ES2330271T3 - Dispositivo de calculo de presion diferencial y metodo para calcular la presion diferencial entre la seccion de aguas arriba y la seccion aguas abajo del filtro, y dispositivo de estimacion de cantidad de deposicion y metodo para estimular la cantidad de deposicion en el filtro. - Google Patents
Dispositivo de calculo de presion diferencial y metodo para calcular la presion diferencial entre la seccion de aguas arriba y la seccion aguas abajo del filtro, y dispositivo de estimacion de cantidad de deposicion y metodo para estimular la cantidad de deposicion en el filtro. Download PDFInfo
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Abstract
Un dispositivo de cálculo de la presión diferencial para calcular una presión diferencial entre una sección de aguas arriba y una sección de aguas debajo de un filtro en un sistema de depuración del gas de escape, incluyendo el sistema de depuración del gas de escape un filtro (24) que está dispuesto en un pasaje de escape de un motor de combustión interna y atrapa materia en forma de partículas descargadas desde el motor de combustión interna, y una válvula (18) de regulación del escape que está dispuesta sobre el lado de aguas abajo del filtro en el pasaje de escape y que controla de modo variable un área de la sección transversal de canal del pasaje de escape, y medios (33) de detección de la presión para detectar una presión aguas arriba del filtro (24); caracterizados por comprender: medios de estimación de la presión para estimar una presión aguas abajo del filtro desde una pérdida de presión total en un pasaje del escape sobre el lado de aguas abajo del filtro deduciendo individualmente una primera pérdida de presión y una segunda pérdida de presión, siendo la primera pérdida de presión una pérdida de presión en una sección predeterminada (34b) desde la sección de aguas arriba a la sección de aguas debajo de la válvula reguladora (18) de escape en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro (24), siendo la segunda pérdida de presión una pérdida de presión en una sección distinta a la sección predeterminada en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro; y medios de cálculo destinados a calcular una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo del filtro de la presión detectada aguas arriba del filtro y la presión estimada aguas abajo del filtro.
Description
Dispositivo de cálculo de la presión diferencial
y método para calcular la presión diferencial entre la sección de
aguas arriba y la sección de aguas abajo del filtro, y dispositivo
de estimación de la cantidad de deposición y método para estimar la
cantidad de deposición en el filtro.
La presente invención se aplica a un sistema de
depuración del gas de escape, que incluye un filtro para capturar
materia en forma de partículas contenida en el gas de escape de un
motor de combustión interna y se refiere a una técnica para
calcular una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y
la sección de aguas abajo de este filtro, y a una técnica para
estimar la cantidad de deposición de materia en forma de partículas
sobre este filtro.
Algunos motores de combustión interna tales como
un motor diésel de automóvil están equipados con un sistema de
depuración del gas de escape que tiene un filtro dispuesto en el
pasaje de escape del mismo para capturar materia en forma de
partículas (PM). Un incremento en la cantidad de PM depositada en
este filtro conduce a una elevación en la presión en el pasaje de
escape, originando problemas tales como el deterioro de la
eficiencia del combustible. Consecuentemente, un sistema de
depuración de gases de escape de este tipo está destinado a
efectuar la denominada regeneración del filtro, mediante la cual se
ejecuta una inyección de combustible adicional tal como una
inyección posterior cuando se estima que la cantidad de deposición
de PM en el filtro ha llegado a ser excesiva, quemando y eliminando
la PM atrapada en el filtro.
Para estimar la cantidad de deposición de PM en
un filtro, como se describe, por ejemplo, en la Publicación de
Solicitud de Patente Japonesa Nº 9-256837
(JP-A-9-256837), se
usa un dispositivo de detección del estado de captación de
partículas que detecta la cantidad de PM depositada basándose en la
presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección de
aguas abajo del filtro.
El filtro de partículas diésel descrito en la
Solicitud de Patente Europea EP 1 081 347 muestra una presión
diferencial entre una sección de aguas arriba y una sección de aguas
abajo de un filtro de partículas, que es calculada basándose en una
presión detectada aguas arriba del filtro y una presión estimada
aguas abajo del filtro. La presión aguas abajo del filtro se estima
a partir de una pérdida de presión total en el pasaje de escape en
el lado de aguas abajo del filtro. Esta pérdida de presión total se
deduce de gráficos que indican una relación entre la pérdida de
presión, la cantidad de aire de entrada y le temperatura del gas de
escape.
El dispositivo de detección descrito en la
Publicación de Solicitud de Patente Japonesa Nº
9-256837
8JP-a-9-256837)
incluye una parte de ventilación comunicada con el lado de aguas
arriba del filtro, y detecta una presión aguas arriba del filtro a
través de esta parte de ventilación durante el funcionamiento de un
motor de combustión interna. Puesto que el lado de aguas abajo del
filtro está comunicado con la atmósfera, la presión atmosférica
puede ser usada en lugar de la presión aguas abajo del filtro cuando
no circula gas de escape por el pasaje de escape. Este dispositivo
de detección usa por tanto la presión atmosférica como la presión
aguas abajo del filtro. Concretamente, aprovechando el hecho de que
la parte de ventilación está comunicada también con el lado de
aguas abajo del filtro a través del filtro, este dispositivo de
detección detecta la presión atmosférica por adelantado a través de
está parte de ventilación en el arranque del motor de combustión
interna cuando no circulan gases de escape. Entonces, este
dispositivo de detección calcula una presión diferencial del filtro
a partir de la presión de aguas arriba del filtro durante el
funcionamiento del motor de combustión interna detectado de esta
manera y la presión aguas abajo (presión atmosférica) en el arranque
del motor de combustión interna, estimando de ese modo la cantidad
de deposición de PM capturada en el filtro.
Durante el funcionamiento de un motor de
combustión interna, la presión gas abajo de un filtro es afectada
por la configuración de un pasaje de escape sobre el lado de aguas
abajo de este filtro, el estado de funcionamiento del motor de
combustión interna, y similares. En los últimos años, en particular,
ha sido empleada una configuración en la que una válvula de
regulación de escape se proporciona en un pasaje de escape sobre el
lado de aguas abajo de un filtro para controlar de modo variable el
área de la sección transversal del canal de este pasaje de escape,
consiguiendo de este modo una eficiencia mejorada de la regeneración
del filtro, motor caliente en áreas de clima frío, y similares. La
configuración del pasaje de escape que ha llegado a ser más compleja
afecta a la presión aguas abajo del filtro incluso más.
No obstante, el dispositivo de detección del
estado de captación de partículas descrito en la Publicación de
Solicitud de Patente Japonesa Nº 9-256837
(JP-A-0-256837) usa
simplemente la presión en el arranque del motor de combustión
interna como la presión de aguas abajo del filtro, y la
configuración anteriormente descrita del pasaje de escape y el
estado de funcionamiento del motor de combustión interna no se
tienen en consideración de modo alguno. Por lo tanto, puede surgir
una divergencia entre la presión en el arranque y la presión real
aguas abajo del filtro durante el funcionamiento. Por esta razón,
puede ser imposible calcular exactamente una presión diferencial
entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo del
filtro, que pueda conducir también a una disminución en la
fiabilidad del valor de la cantidad de deposición de PM estimada
basada en esta presión diferencial.
Una disminución de la fiabilidad del valor
estimado de la cantidad de deposición de PM puede incluso dar lugar
a los problemas siguientes relacionados con el control de la
regeneración del filtro.
En el caso de un sistema de depuración del gas
de escape en el que el control de la regeneración del filtro se
inicia cuando la cantidad de deposición de PM en un filtro ha
alcanzado un valor predeterminado, pueden presentarse situaciones
en las que el control de la regeneración del filtro sea iniciado
incluso aunque la cantidad de deposición de PM en el filtro no haya
alcanzado el valor predeterminado, o en el que el control de la
regeneración del filtro no se haya iniciado incluso aunque la
cantidad de deposición de PM haya excedido el valor
predeterminado.
