envenenamiento por
SOx no se oxide mediante el catalizador de NOx y se desprenda a la
atmósfera.
Sin embargo, según el sistema de purificación de
escape de un motor de combustión interna tal como el anterior,
durante el control de recuperación del envenenamiento por SOx, la
razón aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador de NOx se controla a enriquecida dependiendo de una
disminución en la cantidad de depósito de SOx estimada por los
medios de estimación de la cantidad de depósito de SOx de modo que
no se incluye una gran cantidad de HC en el escape que fluye hacia
fuera del catalizador de NOx.
Por este motivo, junto con la ejecución del
control de recuperación del envenenamiento por SOx, la cantidad de
depósito de SOx del catalizador de NOx disminuye gradualmente y la
función de oxidación del catalizador de NOx también se recupera
gradualmente. Por consiguiente, dependiendo del grado de
recuperación, se cambia la razón aire-combustible
de escape a enriquecida. En otras palabras, cuando la cantidad de
depósito de SOx es grande y la función de oxidación del catalizador
de NOx todavía es baja, es decir, inmediatamente después de
comenzar el control del envenenamiento por SOx o similares, se
cambia la razón aire-combustible de escape que
fluye hacia el catalizador de NOx a una razón de aire combustible
empobrecida. Junto con la función de oxidación del catalizador de
NOx que se está recuperando gradualmente mediante una disminución en
la cantidad de depósito de SOx, se cambia la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador de NOx a una razón aire-combustible
enriquecida. En consecuencia, es posible suministrar el catalizador
de NOx con HC correspondiente a la función de oxidación del
catalizador de NOx que se determina por la cantidad de depósito de
SOx. Como resultado, es posible suprimir una concentración de HC en
el escape que fluye hacia fuera del catalizador de NOx hasta un
nivel que es igual a o menor que una concentración de HC permisible.
En consecuencia, es posible inhibir el desprendimiento de una gran
cantidad de HC a la atmósfera, inhibiendo así la generación de humo
blanco.
Además, los medios de estimación de la cantidad
de depósito de SOx anteriores también son adecuados para su
aplicación para la estimación de la cantidad de depósito de SOx del
catalizador de NOx, teniendo en cuenta la concentración de azufre
en el combustible detectada por los medios de detección.
Según el sistema de purificación de escape de un
motor de combustión interna tal como el anterior, se detecta la
concentración de azufre en el combustible usado para el motor de
combustión interna por los medios de detección, y cuando se estima
la cantidad de depósito de SOx usando los medios de estimación de la
cantidad de depósito de SOx, se tiene en cuenta la concentración de
azufre detectada en el combustible. En este caso, la tendencia de
aumento de la cantidad de depósito de SOx acompañada por el consumo
de combustible en el motor de combustión interna se hace más
distinta a medida que la concentración de azufre en el combustible
se hace mayor. Si se estima la cantidad de depósito de SOx
suponiendo que la cantidad de azufre en el combustible es menor que
un valor nominal predeterminado, en el caso de alimentar un
combustible con una alta concentración de azufre o similares, la
cantidad de depósito de SOx estimada se hace menor que la cantidad
de depósito de SOx real. Por tanto, en el caso en el que la
cantidad de depósito de SOx estimada sea menor que la cantidad de
depósito de SOx real, cuando se controla la razón
aire-combustible de escape dependiendo de la
cantidad de depósito de SOx estimada durante el control de
recuperación del envenenamiento por SOx, la razón
aire-combustible se enriquece con respecto a un
valor óptimo que corresponde a la cantidad de depósito de SOx real.
Como resultado, la concentración de HC en el escape se hace alta y
existe la posibilidad de que se genere humo blanco.
Sin embargo, tal como se describió
anteriormente, cuando se estima la cantidad de depósito de SOx, se
tiene en cuenta la concentración de azufre en el combustible
detectada por los medios de detección. En consecuencia, por
ejemplo, en el caso en el que se alimente combustible con una
concentración de azufre superior a la normal, se estima la cantidad
de depósito de SOx teniendo en cuenta la concentración de azufre en
el combustible. Por tanto, se controla la cantidad de depósito de
SOx estimada de manera que no se desvíe de la cantidad de depósito
de SOx real. Por lo tanto, puede evitarse que la razón
aire-combustible durante el control de recuperación
del envenenamiento por SOx se enriquezca más que el valor óptimo
debido a esta desviación, lo que aumenta la concentración de HC en
el escape, conduciendo a la generación de humo blanco.
