ES2333489T3 - Sistema de purificacion de gases de escape para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna, incluyendo: un conducto de escape (20) conectable a un orificio de escape del motor de combustión interna para descargar gases de escape; un catalizador de reducción separado en un primer catalizador de reducción (30) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) para purificar los gases de escape y un segundo catalizador de reducción (40, 70, 100) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) más hacia abajo que el primer catalizador (30) para purificar gases de escape salidos del primer catalizador (30); un tercer catalizador (50) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que el segundo catalizador (40, 70, 100) para purificar gases de escape salidos del segundo catalizador; un conducto de introducción de aire secundario (60, 80, 110, 190) dispuesto en el conducto de escape (20) en una posición entre los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 100, 50) para introducir aire secundario al conducto de escape (20), donde dicho primer catalizador (30) es un catalizador de precalentamiento para activar rápidamente los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 700, 50).
Description
Sistema de purificación de gases de escape para
un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un sistema de
purificación de gases de escape para un motor de combustión interna
instalado en una motocicleta, por ejemplo.
El documento de la técnica anterior US 3.810.361
describe un sistema de escape que tiene reactores primero a tercero
dispuestos dentro de unos medios de conducto de escape. Dichos
medios de conducto de escape están provistos de un tubo de escape
situado hacia arriba conectado con un motor, donde se ha dispuesto
una válvula para dividir los gases de escape en un primer conducto
y un segundo conducto. Dentro de dicho primer conducto se encuentra
un primer reactor catalítico, mientras que el segundo conducto sirve
como un conducto de derivación con relación a dicho primer reactor
catalítico. Hacia abajo de dicho primer reactor catalítico, dichos
conductos se unen de modo que los gases de escape sean dirigidos a
un segundo reactor catalítico. Más hacia abajo de dicho segundo
reactor catalítico se ha dispuesto una entrada de aire secundario
para suministrar aire a los gases de escape hacia arriba del tercer
reactor, que está dispuesto más hacia abajo. Dicho primer reactor
sirve para catalizar la conversión de NO_{x} a amoníaco, mientras
que el segundo reactor cataliza la reacción entre NO_{x} de los
gases de escape dirigidos a través del conducto de derivación y el
amoníaco dentro de los gases de escape ya tratado que entra
procedente del primer reactor. Los gases de escape tratados que
salen del segundo reactor se mezclan con aire y se dirigen a través
del tercer reactor para catalizar la oxidación de los hidrocarbonos
no quemados y monóxido de carbono, con el fin de acabar el
tratamiento de los gases de escape. Según dicho dispositivo de la
técnica anterior, se facilita un primer tipo específico de reactor
para la reducción de NO_{x} para producir amoníaco, mientras que
se ha previsto un segundo tipo de reactor que reduce más el
NO_{x} usando gases de escape no tratados en combinación con los
gases de escape ya tratados conteniendo el amoníaco. Para la
oxidación de los hidrocarbonos no quemados o monóxido de carbono se
facilita un tercer tipo de reactor para llevar a cabo dicha
oxidación. Para el tratamiento apropiado de los gases de escape
cada uno de los reactores se tiene que poner en su estado operativo
específico, especialmente la temperatura operativa específica. Por
lo tanto, el respectivo tratamiento suficiente de los gases de
escape se puede lograr solamente después de poner todo el sistema en
estado operativo estable y suficiente.
El documento de la técnica anterior WO
2004/079170 A1 describe un sistema de escape para un motor de
combustión interna que tiene un filtro de partículas y un
absorbente de NO_{x} constituido por un primer absorbente de
NO_{x} dispuesto hacia arriba del filtro y un segundo absorbente
de NO_{x} dispuesto hacia abajo del filtro. Para controlar el
tratamiento de los gases de escape, se puede inyectar carburante
adicional hacia arriba del primer absorbente de NO_{x}, hacia
arriba del filtro de partículas y hacia arriba del segundo
absorbente de NO_{x}. Además, también se puede inyectar aire hacia
arriba del segundo absorbente de NO_{x}. Aunque dicho documento
de la técnica anterior describe un tratamiento específico de gases
de escape en consideración a los niveles de temperatura dentro del
sistema de gases de escape, nada de dicho documento parece indicar
que proporciona un primer catalizador de reducción como un
catalizador de precalentamiento para activar rápidamente los
respectivos catalizadores segundo y tercero. Además, dicho documento
adicional de la técnica anterior se centra en un filtro de
partículas dispuesto entre el absorbente de NO_{x} y no se refiere
a un tercer catalizador como el de la presente invención. Por lo
tanto, dicho documento adicional de la técnica anterior no puede
dar ninguna pista adicional con vistas a la materia de la presente
invención.