En el caso de un sistema de depuración del gas
de escape en el que la cantidad de deposición de PM se estima
durante el control de la regeneración de un filtro basándose en la
presión diferencial del filtro, y en que grado ha sido regenerado
el filtro se determina basándose en este valor estimado para
determinar de ese modo la regulación de la terminación del control
de la regeneración del filtro, pueden presentarse situaciones en
las que el control de la regeneración del filtro haya terminado
incluso aunque el filtro no haya sido completamente regenerado, o
en el que el control de la regeneración del filtro continúa incluso
aunque el filtro haya sido completamente regenerado.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar una técnica que permita calcular exactamente una
presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección
de aguas abajo de un filtro que atrapa materia en forma de
partículas contenidas en el gas de escape de un motor de combustión
interna, y una técnica que permita estimar exactamente la cantidad
de deposición de materia en forma de partículas sobre este
filtro.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un dispositivo de cálculo para calcular la presión
diferencial entre una sección de aguas arriba y una sección de aguas
abajo de un filtro en un sistema de depuración de gases de escape,
incluyendo el sistema de depuración de los gases de escape un filtro
que esté dispuesto en un pasaje del escape de un motor de
combustión interna y atrape materia en forma de partículas
descargada desde el motor de combustión interna, y una válvula
reguladora del escape que esté dispuesta sobre el lado de aguas
abajo del filtro en el pasaje de escape y controle de modo variable
un área de la sección transversal de canal del pasaje de escape.
Este dispositivo de cálculo de la presión diferencial incluye:
medios de detección de la presión para detectar una presión aguas
arriba del filtro; medios de estimación de la presión para estimar
una presión aguas abajo del filtro a partir de una pérdida de la
presión total en un pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo
del filtro deduciendo individualmente una primera pérdida de presión
y una segunda pérdida de presión, siendo la primera pérdida de
presión una pérdida de presión en una sección predeterminada de
aguas arriba a aguas abajo de la válvula de regulación del escape en
el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro, siendo
la segunda pérdida de presión una pérdida de presión en una sección
distinta a la sección predeterminada en el pasaje del escape sobre
el lado de aguas abajo del filtro; y medios de cálculo para
calcular una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y
la sección de aguas abajo del filtro a partir de la presión
detectada aguas arriba del filtro y la presión estimada agua abajo
del filtro.
Los medios de estimación de la presión pueden
estimar la presión aguas abajo del filtro sumando la pérdida de
presión total a una presión atmosférica.
Como se ha descrito anteriormente, la presión
aguas abajo del filtro durante el funcionamiento del motor de
combustión interna es un valor que es mayor que la presión
atmosférica mediante una pérdida de presión total que se produce a
medida que el gas de escape circula a través del pasaje de escape
sobre el lado de aguas abajo del filtro.
La válvula reguladora del escape se proporciona
en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro. La
pérdida de presión en la sección predeterminada de la sección de
aguas arriba a la sección de aguas abajo de esta válvula reguladora
de escape es afectada por las características y el estado de
accionamiento de esta válvula. A este respecto, según la
configuración anteriormente mencionada, los medios de estimación de
la presión deducen la primera pérdida de presión que representa una
pérdida de presión en esta sección predeterminada, y la segunda
pérdida de presión que representa una pérdida de presión en una
sección distinta a la individualmente predeterminada, haciendo de
ese modo posible calcular más exactamente la pérdida de presión
total en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del
filtro. Consecuentemente, la presión aguas abajo del filtro estimada
por los medios de estimación de la presión es consistente con la
presión real aguas abajo del filtro. Es decir, según la
configuración anteriormente mencionada, puesto que se consigue una
mejora en la fiabilidad del valor de la presión aguas abajo del
filtro estimado por los medios de estimación de la presión, se
consigue también una mejora en la fiabilidad del valor de la
presión diferencial entre los lados de aguas arriba y aguas abajo
del filtro calculada usando este valor.
Se ha de tener en cuenta que en un caso en el
que, por ejemplo, la presión aguas arriba del filtro detectada por
los medios de detección de la presión se detecta como una presión
manométrica que es una presión definida con relación a la presión
atmosférica, los medios de estimación de la presión pueden usar
directamente el valor de esta pérdida de presión como la presión de
aguas abajo del filtro.
El sistema de depuración de los gases de escape
puede incluir una compuerta de residuos que conecta entre la
sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo de la válvula
reguladora de desagüe en la sección predeterminada y deriva la
válvula reguladora de evacuación, y una válvula de compuerta de
residuos que se proporcionan en la compuerta de residuos y regulan
una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la
sección aguas abajo de la válvula reguladora de evacuación para que
tenga un valor de la presión predeterminado o inferior, y los
medios de estimación de la presión puedan estimar la presión aguas
abajo del filtro con el valor de la presión predeterminado
establecido como un valor límite superior de la primera pérdida de
presión.
En el sistema de depuración de gas configurado
como se describe anteriormente, la presión diferencial entre el
lado de aguas arriba y el lado de aguas abajo de la válvula
reguladora de evacuación es regulada por la válvula de compuerta de
desagüe para que tenga un valor predeterminado o menor. Por lo
tanto, aunque la primera pérdida de presión varíe al ser afectada
por el estado de funcionamiento del motor de combustión interna y
similares, por ejemplo, el valor máximo que la primera pérdida de
presión puede alcanzar es el valor de la presión predeterminado
anteriormente mencionado. A este respecto, en un caso en el que el
dispositivo de cálculo de la presión diferencial se aplica al
sistema de depuración del gas de escape anteriormente mencionado que
incluye la válvula reguladora de salida y la válvula de compuerta
de evacuación, adoptando la configuración anteriormente mencionada,
la primera pérdida de presión puede ser evitada mientras se mantiene
la acción de regulación de la presión de esta válvula de compuerta
de evacuación en consideración, haciendo de ese modo posible
calculara la presión diferencial entre el lado de aguas arriba y el
lado de aguas abajo del filtro más exactamente.
Los medios de estimación de la presión pueden
estimar que la presión aguas abajo del filtro sea mayor a medida
que una cantidad de aire de entrada del motor de combustión interna
se hace mayor.
En un motor de combustión interna, cuanto mayor
sea la cantidad de aire de entrada, mayor será la cantidad de gas
de evacuación que circule en el pasaje de evacuación del motor de
combustión interna, y por consiguiente mayor será la pérdida de
presión total en el pasaje de evacuación en el lado de aguas abajo
del filtro. Además, como se describe anteriormente, puesto que el
valor de la presión aguas abajo del filtro es mayor que la presión
atmosférica mediante la total pérdida de presión en el pasaje de
salida sobre el lado de aguas abajo del filtro, cuanto mayor sea la
cantidad de aire de entrada, mayor será el valor de la presión sobre
el lado de aguas abajo. Por lo tanto, adoptando la configuración
mencionada anteriormente, los medios de estimación de la presión
pueden estimar la presión aguas abajo del filtro más exactamente
mientras mantiene la relación descrita anteriormente entre la
cantidad de aire de entrada y la presión aguas abajo del filtro en
consideración. Además, se logra una mejora en la fiabilidad del
valor de la presión diferencial calculada basándose en esta presión
estimada también.
Los medios de estimación de la presión pueden
estimar que la presión aguas abajo del filtro es mayor a medida que
la temperatura del gas de escape del motor de combustión interna se
hace mayor.
En un motor de combustión interna, la
temperatura más alta de los gases de escape origina el mayor volumen
específico de los gases de escape que circulan por el pasaje de
evacuación del motor de combustión interna, y por consiguiente la
mayor pérdida de presión total en el pasaje sobre el lado de aguas
abajo del filtro. Además, como se ha descrito anteriormente, puesto
que el valor de la presión aguas abajo del filtro es mayor que la
presión atmosférica debido a la pérdida de presión total en el
pasaje de evacuación sobre el lado de aguas abajo del filtro, la
temperatura más alta del gas de descarga origina el valor más alto
de la presión aguas abajo del filtro. Por lo tanto, adoptando la
configuración anteriormente mencionada, los medios de estimación de
la presión pueden estimar la presión aguas abajo del filtro más
exactamente mientras mantienen la relación descrita anteriormente
entre la temperatura del gas de descarga y la presión aguas abajo
del filtro en consideración. Además, se consigue también una mejora
en la fiabilidad del valor de la presión diferencial calculada
basándose en esta presión estimada también.
Un segundo aspecto de la presente invención se
refiere a un dispositivo de estimación de la cantidad de deposición
de materia en forma de partículas. Este dispositivo de estimación de
la cantidad de deposición incluye el dispositivo de cálculo de la
presión diferencial según los aspectos primero o segundo aspecto
mencionados anteriormente, y los medios de estimación para estimar
una cantidad de deposición de materia en forma de partículas
basándose en la presión diferencial del filtro calculada mediante el
dispositivo de cálculo de la presión diferencial.