Además, los medios de control de la razón
aire-combustible también son adecuados para corregir
la razón aire-combustible basándose en la
concentración de azufre en el combustible detectada por los medios
de detección. Adicionalmente, los medios de detección pueden
detectar la concentración de azufre en el combustible usado para el
motor de combustión interna, y en el caso en el que la
concentración sea alta, puede corregirse la razón
aire-combustible de escape a empobrecida con
respecto al caso en el que la concentración es baja.
Según el sistema de purificación de escape de un
motor de combustión interna tal como el anterior, cuando existe un
intervalo entre la cantidad de depósito de SOx estimada y la
cantidad de depósito de SOx real que resulta de la concentración de
azufre en el combustible usado para el motor de combustión interna,
para resolver el problema, se corrige la razón
aire-combustible de escape durante el control de
recuperación del envenenamiento por SOx dependiendo de la
concentración de azufre en el combustible. Más específicamente, los
medios de detección detectan la concentración de azufre en el
combustible usado para el motor de combustión interna. En el caso
en el que la concentración sea alta, se corrige la razón
aire-combustible de escape a empobrecida con
respecto al caso en el que la concentración es baja. Al realizar
tal corrección, aunque la cantidad de depósito de SOx estimada se
desvíe de la cantidad de depósito de SOx real, se inhibe que la
razón aire-combustible de escape durante el control
de recuperación del envenenamiento por SOx se desvíe del valor
óptimo, inhibiendo así la generación del humo blanco mencionado
anteriormente y similares.
Los objetos, características, ventajas e
importancia técnica e industrial mencionados anteriormente y otros
de esta invención se entenderán mejor mediante la lectura de la
siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas de
la invención, cuando se consideren en relación con los dibujos
adjuntos, en los que:
[Figura 1] la figura 1 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un sistema de purificación de escape según
una realización de la presente invención, y un motor de combustión
interna y un sistema de control del mismo que incluyen el sistema
de purificación de escape.
[Figura 2] La figura 2 es un diagrama de flujo
que muestra el control de una razón aire-combustible
de escape que fluye hacia un catalizador de NOx cuando se realiza
el control de recuperación del envenenamiento por SOx del
catalizador de NOx en el sistema de purificación de escape según la
realización de la presente invención.
[Figura 3] La figura 3 es un gráfico que muestra
la relación entre la razón aire-combustible de
escape y la cantidad de depósito de SOx cuando se realiza el
control de recuperación del envenenamiento por SOx.
[Figura 4] La figura 4 es un diagrama de flujo
que muestra un procedimiento específico para estimar la cantidad de
depósito de SOx.
En la siguiente descripción y en los dibujos
adjuntos, se describirá la presente invención en más detalle en lo
que se refiere a las realizaciones a modo de ejemplo.
La figura 1 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un sistema de purificación de escape al que
se aplica la invención, y un motor 1 de combustión interna y un
sistema de control del mismo que incluyen el sistema de purificación
de escape.
El motor 1 de combustión interna es un motor de
combustión interna que tiene cuatro cilindros 2. Además el motor 1
de combustión interna está dotado de válvulas 3 de inyección de
combustible que inyectan directamente combustible en las cámaras de
combustión de los cilindros 2. Las válvulas 3 de inyección de
combustible están conectadas a un acumulador 4 que acumula y
presuriza combustible hasta una presión predeterminada. El
acumulador 4 comunica con una bomba 6 de combustible a través de
una tubería 5 de suministro de combustible.
A continuación, una tubería 7 bifurcada de
admisión está conectada al motor 1 de combustión interna, y cada
una de las subtuberías de bifurcación de la tubería 7 bifurcada de
admisión comunica con la cámara de combustión de cada uno de los
cilindros 2 a través de un orificio de admisión. Aquí, la
comunicación entre las cámaras de combustión de los cilindros 2 y
los orificios de admisión se realiza abriendo y cerrando las
válvulas de admisión (no mostradas). Además, la tubería 7 bifurcada
de admisión está conectada a una tubería 8 de admisión. La tubería
8 de admisión está montada con un anemómetro 9 que emite una señal
eléctrica correspondiente a la masa de aire de admisión que fluye a
través de la tubería 8 de admisión. En una parte de la tubería 8 de
admisión situada aguas arriba de y cerca de la tubería 7 bifurcada
de admisión, se proporciona una válvula 10 de mariposa de entrada
que ajusta la cantidad de flujo del aire de admisión que fluye a
través de la tubería 8 de admisión. La válvula 10 de mariposa de
entrada está dotada de un accionador 11 para estrangular el aire de
admisión, que está estructurado con un motor paso a paso y similares
y que actúa abriendo y cerrando la válvula 10 de mariposa de
entrada.