Normalmente, los gases de escape de un motor,
que es un motor de combustión interna instalado en una motocicleta,
etc, son expulsados al aire. Sin embargo, es preferible que los
gases de escape sean purificados todo lo posible antes de la
emisión de los gases de escape. Por lo tanto, convencionalmente, se
coloca un catalizador a mitad de camino de un conducto de escape, a
través del que se descargan los gases de escape del motor, y por
ello se facilita la purificación realizada por el catalizador.
Se conoce un sistema descrito a continuación
como un sistema convencional de purificación de gases de escape
para purificar gases de escape con el catalizador (véase, por
ejemplo, el documento de Patente 1).
Es decir, en el sistema convencional de
purificación de gases de escape, catalizadores primero, segundo y
tercero están dispuestos uno después de otro en partes a mitad del
camino del conducto de escape de arriba hacia abajo del conducto de
escape. Además, un primer conducto de introducción de aire
secundario está conectado a una parte a mitad del camino del
conducto de escape en una posición entre el motor y el primer
catalizador. Un segundo conducto de introducción de aire secundario
bifurcado de una parte a mitad del camino del primer conducto de
introducción de aire secundario mediante una válvula de conmutación
está conectado a una parte a mitad del camino del conducto de
escape en una posición entre los catalizadores segundo y
tercero.
Además, cuando el primer conducto de
introducción de aire secundario es conectado con comunicación con el
conducto de escape por una señal enviada desde un controlador a la
válvula de conmutación, los catalizadores primero, segundo y
tercero purifican (facilitan la oxidación de) CO y HC. Cuando el
segundo conducto de introducción de aire secundario es conectado
con comunicación con el conducto de escape por una señal enviada
desde el controlador a la válvula de conmutación, se reduce
NO_{x} en los catalizadores primero y segundo, y se oxidan CO y HC
en el tercer catalizador.
Documento de Patente 1:
JP-A-Hei
5-321653.
En la técnica convencional, cuando el segundo
conducto de introducción de aire secundario es conectado con
comunicación con el conducto de escape por la señal enviada desde el
controlador a la válvula de conmutación, se reduce NO_{x}
contenido en los gases de escape en los catalizadores primero y
segundo, y se oxidan CO y HC contenidos en los gases de escape en
el tercer catalizador.
Sin embargo, los catalizadores primero y segundo
según la técnica convencional no se forman teniendo en consideración
los materiales apropiados para reducir NO_{x}. El tercer
catalizador tampoco se forma teniendo en consideración un material
apropiado para oxidar CO y HC. Por lo tanto, existe el problema de
que los tres catalizadores no pueden purificar necesariamente
suficientemente NO_{x}, CO o HC.
Además, cuando el primer conducto de
introducción de aire secundario es conectado con comunicación con el
conducto de escape por la señal enviada desde el controlador a la
válvula de conmutación, los tres catalizadores (los catalizadores
primero, segundo y tercero) se usan para la oxidación de CO y HC
contenidos en los gases de escape. Por lo tanto, existe el problema
de que el NO_{x} contenido en los gases de escape no se puede
reducir suficientemente.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de purificación de gases de escape para un
motor de combustión interna como el indicado anteriormente que
tiene alto rendimiento de tratamiento de gases de escape aunque se
usen varios catalizadores.
Según la presente invención, dicho objetivo se
logra con el sistema de purificación de gases de escape para un
motor de combustión interna que tiene las características de la
reivindicación independiente 1. Se exponen realizaciones preferidas
en las reivindicaciones dependientes.