Según la configuración anteriormente mencionada,
la cantidad de deposición de PM puede ser estimada basándose en el
valor de la presión diferencial fiable más alta que es calculada por
los medios de cálculo de la presión diferencial para calcular una
presión diferencial entre los lados de aguas arriba y aguas abajo de
un filtro según el los aspectos primero o segundo. Por lo tanto, se
logra una mejora en la fiabilidad del valor de la cantidad de
deposición de PM estimada mediante los medios de estimación
también.
Además, por ejemplo, en el caso de un sistema de
purificación de los gases de escape en el que los instantes de
iniciar y terminar el control de regeneración del filtro se
determinan basándose en la cantidad de deposición de PM en el
filtro estimada de esta manera, estos instantes pueden ser
determinados de una manera apropiada. Es decir, el control de
regeneración del filtro puede ser efectuado de una manera
apropiada.
Un aspecto según una técnica subordinada de la
presente invención se refiere a un dispositivo de cálculo de la
presión diferencial para calcular una presión diferencial entre una
sección de aguas arriba y una sección de aguas abajo de un filtro
en un sistema de purificación del gas de escape, incluyendo el
sistema de purificación del gas de escape un filtro que está
dispuesto en un pasaje de escape de un motor de combustión interna y
atrapa materia en forma de partículas descargadas desde el motor de
combustión interna. Este dispositivo de cálculo de la presión
diferencial incluye: medios de detección de la presión para detectar
una presión aguas arriba del filtro; medios de estimación de la
presión para estimar una presión aguas abajo del filtro a partir de
una pérdida de la presión total en un pasaje de escape sobre el lado
de aguas abajo del filtro; y medios de cálculo para calcular una
presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección de
aguas abajo del filtro a partir de la presión detectada aguas
arriba del filtro y de la presión estimada aguas abajo del
filtro.
Los medios de estimación de la presión pueden
estimar la presión aguas abajo del filtro añadiendo la pérdida de
presión total a una presión atmosférica.
En el sistema de depuración del gas de escape
configurado como se ha mencionado anteriormente, el filtro está
comunicado con la atmósfera por medio de un pasaje de escape
conectado con el lado de aguas abajo del filtro. Por lo tanto la
presión aguas abajo del filtro durante el funcionamiento del motor
de combustión interna es un valor que es mayor que la presión
atmosférica a causa de una pérdida de presión total que se produce a
medida que el gas de escape circula a través del pasaje de escape
en el lado de aguas abajo del filtro. A este respecto, según la
configuración anteriormente mencionada, los medios de estimación de
la presión estiman la presión aguas abajo del filtro deduciendo
esta pérdida de presión total. Consecuentemente, la presión aguas
abajo del filtro, estimada de esta manera está de acuerdo con la
presión real aguas abajo del filtro. Es decir, según la
configuración anteriormente, mencionada, puesto que se consigue una
mejora en la fiabilidad del valor de la presión aguas abajo del
filtro estimado por los medios de estimación de la presión, se
consigue también una mejora en la fiabilidad del valor de la
presión diferencial entre los lados de aguas arriba y aguas abajo
del filtro calculados usando este valor.
Se ha de tener en cuenta que en un caso en el
que, por ejemplo, la presión la presión aguas arriba del filtro
detectada por los medios de detección de la presión es una presión
manométrica que es una presión definida con relación a la presión
atmosférica, los medios de estimación de la presión pueden estimar
también la presión aguas abajo del filtro como una presión
manométrica. Es decir, en este caso, los medios de estimación de la
presión pueden aplicar directamente el valor de esta pérdida de la
presión total como la presión aguas abajo del filtro.
Como puede apreciarse en la descripción
anterior, la presión aguas arriba del filtro es un valor obtenido
sumando juntas una pérdida de presión en el filtro y una pérdida de
presión total en el pasaje de escape en el lado de aguas abajo del
filtro.
Los anteriores y otros objetos, características
y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la
descripción siguiente de realizaciones a modo de ejemplo con
referencia a los dibujos que se acompañan, en los que se usan
números similares para representar elementos similares y en los
que:
La Figura 1 es un diagrama esquemático que
muestra la configuración de un motor de combustión interna montado
en un vehículo que incorpora un sistema de depuración de los gases
de escape en el que un dispositivo de cálculo de la presión
diferencial para calcular una presión diferencial entre la sección
de aguas arriba y la sección de aguas abajo de un filtro, y un
dispositivo de estimación de la cantidad de deposición para estimar
la cantidad de deposición de materia en forma de partículas que está
aplicada sobre el filtro según la presente invención;
la Figura 2 es un gráfico de tiempos que muestra
la cantidad de deposición de PM con respecto al tiempo de
funcionamiento de un motor de combustión interna;
la Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra
como se estima la cantidad de deposición de PM sobre un DPF;
la Figura 4 es un gráfico que muestra la
relación entre la temperatura de los gases de escape, la cantidad Ga
de aire de entrada y la primera pérdida de presión cuando una
válvula reguladora de escape está completamente cerrada; y
la Figura 5 es un gráfico que muestra la
relación entre la temperatura de los gases de escape, la cantidad Ga
de aire de entrada, y la segunda pérdida de presión.
Haciendo referencia a las Figuras 1 a 5, se
describirá una realización en la que un dispositivo de cálculo de
la presión diferencial para calcular una presión diferencial entre
la sección aguas arriba y la sección de aguas abajo de un filtro, y
un dispositivo de estimación de la cantidad de deposición para
estimar la cantidad de deposición de materia en forma de partículas
sobre el filtro según la presente invención que está aplicada a un
sistema de depuración y evacuación de gases de un motor de
combustión interna montado en un vehículo que incluye un filtro para
atrapar materia en forma de partículas.
La Figura 1 es un diagrama esquemático del motor
de combustión interna montado en un vehículo que incorpora el
sistema de depuración de gases según la presente invención. Un motor
10 de combustión interna incluye una cámara 12 de combustión
definida por cada uno de los cilindros 11, un pasaje 13 de entrada
para alimentar aire de entrada a la cámara 12 de combustión, y un
pasaje 14 de escape a través del cual son descargados los gases de
escape generados por la combustión en la cámara 12 de
combustión.
\newpage
El pasaje 13 de entrada se proporciona con una
válvula 15 reguladora de entrada para controlar de modo variable
el área de canal del pasaje 13 de entrada. La válvula 15 reguladora
de entrada es accionada por un accionador 17. La cantidad de aire
aspirada dentro de la cámara 12 de combustión se regula controlando
la abertura de válvula de la válvula 15 reguladora de entrada. El
aire aspirado dentro del pasaje 13 de entrada se mezcla con el
combustible inyectado desde una válvula 16 de inyección de
combustible proporcionada en la cámara 12 de combustión, para
formar una mezcla de aire/combustible que se hace arder en la cámara
12 de combustión. El pasaje 13 de entrada se proporciona también
con un medidor 31 de la circulación de aire para detectar la
cantidad de aire aspirada dentro de la cámara 12 de combustión.
En el pasaje 14 de escape, un convertidor
catalítico para oxidación (CCO) 23 para oxidar y purificar el
hidrocarburo nocivo (HC) y el monóxido de carbono (CO) contenidos
en el gas de escape, y un filtro de partículas diésel (DPF) 24 para
atrapar materia en forma de partículas (PM) están dispuestos en este
orden. El gas de escape generado por la combustión en la cámara 12
de combustión es alimentado al CCO 23 y al DPF 24. El DPF 24 está
compuesto de un material poroso para atrapar PM en el gas de escape.
En esta realización, un catalizador de oxidación para oxidar HC y
CO en el gas de escape es transportado también sobre el DPF 24.
Además, otro convertidor catalítico para la oxidación (no mostrado)
diferente del CCO 23 se proporciona sobre el lado de aguas arriba
del CCO 23 en el gas 14 de escape. Además, la denominada
regeneración del DPF 24 se efectúa, por lo que el PM atrapado por
el DPF 24 es oxidado (quemado) para la retirada mediante una
reacción inducida por estos catalizadores de
oxidación.
oxidación.
Un sensor 32 de temperatura y un sensor 33 de
presión se proporcionan en este orden entre el CCO 23 y el DPF 24
en el pasaje 14 de escape. El sensor 32 de temperatura detecta la
temperatura del gas de escape que circula por el pasaje 14 de
escape, y el sensor 33 de presión detecta la presión aguas arriba
del DPF 24. Además, el sensor 33 de presión está configurado para
detectar una presión manométrica, es decir una presión relativa a la
presión atmosférica considerada como "0", como su valor de
detección.