Aquí, en una parte de la tubería 8 de admisión
situada entre el anemómetro 9 y la válvula 10 de mariposa de
entrada, se proporciona un alojamiento 17a de compresor de un
sobrealimentador 17 centrífugo (turboalimentador) que funciona
usando la energía de escape como fuente impulsora. Además, en una
parte de la tubería 8 de admisión situada aguas abajo del
alojamiento 17a de compresor, se proporciona un termocambiador 18
intermedio para enfriar el aire de admisión comprimido en el
alojamiento 17a de compresor que ha alcanzado una alta
temperatura.
Mientras, una tubería 12 bifurcada de escape
está conectada al motor 1 de combustión interna, y cada una de las
subtuberías de bifurcación de la tubería 12 bifurcada de escape
comunica con la cámara de combustión de cada uno de los cilindros 2
a través de un orificio de escape. Aquí, la comunicación entre las
cámaras de combustión de los cilindros 2 y los orificios de escape
se realiza abriendo y cerrando las válvulas de escape (no
mostradas). Además, la tubería 12 bifurcada de escape está dotada de
una válvula 30 de adición de combustible que añade combustible en
el flujo de escape a través de la tubería 12 bifurcada de
escape.
Además, la tubería 12 bifurcada de escape está
conectada a un alojamiento 17b de turbina del sobrealimentador 17
centrífugo. El alojamiento 17b de turbina está conectado a una
tubería 13 de escape y la tubería 13 de escape está conectada a un
silenciador (no mostrado) en una parte aguas abajo de la misma.
Adicionalmente, en la parte media de la tubería 13 de escape, se
proporciona un catalizador 16 de NOx que purifica el escape
mediante la oclusión y la reducción de NOx en el escape desprendido
del motor de combustión interna. Debe observarse que en lugar del
catalizador 16 de NOx, puede usarse un dispositivo de purificación
de escape que es un filtro por el que está soportado un catalizador
de NOx y que tiene una función para atrapar materia particulada en
el escape.
Además, la tubería 13 de escape situada aguas
abajo del catalizador 16 de NOx está dotada de una válvula 14 de
mariposa de escape que ajusta la cantidad de flujo de escape que
fluye a través de la tubería 13 de escape. La válvula 14 de
mariposa de escape está montada con un accionador 15 para
estrangular el escape que está estructurado con el motor paso a
paso y similares y que actúa abriendo y cerrando la válvula 14 de
mariposa de escape.
Aquí, la válvula 3 de inyección de combustible y
la válvula 30 de adición de combustible se abren y se cierran
basándose en señales de control de una unidad electrónica de control
(denominada más adelante en el presente documento ECU) 20. En otras
palabras, basándose en las órdenes de la ECU 20, mediante las
válvulas se controla el tiempo de inyección y la cantidad de
inyección de combustible en la válvula 3 de inyección de combustible
y la válvula 30 de adición de combustible, respectivamente.
La ECU 20 está conectada eléctricamente a un
sensor 19 del grado de apertura del acelerador, un sensor 33 de la
posición del cigüeñal y un interruptor 34 del uso de combustible con
alta concentración de azufre.
El sensor 19 del grado de apertura del
acelerador emite una señal a la ECU 20 que corresponde a un grado de
apertura del acelerador, y el sensor 33 de la posición del cigüeñal
emite una señal a la ECU 20 que corresponde a un ángulo de giro de
un árbol de salida del motor 1 de combustión interna. La ECU 20
recibe la señal correspondiente al grado de apertura del acelerador
del sensor 19 del grado de apertura del acelerador, y basándose en
la misma, la ECU 20 calcula el rendimiento del motor y similares
requerido para el motor 1 de combustión interna. Además, la ECU 20
recibe la señal correspondiente al ángulo de giro del árbol de
salida del motor 1 de combustión interna del sensor 33 de la
posición del cigüeñal y calcula la velocidad de rotación de motor
del motor 1 de combustión interna, el estado de ciclo en los
cilindros 2 y similares.
Un conductor del vehículo hace funcionar el
interruptor 34 del uso de combustible con alta concentración de
azufre durante el abastecimiento de combustible según el tipo de
combustible usado para el motor 1 de combustión interna. Como
combustible usado para el motor 1 de combustión interna, se usa
comúnmente un combustible con una concentración de azufre menor que
el valor nominal predeterminado. Sin embargo, en el caso en el que
se alimente un combustible con una alta concentración de azufre
igual a o mayor que el valor predeterminado por algún motivo, el
conductor enciende el interruptor 34 del uso de combustible con alta
concentración de azufre. En el caso en el que se alimente un
combustible con una concentración de azufre inferior al valor
nominal predeterminado, el conductor apaga el interruptor 34 del
uso de combustible con alta concentración de azufre. La ECU 20
recibe una señal del interruptor 34 de combustible de alta
concentración de azufre, y basándose en la misma, la ECU 20 detecta
la concentración de azufre del combustible usado para el motor 1 de
combustión interna.
Además, la ECU 20 está conectada eléctricamente
a un sensor 32 de la razón aire-combustible de
escape, que se proporciona en una parte aguas abajo del catalizador
16 de NOx y detecta una razón aire-combustible de
escape que fluye hacia fuera del catalizador 16. El sensor 32 de la
razón aire-combustible de escape transmite a la ECU
20 una tensión que corresponde a una concentración de oxígeno en el
escape, por lo que se detecta la razón
aire-combustible de escape. El sistema de
purificación de escape estructurado con este sensor, el catalizador
16 de NOx y similares, purifica el escape desprendido del motor 1 de
combustión interna.
\newpage
Aquí, la capacidad de purificación del
catalizador de NOx se deteriora debido al SOx ocluido y depositado
en el catalizador 16 de NOx. En consecuencia, la ECU 20 realiza el
control de recuperación del envenenamiento por SOx para eliminar el
SOx depositado en el catalizador de NOx. En el control de
recuperación del envenenamiento por SOx, se ajusta la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx a una razón aire-combustible
predeterminada, por lo que se ajusta una temperatura de base del
catalizador 16 de NOx a una temperatura adecuada, y se suministra
HC como agente de reducción al catalizador 16 de NOx.
En este momento, la ECU 20 emite una orden de
inyección a la válvula 30 de adición de combustible, y basándose en
la misma, se añade combustible en el escape mediante la válvula 30
de adición de combustible, por lo que se ajusta la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx. Una parte del combustible añadido en el
escape mediante la válvula 30 de adición de combustible se oxida
mediante una función de oxidación del catalizador 16 de NOx, por lo
que se aumenta la temperatura de base del catalizador 16 de NOx.
Además, el combustible restante se suministra al catalizador 16 de
NOx, por lo que se suministra un agente de reducción requerido para
el control de recuperación del envenenamiento por SOx.
El control para la razón
aire-combustible de escape se realiza de manera que
la razón aire-combustible de escape que fluye hacia
el catalizador 16 de NOx se estima en primer lugar basándose en la
razón aire-combustible detectada por el sensor 32
de la razón aire-combustible de escape, y luego se
controla la cantidad de combustible añadida mediante la válvula 30
de adición de combustible, de modo que la razón
aire-combustible estimada se convierte en la razón
aire-combustible predeterminada de escape. Puede
obtenerse de antemano una relación entre la razón
aire-combustible de escape en el catalizador 16 de
NOx y la razón aire-combustible detectada por el
sensor 32 de la razón aire-combustible de escape
mediante un experimento o similares, y almacenarse en una ROM de la
ECU 20 como un mapa.
Aquí, con el fin de eliminar el SOx depositado
en el catalizador 16 de NOx bajo el control de recuperación del
envenenamiento por SOx, se ajusta la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx a la razón aire-combustible
predeterminada, tal como se describió anteriormente. Sin embargo, a
medida que aumenta la cantidad de SOx depositada en el catalizador
16 de NOx, se deteriora la función de oxidación del catalizador 16
de NOx. Por lo tanto, cuando la cantidad de SOx depositada en el
catalizador 16 de NOx es grande, por ejemplo, inmediatamente
después de comenzar el control de recuperación del envenenamiento
por SOx, si la razón aire-combustible de escape que
fluye hacia el catalizador 16 de NOx es una razón
aire-combustible excesivamente enriquecida, la
cantidad de HC que debería oxidarse en el catalizador 16 de NOx en
condiciones normales no se oxida y pasa a través del catalizador 16
de NOx. Por tanto, se desprende una gran cantidad de HC a la
atmósfera, lo que puede generar humo blanco.