El pasaje 14 de escape está dividido en tres, es
decir, las secciones primera a tercera, 34a a 34c, en un pasaje 34
de escape sobre el lado de aguas abajo del DPF 24. Se ha de tener en
cuenta que aunque estas secciones 34a a 34c están configuradas de
modo continuo, están definidas como se describe anteriormente por
conveniencia en la descripción de los detalles característicos de la
presente invención.
Una válvula reguladora 18 de escape se
proporciona en la segunda sección 34b que es continua al extremo de
aguas abajo de la DPF 24 a través de la primera sección 34a. Es
decir, en esta realización, esta segunda sección constituye una
sección predeterminada desde la sección de aguas arriba a la sección
de aguas abajo de la válvula reguladora 18 de escape. La válvula 18
de evacuación es una válvula de conmutación que se conmuta entre un
estado de completamente abierta y un estado de completamente cerrada
mediante un accionador 19.
En la segunda sección 34b, se proporciona
también una compuerta 20 de evacuación que está conectada entre la
sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo de la válvula
reguladora 18 de escape y que deriva la válvula reguladora 18 de
evacuación. Una válvula 21 de compuerta de evacuación para regular
la presión aguas arriba de la válvula reguladora 18 de escape es
proporcionada a la compuerta 20 de evacuación. La válvula 21 de
compuerta de evacuación es una válvula de autorregulación de la
presión que abre automáticamente para regular la presión cuando
existe una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la
sección de aguas abajo de la válvula 21 de compuerta de evacuación,
es decir, una presión diferencial entre la sección de aguas arriba
y la sección de aguas abajo de la válvula reguladora 18 del escape
excede un valor de la presión predeterminado (por ejemplo, 150
kPa).
En la tercera sección 34c, continua a la segunda
sección 34b, se proporciona un silenciador 38 para reducir el ruido
debido al gas de evacuación. El extremo de aguas abajo de la tercera
sección 34c comunica directamente con la atmósfera. Diversos
controles para el motor 10 de combustión interna descrito
anteriormente son efectuados mediante un dispositivo 40 de control
electrónico. El dispositivo 40 de control electrónico incluye una
CPU para ejecutar diversas clases de procesos aritméticos
relacionados con el control del motor, una ROM para almacenar
programas y datos necesarios para el control de la CPU, una RAM para
almacenar temporalmente los resultados de los cálculos de la CPU y,
el puerto de entrada/salida para recibir/enviar señales del/al
exterior, y similares. Además, el dispositivo 40 de control
electrónico incluye funciones como medios de estimación de la
presión para estimar una presión PL, aguas abajo del filtro, y
medios de cálculo para calcular unas presión diferencial \DeltaP
entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo del DPF
24 a partir de la presión PL aguas abajo del DPF 24 estimada por
los medios de estimación de la presión y una presión PU aguas
arriba del filtro detectada por el sensor 33 de presión. Además, el
dispositivo 40 de control electrónico incluye una función como
medios de estimación para estimar la cantidad de deposición de PM
sobre el DPF 24 basándose en la presión diferencial entre la
sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo del filtro
calculada por los medios de cálculo. Es decir, en esta realización
el sensor 33 de presión y el dispositivo 40 de control electrónico
constituyen un dispositivo de cálculo de la presión diferencial para
calcular una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y
la sección de aguas abajo del filtro, y un dispositivo de
estimación de la cantidad de deposición para estimar la cantidad de
deposición de materia en forma de partículas
sobre el filtro.
sobre el filtro.
En adición a los sensores descritos
anteriormente, los puertos de entrada del dispositivo 40 de control
electrónico están conectados a un sensor 35 de NE para detectar la
velocidad del motor, un sensor 36 de acelerador para detectar la
cantidad de funcionamiento del acelerador, un sensor 37 de
regulación de la entrada para detectar la abertura de válvula de la
válvula 15 de regulación de la entrada. Además, los puertos de
salida del dispositivo 40 de control electrónico están conectados a
circuitos de accionamiento de la válvula 15 de regulación de
entrada, válvula 16 de inyección de combustible, y válvula 18 de
regulación del escape.
El dispositivo 40 de control electrónico envía
señales de comando a los circuitos de accionamiento de dispositivos
conectados al puerto de salida mencionado anteriormente de acuerdo
con el estado de funcionamiento del motor obtenido de señales de
detección introducidas desde los sensores mencionados anteriormente.
De esta manera, diversos controles, tales como el control de la
abertura de válvula de la válvula 15 de regulación de entrada, el
control de la inyección de combustible de la válvula 16 de inyección
de combustible, y el control de la abertura y cierre de la válvula
18 de regulación del escape, son realizados por el dispositivo 40 de
control electrónico.
En el sistema de depuración del gas de escape
para el motor 10 de combustión interna configurado como se ha
descrito anteriormente, para eliminar la PM atrapada sobre el DPF
24, se efectúa el control de regeneración del DPF 24, mediante el
cual la PM depositada sobre el DPF es oxidada (quemada) para la
depuración. Después de lo cual, se describirá este control de
regeneración del DPF 24.
La Figura 2 es un gráfico de tiempos que muestra
la cantidad de deposición de PM con respecto al tiempo de
funcionamiento del motor 10 de combustión interna. Como se muestra
en la Figura 2, cuando se inicia el funcionamiento del motor 10 de
combustión interna en el instante T0, la cantidad de deposición de
PM atrapada por el DPF 24 aumenta durante el transcurso del tiempo
de funcionamiento. Entonces, el control de la regeneración del DPF
24 mediante el dispositivo 40 de control electrónico se realiza a
partir del instante T1 en el que la cantidad de deposición de PM
sobre DPF 24 se estima que ha alcanzado una cantidad predeterminada
M establecida previamente. Concretamente, este control de la
regeneración se efectúa, por ejemplo, elevando la temperatura del
gas de escape y la presión del gas de escape por medio del
accionamiento de la válvula 18 reguladora del escape, y
suministrando componentes de combustible que no han ardido al
catalizador de oxidación del CCO 23 y al catalizador de oxidación
transportado sobre el DPF 24, activando de ese modo los
catalizadores y quemando PM alrededor de los catalizadores por
medio de la generación de calor que sigue a la oxidación de
componentes no quemados en el gas de escape o sobre los
catalizadores. Se ha de tener en cuenta que el suministro de
componentes de combustible no quemados a los catalizadores en el
control de regeneración mencionado anteriormente se ejecuta
mediante, por ejemplo, una inyección posterior, que es una operación
inyectar combustible durante la carrera de escape, después de la
inyección de combustible desde la válvula 16 de inyección de
combustible que contribuye al accionamiento del motor 10 de
combustión interna, por ejemplo. Entonces, el dispositivo 40 de
control electrónico termina este control de regeneración del DPF 24
en el instante T2 cuando la cantidad de deposición de PM sobre el
DPF 24 se estima que ha llegado a ser sustancialmente "0"
debido a esta combustión de PM. El dispositivo 40 de control
electrónico está destinado a repetir el control anteriormente
mencionado para reducir la cantidad de PM descargada en el
exterior.
Se ha de tener en cuenta que en el periodo X a
partir del instante T1, hasta el instante T2 durante el cual se
ejecuta el control de regeneración, la válvula 18 reguladora del
escape está controlada de la manera descrita más adelante, por
ejemplo. Es decir, cuando un vehículo está en un estado de
aceleración, el dispositivo 40 de control electrónico emite una
señal "OFF" a la válvula 18 reguladora del escape, y la válvula
18 reguladora del escape es abierta completamente por el accionador
19. Por otra parte, cuando el vehículo está en un estado de
funcionamiento a velocidad constante, un estado de desaceleración,
un estado de marcha lenta, u otro deseado que no sea un estado de
aceleración, el dispositivo 40 de control electrónico envía una
señal "ON" de accionamiento a la válvula 18 de regulación del
escape, y la válvula 18 de regulación del escape es cerrada
completamente por el accionador 19. Es decir, cuando el vehículo
está en un estado de aceleración, la cantidad de aire aspirado
dentro de la cámara 12 de combustión aumente, por tanto la pérdida
de características de aceleración del vehículo se suprime abriendo
la válvula 18 reguladora del escape. De esta manera, durante el
periodo X, el control de la regeneración del DPF 24 se ejecuta
controlando la válvula 18 reguladora de escape para que abra y
cierre como sea apropiado de acuerdo con el estado de funcionamiento
del vehículo.