Por lo tanto, basándose en la figura 2 se
explicará el control que inhibe que se desprenda una gran cantidad
de HC a la atmósfera durante el control de recuperación del
envenenamiento por SOx, inhibiendo así la generación de humo
blanco. La figura 2 es un diagrama de flujo que muestra el control
para inhibir la generación de humo blanco durante el control de
recuperación del envenenamiento por SOx en el catalizador 16 de NOx.
Debe observarse que el control se realiza por la ECU 20, junto con
el control de recuperación del envenenamiento por SOx.
En primer lugar, en S100, se estima la cantidad
de SOx depositada en el catalizador 16 de NOx. Más específicamente,
se estima la cantidad de SOx depositada en el catalizador 16 de NOx
basándose en la cantidad de consumo de combustible en el motor 1 de
combustión interna consumido tras completar el último control de
recuperación del envenenamiento por SOx, en una distancia de marcha
de un vehículo equipado con el motor 1 de combustión interna
relevante para la cantidad de consumo de combustible, en la
concentración de azufre del combustible para el motor 1 de
combustión interna, o similares. Cuando se completa el procesamiento
en S100, el procedimiento avanza a S101.
Entonces, en S101, se determina si la cantidad
de depósito de SOx en el catalizador 16 de NOx estimada en S100 es
mayor que la cantidad de depósito predeterminada. La cantidad de
depósito predeterminada es un valor umbral para determinar que debe
eliminarse el SOx depositado, porque la cantidad de SOx depositada
en el catalizador 16 de NOx es grande y se ha deteriorado una
función de purificación de escape del catalizador 16 de NOx. Por lo
tanto, si se determina en S101 que la cantidad de depósito de SOx en
el catalizador 16 de NOx es mayor que la cantidad de depósito
predeterminada, se ejecuta el procesamiento desde S103 en adelante
de manera que se elimina el SOx depositado. Por otra parte, si se
determina en S101 que la cantidad de depósito de SOx en el
catalizador 16 de NOx es igual a o menor que la cantidad de depósito
predeterminada, se ejecuta de nuevo el procesamiento en S100.
En S103, basándose en la cantidad de depósito de
SOx en el catalizador 16 de NOx, se calcula la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx, de manera que la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx sea adecuada para eliminar el SOx depositado
en el catalizador 16 de NOx, y que una concentración de HC en el
escape que pasa a través del catalizador 16 de NOx no supere una
concentración de HC predeterminada. Más específicamente,
considerando el deterioro en la función de oxidación del
catalizador 16 de NOx según el aumento en la cantidad de depósito de
SOx del catalizador 16 de NOx, cuando la cantidad de depósito de
SOx del catalizador 16 de NOx es grande, se cambia la razón
aire-combustible a una razón de aire combustible
empobrecida. Cuando se facilita la eliminación del SOx, se calcula
la razón aire-combustible de manera que se
convierta en una razón aire-combustible enriquecida.
La relación entre la cantidad de depósito de SOx y la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx se obtiene de antemano mediante un
experimento o similares, y se almacena en la ROM de la ECU 20. La
concentración de HC predeterminada a la que se hace referencia aquí
es un valor umbral de la concentración de HC a la que se determina
que se genera humo blanco en el escape desprendido a la atmósfera.
Por tanto, cuando se elimina el SOx depositado en el catalizador 16
de NOx, se inhibe que se desprenda una gran cantidad de HC a la
atmósfera, inhibiendo así la generación de humo blanco. Cuando se
completa el procesamiento en S103, el procedimiento avanza a
S104.
En S104, la válvula 30 de adición de combustible
añade combustible al escape desprendido desde el motor 1 de
combustión interna, por lo que se controla la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx. Más específicamente, se controla la cantidad
de combustible añadida por la válvula 30 de adición de combustible
basándose en un valor detectado por el sensor 32 de la razón
aire-combustible de escape o similares, de modo que
se ajusta la razón aire-combustible de escape que
fluye hacia el catalizador 16 de NOx a la razón
aire-combustible de escape calculada en S103. Cuando
se completa el procesamiento en S104, el procedimiento avanza a
S105.
En S105, se estima la cantidad de SOx depositada
en el catalizador 16 de NOx. Ésta es la cantidad de depósito de SOx
para la que se tiene en cuenta la cantidad de SOx eliminada del
catalizador 16 de NOx mediante la adición de combustible en S104.
En consecuencia, de ahora en adelante, para el control basándose en
la cantidad de depósito de SOx del catalizador 16 de NOx, tal como
el control de la razón aire-combustible de escape,
se utiliza la cantidad de depósito de SOx del catalizador 16 de NOx
estimada en S105. Cuando se completa el procesamiento en S105, el
procedimiento avanza a S106.
En S106, se determina si la cantidad de SOx
depositada en el catalizador 16 de NOx es igual a o menor que la
cantidad de depósito permisible. Aquí, la cantidad de depósito
permisible es un valor umbral para determinar que se ha recuperado
la función de purificación de escape del catalizador 16 de NOx
basándose en el hecho de que ha disminuido la cantidad de SOx
depositada en el catalizador 16 de NOx. En consecuencia, cuando se
determina en S106 que la cantidad de SOx depositada en el
catalizador 16 de NOx es igual a o menor que la cantidad de
depósito permisible, se determina que se ha eliminado el SOx
depositado del catalizador 16 de NOx, completándose de ese modo el
control. Por otra parte, cuando se determina en S106 que la cantidad
de SOx depositada en el catalizador 16 de NOx es mayor que la
cantidad de depósito permisible, se determina que todavía no se ha
completado la eliminación de SOx depositado en el catalizador 16 de
NOx, por lo que se ejecuta el procesamiento desde S103 en adelante
hasta que la cantidad de depósito de SOx del catalizador 16 de NOx
se hace igual a o menor que la cantidad de depósito permisible.
Tal como se describió anteriormente, en el
control de recuperación del envenenamiento por SOx, se cambia la
razón aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador 16 de NOx desde una razón de
aire-combustible empobrecida hasta una razón
aire-combustible enriquecida, basándose en la
disminución en la cantidad de depósito de SOx del catalizador 16 de
NOx. Por lo tanto, es posible suprimir la concentración de HC en el
escape desprendido a la atmósfera tras pasar a través del
catalizador 16 de NOx hasta un nivel que es igual a o menor que la
concentración predeterminada. En consecuencia, se inhibe que se
desprenda una gran cantidad de HC a la atmósfera y es posible
inhibir la generación de humo blanco.
Mientras, la cantidad de depósito de SOx real
del catalizador 16 de NOx resulta afectada por la concentración de
azufre del combustible usado para el motor 1 de combustión interna.
Cuando la concentración de azufre se hace superior, se hace más
distinta la tendencia de aumento de la cantidad de depósito de SOx.
Debe observarse que como combustible usado para el motor 1 de
combustión interna, se usa comúnmente un combustible con una
concentración de azufre menor que el valor nominal predeterminado.
En consecuencia, en el procesamiento en S100 y S105 en el diagrama
de flujo del control de recuperación del envenenamiento por SOx
mostrado en la figura 2, puede estimarse la cantidad de depósito de
SOx, suponiendo que la concentración de azufre del combustible es
menor que el valor nominal predeterminado. En el control de
recuperación del envenenamiento por SOx, se controla la razón
aire-combustible de escape hasta un valor óptimo
correspondiente a la cantidad de depósito de SOx estimada. Debe
observarse que el valor óptimo para la razón
aire-combustible de escape durante el control de
recuperación del envenenamiento por SOx se cambia a enriquecida
cuando disminuye la cantidad de depósito de SOx, tal como se muestra
en la figura 3.