Entonces, la presión del gas de escape se eleva
a medida que la válvula 18 reguladora del escape se cierra, de modo
que la cantidad de oxígeno en el DPF 24 aumenta debido a un
incremento en la cantidad de aire. El régimen de oxidación de la PM
aumenta por tanto. Además, puesto que una resistencia a la
evacuación aumenta a medida que la abertura de válvula de la
válvula 18 reguladora de escape se estrecha, la cantidad de
inyección de combustible aumenta y la temperatura del gas de escape
también aumenta. Esto hace que los catalizadores de oxidación del
CCO 23 el DPF 24 se activen más, originando un incremento en el
régimen de oxidación de la PM. De esta manera, la oxidación de la
PM depositada sobre el DPF 24 se favorece tras el cierre de la
válvula 18 reguladora del escape, de modo que el periodo X para el
cual se ejecuta el control de regeneración del DPF 24 se reduce, y
la cantidad de componentes del combustible no quemados suministrados
desde la válvula 16 de inyección de combustible se suprime para de
ese modo hacer posible suprimir el deterioro de la eficiencia del
combustible.
Como se ha descrito anteriormente los instantes
de inicio y terminación del control de regeneración del DPF 24 son
determinados estimando la cantidad de PM de la deposición sobre el
DPF 24. Después de lo cual, se facilitará la descripción de la
estimación de la cantidad de deposición de PM efectuada por el
dispositivo 40 de control electrónico.
Primero, se proporcionará una descripción de
como se determina la regulación de inicio del control de
regeneración. La regulación de inicio del control de regeneración
es determinada por el dispositivo 40 de control electrónico que
calcula la presión diferencial \DeltaP entre la sección de aguas
arriba y la sección de aguas abajo del DPF 24 y que estima que la
cantidad de deposición de PM sobre el DPF 24 es la cantidad
predeterminada M cuando la presión diferencial calculada \DeltaP
ha alcanzado un valor predeterminado establecido por adelantado. La
estimación de la cantidad de deposición de PM realizada para
determinar la regulación inicial se describirá con referencia a las
Figuras 3 a 5.
La Figura 3 es un diagrama de circulación que
muestra una rutina para estimar la cantidad de deposición de PM
sobre el DPF 24 ejecutado por el dispositivo 40 de control
electrónico. Como se muestra en la Figura 3, cuando la rutina para
estimar la cantidad de deposición de PM sobre el DPF 24 se inicia,
en el paso S1, la presión PU aguas arriba del DPF 24 es detectada
por el sensor 33 de presión, y la presión PL aguas abajo del DPF 24
es detectada por los medios de estimación de la presión del
dispositivo 40 de control electrónico.
En este caso, como se ha descrito antes con
referencia a la Figura 1, el DPF 24 está comunicado con la atmósfera
por medio del pasaje 34 de escape sobre el lado de aguas abajo del
DPF 24. Por tanto, la presión PL aguas abajo del DPF 24 es un valor
más alto que la presión atmosférica por la pérdida de la presión
total en el pasaje 34 de escape sobre el lado de aguas abajo.
Consecuentemente, los medios de estimación de la
presión estiman la presión PL, sumando esta pérdida de presión
total a la presión atmosférica. En este momento, según una
configuración característica de esta realización, una primera
pérdida P1 de presión que es una pérdida de presión en la segunda
sección 34b y una segunda pérdida P2 de presión que es una pérdida
de presión en la primera sección 34a y la tercera sección 34c son
deducidas individualmente para deducir esta pérdida de presión
total.
Primero, se describirá la primera pérdida P1 de
presión como una pérdida de presión en la segunda sección 34b. La
Figura 4 es un gráfico que muestra la relación entre la temperatura
del gas de escape, la cantidad Ga de aire de entrada, y la primera
pérdida P1 de presión en el motor 10 de combustión interna cuando la
válvula 18 de regulación está completamente cerrada. Como se
muestra en la Figura 4, siempre que la cantidad Ga de aire de
entrada es constante, la primera pérdida P1 de presión cuando la
válvula 18 de regulación del escape está completamente cerrada se
hace mayor a medida que la temperatura del gas de escape aumenta
porque el volumen específico del gas de escape se hace mayor, y
siempre que la temperatura del gas de escape es constante, la
primera pérdida P1 de presión se hace mayor a medida que la cantidad
Ga de aire de entrada aumenta. Además, puesto que la presión
diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas
abajo de la válvula 18 de regulación del escape solamente se eleva
al valor de la presión predeterminado anteriormente mencionado
debido a la acción de regulación de autocompresión de la válvula 21
de compuerta de evacuación, aunque la primera pérdida P1 de presión
se hace mayor con un incremento en la cantidad Ga de aire de entrada
o una elevación en la temperatura del gas de escape, el valor
límite superior Pmax que la primera pérdida P1 de presión puede
alcanzar llega a ser el valor de la presión predeterminado
mencionado anteriormente.
Asimismo, aunque no se muestra, siempre que la
cantidad Ga de aire de entrada es constante, la primera pérdida P1
de presión cuando la válvula 18 reguladora de escape está
completamente abierta se hace mayor, y siempre que la temperatura
del gas de escape es constante, se hace mayor a medida que la
temperatura del gas de escape aumenta, y siempre que la temperatura
del gas de escape es constante, se hace mayor a medida que la
cantidad Ga de aire de entrada aumenta. No obstante, la primera
pérdida P1 de presión cuando la válvula 18 reguladora del escape
está completamente abierta tiene un pequeño valor despreciable que
puede ser prácticamente considerado como 0 [kPa].
Seguidamente, la segunda pérdida P2 de presión
como una pérdida de presión en la primera sección 34a y la tercera
sección 34c se describirá con referencia a la Figura 5. La Figura 5
es un gráfico que muestra la relación entre la temperatura del gas
de escape, la cantidad Ga de aire de entrada, y la segunda pérdida
P2 de presión en el motor 10 de combustión interna. Como se muestra
en la Figura 5, siempre que la cantidad Ga de aire de entrada es
constante, la segunda pérdida P2 de presión se hace mayor a medida
que la temperatura del gas de escape se hace mayor porque el
volumen específico del gas de escape se hace mayor, y siempre que la
temperatura del gas de escape es constante, la segunda pérdida P2
de presión se hace mayor a medida que aumente la cantidad Ga de
aire de entrada. Se ha de tener en cuenta que aunque no se establece
valor límite superior particular para la segunda pérdida P2 de
presión, normalmente, la segunda pérdida P2 de presión puede
aumentar solamente hasta un valor (por ejemplo, 60 [kPa]) inferior
al valor de la presión predeterminado anteriormente mencionado.
Se ha de tener en cuenta que cuando la válvula
18 de regulación de escape cambia de un estado de completamente
abierta a un estado de completamente cerrada resulta temporalmente
difícil para el gas de escape circular a la tercera sección 34c. No
obstante, normalmente, la presión diferencial entre la sección de
aguas arriba y la sección de aguas abajo de la válvula 18 de
regulación de escape alcanza pronto el valor de la presión
predeterminado anteriormente mencionado, y el gas de escape es
obligado a circular a la tercera sección 34c a través de la
compuerta 20 de evacuación mediante el accionamiento de la válvula
21 de la compuerta de evacuación. Por lo tanto, se puede decir que
prácticamente no se mantienen situaciones en las que el gas de
escape no circule a la tercera sección 34c, y por consiguiente la
relación entre la temperatura del gas de escape, la cantidad Ga de
aire de entrada, y la segunda pérdida P2 de presión es como se
muestra en la Figura 5 independiente del estado de accionamiento de
la válvula 18 de regulación del escape.