En consecuencia, si A1 es un valor de la
cantidad de SOx estimada cuando se supone que la concentración de
azufre del combustible es menor que el valor nominal predeterminado,
se calcula una razón B1 aire-combustible de escape
adecuada para la cantidad A1 de depósito de SOx en el control de
recuperación del envenenamiento por SOx. Entonces se controla la
cantidad de combustible añadida por la válvula 30 de adición de
combustible, de manera que se obtenga la razón B1
aire-combustible. Sin embargo, en el caso en el que
se alimente un combustible con una concentración de azufre superior
al valor nominal predeterminado como combustible para un motor de
combustión interna por algún motivo, el valor de la cantidad de
depósito de SOx real se convierte en A2, que es mayor que A1, si se
estima la cantidad de depósito de SOx tal como se describió
anteriormente. Esto se debe a que la cantidad de depósito de SOx
real aumenta en una cantidad correspondiente al uso de un
combustible con una concentración de azufre superior al valor
nominal, mientras que la cantidad A1 de depósito de SOx estimada se
estima suponiendo que la concentración de azufre del combustible es
menor que el valor nominal.
En una situación de este tipo, un valor B2 es la
razón aire-combustible del combustible adecuada para
realizar el control de recuperación del envenenamiento por SOx, que
corresponde a la cantidad A2 de depósito de SOx real. Sin embargo,
dado que la cantidad A1 de depósito de SOx estimada es más pequeña
que la cantidad A2 de depósito de SOx real, la razón
aire-combustible de escape se controla para el valor
B1 que corresponde a la cantidad A1 de depósito de SOx estimada. En
consecuencia, la razón aire-combustible de escape
(aquí, B1) se enriquece más que el valor óptimo (B2) que
corresponde a la cantidad de depósito de SOx real y, por
consiguiente, la concentración de HC en el escape se vuelve alta,
conduciendo posiblemente a la generación de humo blanco. Con el fin
de resolver un problema de este tipo, se ejecuta una rutina de
estimación de la cantidad de depósito de SOx tal como se muestra en
la figura 4 como procesamiento para estimar la cantidad de depósito
de SOx en S100 y S105 en el diagrama de flujo de la figura 2. La
rutina de estimación de la cantidad de depósito de SOx se ejecuta a
través de la ECU 20 cada vez que el procedimiento avanza a S100 y
S105 mencionadas anteriormente.
En la rutina de estimación de la cantidad de
depósito de SOx, como procesamiento en la etapa S301, se determina
si un combustible tiene una concentración de azufre superior al
valor nominal. Una determinación de este tipo se realiza basándose
en una señal del interruptor 34 del uso de combustible con alta
concentración de azufre que hace funcionar el conductor del
vehículo. En este caso, cuando se alimenta un combustible con una
concentración de azufre superior al valor nominal, el conductor
enciende el interruptor 34 del uso de combustible con alta
concentración de azufre. Por tanto, se determina que la
concentración de azufre del combustible es alta basándose en la
señal del interruptor 34 en respuesta a la operación de encendido.
En otras palabras, se detecta la concentración de azufre del
combustible basándose en la señal del interruptor 34. Debe
observarse que en lo que respecta a la detección de la
concentración de azufre de un combustible, por ejemplo, también es
posible adoptar un método en el que se proporciona un sensor para
detectar la concentración de azufre del combustible en el depósito
de combustible del vehículo, y la detección se realiza basándose en
la emisión de una señal desde el sensor.
Cuando se obtiene una consideración negativa en
la etapa S301, suponiendo que se usa un combustible con una
concentración de azufre normal, es decir, un combustible con una
concentración de azufre menor que el valor nominal, se estima la
cantidad de depósito de SOx basándose en una concentración de azufre
menor que el valor nominal. Cuando se obtiene una consideración
positiva en S301, suponiendo que se usa un combustible con una
concentración de azufre igual a o mayor que el valor nominal, se
estima la cantidad de depósito de SOx basándose en una
concentración de azufre igual a o mayor que el valor nominal. La
cantidad de depósito de SOx estimada de esta manera no se convierte
en un valor excesivamente desviado hacia el enriquecimiento con
respecto a la cantidad de depósito de SOx real aunque se use un
combustible con una concentración de azufre que es igual a o mayor
que el valor nominal.
En consecuencia, cuando la cantidad de depósito
de SOx real es, por ejemplo, A2 tal como se muestra en la figura 3,
aunque se use un combustible con una concentración de azufre igual a
o mayor que el valor nominal, la cantidad de depósito de SOx
estimada puede tener el valor que es el mismo que A2 o próximo a él.
Por lo tanto, durante el control de recuperación del envenenamiento
por SOx, no se produce la desviación excesiva de la razón B1
aire-combustible de escape que se controla
correspondiendo a la cantidad A1 de depósito de SOx estimada hacia
el enriquecimiento con respecto al valor B2 óptimo para la razón
aire-combustible de escape, que corresponde a la
cantidad A2 de depósito de SOx real. Por tanto, es posible inhibir
que la concentración de HC en el escape se vuelva alta como
resultado de la desviación, inhibiéndose así la generación de humo
blanco.
Debe observarse que la realización anterior
puede modificarse, por ejemplo, de la siguiente forma. En lugar de
estimar la cantidad de depósito de SOx teniendo en cuenta la
concentración de azufre detectada de un combustible, puede
corregirse la razón aire-combustible de escape
durante el control de recuperación del envenenamiento por SOx
basándose en la concentración de azufre. En este caso, se realiza la
estimación de la cantidad de depósito de SOx suponiendo que la
concentración de azufre del combustible es menor que el valor
nominal. En el control de la razón aire-combustible
de escape, que se realiza basándose en la cantidad de depósito de
SOx durante el control de recuperación del envenenamiento por SOx,
se corrige la razón aire-combustible dependiendo de
la concentración de azufre del combustible. Por ejemplo, cuando la
concentración de azufre del combustible es superior al valor
nominal, la cantidad de depósito de SOx estimada se vuelve más
pequeña que la cantidad de depósito de SOx real. Sin embargo, la
razón aire-combustible de escape, que se controla
basándose en la cantidad de depósito de SOx estimada durante el
control de recuperación del envenenamiento por SOx, se corrige a
empobrecida dependiendo de la concentración de azufre del
combustible. En consecuencia, puede obtenerse el mismo efecto que
con la realización anterior.
En el sistema de purificación de escape del
motor (1) de combustión interna que incluye el catalizador (16) de
NOx para ocluir y reducir NOx en el escape, cuando se elimina el SOx
depositado en el catalizador de NOx, se detecta la concentración de
azufre en el combustible y se estima la cantidad de SOx depositada
en el catalizador de NOx teniendo en cuenta la concentración de
azufre en el combustible. Además, se cambia la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador (16) de NOx a una razón aire-combustible
enriquecida dependiendo de una disminución en la cantidad de
depósito de SOx estimada, por lo que se ajusta la concentración de
HC del escape que fluye fuera del catalizador (16) de NOx hasta un
nivel igual a o menor que la concentración de HC permisible.
Claims (3)
1. Método para hacer funcionar un sistema de
purificación de escape de un motor de combustión interna que
incluye
un catalizador (16) de NO_{x} para ocluir y
reducir NO_{x} en el escape y para realizar el control de
recuperación del envenenamiento por SO_{x} para eliminar el
SO_{x} depositado en el catalizador (16) de NO_{x},
medios (20) de estimación de la cantidad de
depósito de SO_{x} para estimar una cantidad de depósito de
SO_{x} del catalizador de NO_{x},
medios de detección para detectar o un
interruptor (34) para fijar una concentración de azufre en un
combustible usado para el motor de combustión interna, y
medios (20) de control de la razón
aire-combustible para cambiar una razón
aire-combustible de escape cuando se realiza el
control de recuperación del envenenamiento por SO_{x},
que comprende las etapas de:
estimar la cantidad de SO_{x} depositada en el
catalizador (16) de NO_{x} teniendo en cuenta la concentración de
azufre en el combustible detectada por los medios de detección o
fijada por el interruptor (34),
determinar si la cantidad de depósito de
SO_{x} es mayor que una cantidad predeterminada y cuando lo
sea
calcular una razón
aire-combustible para eliminar el SO_{x}
depositado en el catalizador (16) de NO_{x} para que no supere
una concentración de HC predeterminada y
ajustar la razón
aire-combustible de escape que fluye hacia el
catalizador (16) de NO_{x} en consecuencia y cambiar así la razón
aire-combustible de escape a una razón
aire-combustible enriquecida dependiendo de una
disminución en la cantidad de depósito de SO_{x} estimada.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios (20) de control de la razón
aire-combustible corrigen la razón
aire-combustible basándose en la concentración de
azufre en el combustible detectada por los medios de detección.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la concentración de azufre en el
combustible usado en el motor (1) de combustión interna se detecta
por los medios de detección y cuando la concentración es alta, la
razón aire-combustible de escape se corrige a
empobrecida en comparación con cuando la concentración es baja.
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