Puesto que la temperatura del gas de escape y la
cantidad Ga de aire de entrada son detectadas respectivamente por
el sensor 32 de temperatura y el medidor 31 de la circulación de
aire, la primera pérdida P1 de presión y la segunda pérdida P2 de
presión pueden ser deducidas aplicando los valores de detección de
estos sensores a los gráficos de las Figuras 4 y 5,
respectivamente. Por ejemplo, cuando la temperatura de gas de escape
detectada es la temperatura Ts [ºC] y la cantidad Ga de aire de
entrada detectada es de 50 [g/h], la primera pérdida P1 de presión
se deduce que es sustancialmente de 0 [kPa] cuando la válvula 18 de
regulación del escape está completamente abierta. Cuando la válvula
18 de regulación del escape está completamente cerrada, la primera
pérdida P1 de presión se deduce que es un valor Pmax [kPa] de la
perdida basándose en la Figura 4, y la segunda pérdida P2 de
presión se deduce que es un valor Ps[kPa] de la pérdida
basándose en la Figura 5. Por lo tanto, la pérdida de presión total
en el pasaje 34 de escape sobre el lado de aguas abajo del DPF 24
llega a alcanzar el valor Ps[kPa] cuando la válvula 18 de
regulación del escape está completamente abierta, y alcanza un valor
(Pmax+Ps) cuando la válvula reguladora 18 del escape está
completamente cerrada.
Se ha de tener en cuenta que en esta
realización, aunque la válvula 18 reguladora del escape alcanza un
estado completamente cerrado de modo intermitente durante el
control de regeneración del DPF 24, en el momento de determinar la
regulación inicial del control de regeneración, es decir, cuando
este control de regeneración no se ha ejecutado, la válvula 18
reguladora del escape está en un estado de completamente abierta,
por tanto la pérdida de presión total se deduce usando únicamente
la segunda pérdida P2 de presión mostrada en la Figura 5. No
obstante, para un vehículo que emplee el motor 10 de combustión
interna como se describe anteriormente, dependiendo del caso, puede
ser elegida una configuración en la cual la válvula 18 reguladora
del escape está completamente cerrada incluso cuando este control
de regeneración no se está ejecutando, para propósitos tales como
el calentamiento del motor de combustión interna en áreas de clima
frío, por ejemplo. En tales casos, en la determinación de la
regulación de arranque del control de regeneración, la pérdida de
presión total puede ser deducida sumando la primera pérdida P1 de
presión mostrada en la Figura 4 y la segunda pérdida P2 de presión
mostrada en la Figura 5 juntas cuando la válvula 18 de regulación
del escape está completamente cerrada, y la pérdida de presión
total puede ser deducida únicamente de la segunda pérdida P2 de
presión cuando la válvula 18 reguladora del escape está
completamente abierta.
Como se ha descrito anteriormente, los medios de
estimación de la presión deducen la pérdida de presión total en el
pasaje 34 de escape mientras toman la cantidad Ga de aire de entrada
y la temperatura del gas de escape, las cuales sirven como
indicadores del estado de funcionamiento del motor 10 de combustión
interna, y tienen la configuración del pasaje 34 de escape sobre el
lado de aguas abajo del DPF 24 en consideración. Entonces, los
medios de estimación de la presión añaden la pérdida de presión
total así deducida a la presión atmosférica, estimando de este modo
la presión PL aguas abajo del DPF 24. En este caso, mientras la
presión PL aguas abajo del DPF 24 es afectada particularmente por
los estados de accionamiento de la válvula 18 reguladora del escape
y la válvula 21 de compuerta de evacuación, en la deducción de la
pérdida de presión total, la pérdida de presión en la segunda
sección 34b en la que se proporcionan estas válvulas se deduce
separadamente de la de las otras secciones 34a, 34c mientras se
tienen en cuenta los estados de accionamiento de estas válvulas y
similares en consideración. Puesto que la pérdida de presión total
del pasaje 34 de escape puede ser por tanto deducida con mayor
exactitud, la presión PL aguas abajo del DPF 24, que se halla
sumando la pérdida de presión total deducida a la presión
atmosférica es un valor altamente fiable que es consistente con el
estado actual. Además, como se describe anteriormente, básicamente,
la primera pérdida P1 de presión y la segunda pérdida P2 de presión
se hacen mayores con un incremento en la cantidad Ga de aire de
entrada y una elevación en la temperatura del gas de escape. Como
un resultado la presión PL aguas abajo del DPF 24 está también
estimado más alto con un incremento en la cantidad Ga de aire de
entrada y una elevación en la temperatura del gas de escape.
Se ha de tener en cuenta que puesto que la
presión aguas arriba del DPF 24 detectada por el sensor 33 de
presión es detectada como una presión manométrica que es una
presión definida con relación a la presión atmosférica, la presión
PL, sobre el lado de aguas abajo es estimada también como una
presión manométrica. Es decir, los medios de estimación de la
presión pueden aplicar directamente el valor de la pérdida de
presión total deducida por tanto de la presión PL aguas abajo del
DPF 24.
Seguidamente, en el paso SW2, los medios de
cálculo calculan la presión diferencial entre la sección aguas
arriba y la sección aguas abajo del DPF 24 restando la presión PL
aguas abajo del DPF 24 estimada por los medios de estimación de la
presión de la presión PU aguas arriba del DPF 24 detectada por el
sensor 33 de presión. Además, puesto que se consigue una mejora en
la fiabilidad del valor de la presión PL aguas abajo del DPF 24
estimada por los medios de estimación de la presión como se describe
anteriormente, una mejora se consigue también en la fiabilidad del
valor de la presión diferencial \DeltaP entre la sección de aguas
arriba y la sección de aguas abajo del DPF 24 calculada usando el
valor de la presión estimada.
Luego, en la operación S3, los medios de
estimación del dispositivo 40 de control electrónico estiman la
cantidad de deposición de PM basándose en la presión diferencial
\DeltaP calculada en la operación S2. Concretamente, la cantidad
de deposición de PM se estima que ha llegado a tener la cantidad
predeterminada M establecida por adelantado cuando la presión
diferencial \DeltaP llega a tener un valor predeterminado. El
control de regeneración del DPF 24 se inicia por tanto.
La regulación de terminación del control de
regeneración del DPF 24 es determinado como sigue. Es decir, la
cantidad de tratamiento acumulativo de PM se calcula a partir del
régimen de oxidación (combustión) de PM y el tiempo de regeneración
del DPF 24, y la cantidad de deposición de PM se estima que es
sustancialmente "0" cuando la cantidad M de deposición de PM
en el inicio de este control de regeneración y esta cantidad de
tratamiento de PM acumulativo llegan a ser sustancialmente
iguales.
\newpage
Se ha de tener en cuenta que también la
regulación de terminación del control de la regeneración puede ser
determinada calculando la presión diferencial \DeltaP mediante el
dispositivo 40 de control electrónico, y estimando la cantidad de
deposición de PM sobre el DPF 24 basándose en esta presión \DeltaP
diferencial. Es decir, el dispositivo 40 de control electrónico
puede estimar que la cantidad de deposición sobre el DPF 24 ha sido
"0" cuando la presión diferencial \DeltaP calculada llega a
tener un valor predeterminado o menor, terminando por tanto este
control de regeneración. Además, puesto que la apertura y el cierre
de la válvula reguladora 18 del escape son repetidos durante el
control de regeneración del DPF 24 como se ha descrito
anteriormente, cuando la válvula 18 reguladora del escape está
completamente abierta, la pérdida de presión total se deduce usando
solamente la segunda pérdida P2 de presión mostrada en la Figura 5,
y cuando la válvula reguladora 18 del escape está completamente
cerrada, la pérdida de presión total se deduce usando un valor
obtenido sumando juntas la pérdida P1 de presión mostrada en la
Figura 4 y la pérdida P2 de presión mostrada en la Figura 5. Se ha
de tener en cuenta que el cálculo de la presión diferencial
\DeltaP y la estimación de la cantidad de deposición de PM sobre
el DPF 24 puede ser realizado solamente durante uno de los estados
de apertura de la válvula 18 reguladora del escape o del estado de
completamente cerrada de la válvula 18 reguladora del escape.
El dispositivo de cálculo de la presión
diferencial para calcular una presión diferencial entre la sección
de aguas arriba y la sección de aguas abajo de un filtro, y el
dispositivo de estimación de la cantidad de deposición para estimar
la cantidad de deposición de materia en forma de partículas sobre el
filtro según la realización anteriormente mencionada proporciona los
efectos siguientes.
(1) El dispositivo de cálculo de la presión
diferencial según esta realización está destinado a calcular la
presión diferencial \DeltaP entre la sección de aguas arriba y la
sección de aguas abajo del DPF 24 de la presión PU de aguas arriba
del DPF 24 detectada por el sensor 33 de presión, y la presión PL de
aguas abajo del DPF 24 estimada por los medios de estimación de la
presión deduciendo la pérdida de presión total en el pasaje 34 de
escape en el lado de aguas abajo del DPF 24. En particular, puesto
que la válvula 18 de regulación del escape se proporciona en el
pasaje 34 de evacuación sobre el lado de aguas abajo del DPF 24 en
esta realización, esta pérdida de presión total se deduce
deduciendo individualmente la primera pérdida P1 de presión que
representa una pérdida de presión en la segunda sección 34b en la
que se proporciona la válvula 18 de regulación del escape, y la
segunda pérdida P2 de presión que representa una pérdida de presión
en las otras secciones 34a, 34c. Puesto que la pérdida de presión
total puede ser por tanto deducida exactamente de acuerdo con, las
características y el estado de accionamiento de la válvula 18
reguladora del escape, el valor de la presión aguas abajo del DPF
24 hallado sumando esta pérdida de presión total a la presión
atmosférica es más consistente con la realidad. Es decir, puesto
que se consigue una mejora en la fiabilidad del valor de la presión
PL aguas abajo del filtro estimada por los medios de estimación de
la presión, se consigue también una mejora en la fiabilidad del
valor \DeltaP de la presión diferencial entre la sección de aguas
arriba y la sección de aguas abajo del filtro calculado basándose en
este valor estimado de la presión.
(2) El sistema de depuración del gas de escape
según esta realización incluye la compuerta 20 de evacuación que
deriva la válvula 18 de regulación del escape, y la válvula 21 de
compuerta de evacuación que se proporciona en la compuerta 20 de
evacuación y regula una presión diferencial entre la sección de
aguas arriba y la sección de aguas abajo de la válvula 18
reguladora del escape para un valor de la presión predeterminado.
Los medios de estimación de la presión del dispositivo de cálculo
de la presión diferencial establece este valor de la presión
predeterminado como el valor límite superior de la primera pérdida
P1 de presión. Puesto que la primera pérdida P1 de presión puede
ser por tanto deducida mientras se considera la acción de regular la
presión de la válvula 21 de la compuerta de evacuación, la presión
PL aguas abajo del DPF 24 puede ser estimada con mayor exactitud,
haciendo posible de este modo calcular la presión diferencial
\DeltaP entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas
abajo del DPF 24 más exactamente.
(3) En el dispositivo de cálculo de la presión
diferencial según este procedimiento, los medios de estimación de
la presión estiman la presión aguas abajo del DPF 24 que aumenta a
medida que ka cantidad Ga de aire entra en el motor 10 de
combustión interna aumenta, y estiman que la presión aguas abajo del
DPF 24 aumenta a medida que la temperatura del gas de escape del
motor 10 de combustión interna aumenta. Es decir, la influencia del
estado de funcionamiento del motor 10 de combustión interna en la
presión PL aguas abajo de un filtro se tiene en consideración en la
estimación de la presión PL aguas abajo del filtro. Por lo tanto, se
logra una mejora en la fiabilidad del valor de la presión PL, y una
mejora se consigue también en la fiabilidad del valor de la presión
diferencial \DeltaP calculada basándose en este valor de la
presión estimado.
(4) En el dispositivo de cálculo de la presión
diferencial según esta realización, el sensor 33 de presión está
destinado a detectar la presión aguas arriba del DPF 24 como una
presión manométrica. Es por tanto posible aplicar directamente el
valor de la pérdida de la presión total como la presión de aguas
abajo del DPF 24 cuando se calcula la presión diferencial \DeltaP
mediante los medios de cálculo. Es decir, en el cálculo de la
presión diferencial \DeltaP, no es necesario detectar la presión
atmosférica como una presión absoluta con el vacío definido como
"0", y el procedimiento de sumar la pérdida de presión total a
la presión atmosférica puede ser omitido con respecto a la presión
PL, aguas abajo del DPF 24, logrando de ese modo la simplificación
del procedimiento de estimación.
(5) El dispositivo de estimación de la cantidad
de deposición según esta realización incluye el dispositivo de
cálculo de la presión diferencial descrito anteriormente, y estima
la cantidad de deposición de PM basándose en la presión diferencial
\DeltaP calculada mediante el dispositivo de cálculo de la presión
diferencial. Puesto que la cantidad de deposición de PM puede ser
por tanto estimada basándose en un valor de la presión diferencial
muy fiable calculado por el dispositivo de cálculo de la presión
diferencial, una mejora se logra también en la fiabilidad del valor
de la cantidad de deposición de PM estimada por los medios de
estimación.
En el sistema de depuración del gas de escape
según esta realización, el momento de iniciar el control de
regeneración del DPF 24 se determina basándose en la cantidad de
deposición de PM estimada de este modo. Esto permite evitar una
situación en la que el control de regeneración del filtro se inicia
innecesariamente incluso cuando hay una deposición relativamente
pequeña de PM sobre el DPF 24, o una situación en la que la
regeneración del filtro no se ha iniciado incluso cuando la cantidad
de deposición de PM sobre el DPF 24 ha llegado a ser excesivamente
grande. En el caso de una configuración en la cual la regulación del
control de regeneración de la terminación del DPF 24 se determina
basándose en la cantidad de deposición de PM estimada de la manera
descrita anteriormente, es posible prever una situación en la que
este control de regeneración se termina incluso aunque el DPF 24 no
haya sido completamente regenerado, o una situación en la que este
control de regeneración continúa incluso aunque el DPF 24 haya sido
completamente regenerado. Es decir, puesto que el control de
regeneración del DPF 24 puede ser iniciado o terminado con una
regulación apropiada, la regeneración del DPF 24 puede ser ejecutada
con fiabilidad.
Se ha de tener en cuenta que la realización
anteriormente mencionada puede ser modificada como sigue.
En la realización mencionada anteriormente, el
área de la sección transversal de canal del pasaje 14 de escape se
modifica conmutando la válvula 18 de regulación del escape entre un
estado de abierta completamente y un estado de cerrada
completamente. No obstante, la válvula 18 de regulación del escape
puede ser configurada como una válvula cuya abertura de válvula
puede ser establecida libremente de una manera arbitraria. En este
caso también la presión diferencial \DeltaP puede ser calculada
mediante, por ejemplo, la creación apropiada del gráfico que se
muestra en la Figura 4 para deducir la primera pérdida P1 de presión
en de acuerdo con la abertura de válvula de la válvula 18 de
regulación del escape.
En la realización mencionada anteriormente, el
suministro de componentes no quemados se efectúa mediante inyección
posterior desde la válvula 16 de inyección de combustible o
similar. No obstante, también es posible proporcionar una válvula
adicional aguas arriba del DPF 24 en el pasaje 14 de escape, y
suministrar componentes no quemados desde la válvula adicional.
La realización mencionada anteriormente usa la
válvula 21 de compuerta de desagüe que se abre automáticamente para
regular la presión cuando la presión diferencial entre la sección de
aguas arriba y la sección de aguas abajo de la válvula 18 de
regulación del escape excede un valor de la presión predeterminado.
No obstante, también es posible usar una válvula reguladora
electromagnética de desagüe que abra y cierre basándose en una señal
de accionamiento del dispositivo 40 de control electrónico.
En la realización anteriormente mencionada, los
medios de detección de la presión usan el sensor 33 de presión que
detecta una presión manométrica, que es una presión relativa a la
presión atmosférica definida como "0". No obstante, también es
posible usar un sensor de presión que detecte una presión absoluta
que sea una presión relativa al vacío definida como "0".
En la realización anteriormente mencionada, el
sensor 32 de temperatura para detectar la temperatura del gas de
escape se proporciona entre el convertidor CCO 23 y el filtro DPF
24. No obstante, este sensor 32 de temperatura puede ser
proporcionado, por ejemplo, sobre el lado de aguas arriba del CCO 23
o el lado de aguas abajo del DPF 24. Asimismo, el sensor 33 de
presión para detectar la presión aguas arriba del DPF 24 puede ser
proporcionado aguas arriba del CCO 23, por ejemplo.
En la realización anteriormente mencionada, un
catalizador de oxidación es transportado sobre el DPF 24. No
obstante, un catalizador puede no ser transportado sobre el DPF 24,
o en el caso en que un catalizador es transportado sobre el DPF 24
como en la realización anteriormente mencionada, el CCO 23 puede ser
omitido. Además, un convertidor catalítico (no mostrado)
proporcionado además aguas arriba del CCO 23 puede ser omitido
también.
En la realización anteriormente mencionada, como
se muestra en las Figuras 4 y 5 descritas anteriormente, la
relación entre los dos indicadores del estado de funcionamiento del
motor de combustión interna, es decir, la cantidad Ga de aire de
entrada y la temperatura del gas de escape, y las pérdidas P1, P2 de
presión primera y segunda se establecen por adelantado. No
obstante, la relación entre uno de estos indicadores y cada una de
las pérdidas P1, P2 de presión puede ser establecida por adelantado.
Incluso cuando la presión aguas abajo del DPF 24 es estimada a
partir de la relación entre uno de los dos indicadores y cada una de
las pérdidas P1, P2 de presión, de esta manera la fiabilidad del
valor así estimado es al menos mayor que aquella de la presión
aguas abajo del DPF 24 que se estima sin tener en cuenta el estado
de funcionamiento del motor 10 de combustión interna cualquiera que
este sea como en la técnica relacionada. Se ha de tener en cuenta
que puesto que las Figuras 4 y 5 están destinadas a ilustrar
conceptualmente estas relaciones, no es necesario realmente crear
estos gráficos, y cada una de las pérdidas P1, P2 de presión puede
ser deducida de una fórmula de cálculo o similar basada en este
concepto.
En la realización anteriormente mencionada, los
medios de estimación de la presión deducen la pérdida de la presión
total después de deducir la primera pérdida P1 de presión y la
segunda pérdida P2 de presión. No obstante, la pérdida de presión
total puede ser deducida directamente omitiendo el procedimiento de
deducir las pérdidas P1, P2 de presión con respecto a las secciones
individuales. En particular, aunque el sistema de depuración del
gas de escape incluye la válvula 18 de regulación del escape en la
realización anteriormente mencionada, la pérdida de presión total
puede ser deducida directamente de este modo independientemente de
la presencia o ausencia de la válvula 18 reguladora del escape.
En la realización mencionada anteriormente,
cuando la válvula 18 reguladora del escape está completamente
abierta, los medios de estimación de la presión consideran la
primera pérdida P1 de presión siendo sustancialmente "0", y
deducen la pérdida de presión total solamente de la segunda pérdida
P2 de presión. No obstante, incluso cuando la válvula 18 de escape
está completamente abierta, el valor de la primera pérdida P1 de
presión puede ser deducido exactamente y añadido junto con la
segunda pérdida P2 de presión. En un caso en que una parte que
ocasionaría la pérdida de presión variase dependiendo del estado de
accionamiento se proporciona en el pasaje 34 de escape en una
sección predeterminada sobre el lado de aguas abajo del DPF 24, la
pérdida de presión en una sección predeterminada de aguas arriba a
aguas debajo de esta parte, y la pérdida de presión en secciones
distintas a la sección predeterminada pueden ser deducidas
individualmente para deducir la pérdida de presión total.
En la realización anteriormente mencionada, los
medios de estimación de la presión deducen la primera pérdida P1 de
presión con la segunda sección 34b tomada como la sección
predeterminada. No obstante, los medios de estimación de la presión
pueden deducir la primera pérdida P1 de presión con la sección del
extremo de aguas abajo del DPF 24 en el lado de aguas debajo de la
válvula 18 reguladora del escape, es decir, las secciones primera y
segunda 34a, 34b como la sección predeterminada.
Claims (9)
-
\global\parskip0.900000\baselineskip
1. Un dispositivo de cálculo de la presión diferencial para calcular una presión diferencial entre una sección de aguas arriba y una sección de aguas debajo de un filtro en un sistema de depuración del gas de escape, incluyendo el sistema de depuración del gas de escape un filtro (24) que está dispuesto en un pasaje de escape de un motor de combustión interna y atrapa materia en forma de partículas descargadas desde el motor de combustión interna, y una válvula (18) de regulación del escape que está dispuesta sobre el lado de aguas abajo del filtro en el pasaje de escape y que controla de modo variable un área de la sección transversal de canal del pasaje de escape, ymedios (33) de detección de la presión para detectar una presión aguas arriba del filtro (24); caracterizados por comprender:medios de estimación de la presión para estimar una presión aguas abajo del filtro desde una pérdida de presión total en un pasaje del escape sobre el lado de aguas abajo del filtro deduciendo individualmente una primera pérdida de presión y una segunda pérdida de presión, siendo la primera pérdida de presión una pérdida de presión en una sección predeterminada (34b) desde la sección de aguas arriba a la sección de aguas debajo de la válvula reguladora (18) de escape en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro (24), siendo la segunda pérdida de presión una pérdida de presión en una sección distinta a la sección predeterminada en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro; ymedios de cálculo destinados a calcular una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo del filtro de la presión detectada aguas arriba del filtro y la presión estimada aguas abajo del filtro.\vskip1.000000\baselineskip
- 2. El dispositivo de cálculo de la presión diferencial según la reivindicación 1, en el que los medios de estimación de la presión estiman la presión aguas abajo del filtro añadiendo la pérdida de la presión total a una presión atmosférica.
- 3. dispositivo de cálculo de la presión diferencial según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que:El sistema de depuración del gas de escape incluye una compuerta (20) de descarga que conecta entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas debajo de la válvula (18) de regulación del escape en la sección predeterminada (34b) y deriva la válvula (18) de regulación del escape, y una válvula (21) de compuerta de desagüe que se proporciona en la compuerta de de desagüe y regula una presión diferencial entre la sección de aguas arriba y la sección de aguas abajo de la válvula de regulación del escape para que sea un valor de la presión predeterminado o menor; ylos medios de estimación de la presión estiman la presión aguas abajo del filtro con el valor de la presión predeterminada establecido como un valor límite superior de la primera pérdida de presión.
\vskip1.000000\baselineskip
- 4. El dispositivo de cálculo de la presión diferencial según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que:los medios de estimación de la presión estiman la presión aguas abajo del filtro (24) para que sea más alta a medida que una cantidad de aire de entrada del motor de combustión interna se hace mayor.
\vskip1.000000\baselineskip
- 5. El dispositivo de cálculo de la presión diferencial según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que:los medios de estimación de la presión estiman la presión aguas abajo del filtro (24) a medida que la temperatura del gas de escape del motor de combustión interna asciende.
\vskip1.000000\baselineskip
- 6. El dispositivo de cálculo de la presión diferencial según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que:la presión diferencial se obtiene usando un mapa.
\vskip1.000000\baselineskip
- 7. Un dispositivo de estimación de la cantidad de deposición para estimar una cantidad de deposición de materia en forma de partículas sobre un filtro, caracterizado por comprender:el dispositivo de cálculo de la presión diferencial según una de las reivindicaciones 1 a 6; y medios de estimación para estimar una cantidad de deposición de materia en forma de partículas sobre la base de la presión diferencial del filtro (24) calculada por el dispositivo de cálculo de la presión diferencial.
\vskip1.000000\baselineskip
- 8. Un método para calcular una presión diferencial entre una sección de aguas arriba y una sección de aguas debajo de un filtro (24) que está dispuesto en un pasaje de escape de un motor de combustión interna y captura materia en forma de partículas descargadas desde el motor de combustión interna que comprende la operación de detectar una presión aguas arriba del filtro (24); estando el método caracterizado además por comprender las operaciones de:
\global\parskip1.000000\baselineskip
estimar una presión aguas abajo del filtro (24) desde una pérdida de presión total en un pasaje (34) de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro (24) derivando individualmente una primera pérdida de presión y una segunda pérdida de presión, siendo la primera pérdida de presión una pérdida de presión en una sección predeterminada (34b) desde la sección de aguas arriba hasta la sección de aguas debajo de una válvula (18) reguladora del escape en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro (24), siendo la segunda pérdida de presión una pérdida de presión en una sección distinta a la sección predeterminada en el pasaje de escape sobre el lado de aguas abajo del filtro; ycalcular una presión diferencial entre una sección aguas arriba y una sección aguas abajo del filtro a partir de la presión detectada aguas arriba del filtro y la presión estimada aguas abajo del filtro.\vskip1.000000\baselineskip
- 9. Un método de estimación de la cantidad de deposición para estimar una cantidad de deposición de materia en forma de partículas sobre un filtro, caracterizado porque comprende la operación de estimar una cantidad de deposición de materia en forma de partículas basándose en la presión diferencial calculada por el método según la reivindicación 8.
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