Consiguientemente, se facilita un sistema de
purificación de gases de escape para un motor de combustión interna,
en que tanto la reducción de NO_{x} como la oxidación de CO y HC
contenidos en los gases de escape se pueden llevar a cabo
efectivamente mediante la utilización de tres catalizadores.
Se facilita un sistema de purificación de gases
de escape para un motor de combustión interna, incluyendo: un
conducto de escape conectable a un orificio de escape del motor de
combustión interna para descargar gases de escape; un primer
catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto
de escape para purificar los gases de escape; un segundo
catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto
de escape más hacia abajo que el primer catalizador para purificar
gases de escape salidos del primer catalizador; un tercer
catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto
de escape más hacia abajo que el segundo catalizador para purificar
gases de escape salidos del segundo catalizador; un conducto de
introducción de aire secundario dispuesto en el conducto de escape
en una posición entre los catalizadores segundo y tercero para
introducir aire secundario al conducto de escape.
Preferiblemente, otro conducto de introducción
de aire secundario está dispuesto en el conducto de escape en una
posición entre los catalizadores primero y segundo para introducir
aire secundario al conducto de escape.
Además, preferiblemente el primer catalizador
dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape
está configurado para reducir al menos NO_{x} contenido en los
gases de escape, y donde el segundo catalizador dispuesto en una
parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que
el primer catalizador está configurado para reducir al menos
NO_{x} en componentes de gases de escape contenidos en gases de
escape salidos del primer catalizador.
Además, preferiblemente el tercer catalizador
dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape
más hacia abajo que el segundo catalizador se ha formado con un
material diferente de los catalizadores primero y segundo y está
configurado para oxidar al menos CO y HC en componentes de gases de
escape contenidos en gases de escape salidos del segundo
catalizador.
Además, preferiblemente el conducto de
introducción de aire secundario dispuesto en una posición entre los
catalizadores primero y segundo tiene una válvula de control de
flujo para controlar un flujo de aire secundario introducido desde
el conducto de introducción al conducto de escape.
A continuación, la presente invención se explica
con más detalle con respecto a sus varias realizaciones en unión
con los dibujos acompañantes, donde:
La figura 1 es una vista general de un sistema
de purificación de gases de escape para un motor de combustión
interna según una primera realización.
La figura 2 es una vista ampliada que representa
partes esenciales tales como un conducto de escape en la figura 1 y
catalizadores primero, segundo y tercero.
La figura 3 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según una segunda realización.
La figura 4 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según una tercera realización.
La figura 5 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según una cuarta realización.
La figura 6 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según una quinta realización.
La figura 7 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según una sexta realización.
La figura 8 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según una séptima realización.
Y la figura 9 es una vista que representa un
conducto de escape, catalizadores primero, segundo y tercero, etc,
de un sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna según otro ejemplo distinto.
1, 60, 90, 120, 230: sistema de purificación de
gases de escape
13, 210: válvula de láminas
20, 20A: conducto de escape
50, 50A: tercer catalizador
40, 40A, 70, 100, 240: segundo catalizador
30: primer catalizador
60, 80, 110, 190: conducto de introducción de
aire secundario
130, 160, 200, 250: otro conducto de
introducción de aire secundario
140, 170, 220, 260: válvula de láminas (válvula
de control de flujo).
Las descripciones versarán sobre el sistema de
purificación de gases de escape para un motor de combustión interna
según una realización de la presente invención con referencia a las
figuras 1 y 2. Un sistema de purificación de gases de escape 1 para
un motor de combustión interna según la realización de la presente
invención se instala en una motocicleta, por ejemplo, e incluye un
motor 10, un conducto de escape 20, un primer catalizador 30, un
segundo catalizador 40, un tercer catalizador 50, y un conducto de
introducción de aire secundario 60.
El motor 10 se monta en una motocicleta, por
ejemplo. En el motor 10, aire procedente de un filtro de aire 11 y
carburante procedente de un dispositivo de suministro de carburante
14 se mezclan y suministran (inyectan) a un cilindro (no
representado) en el motor 10. El carburante se quema en el motor, y
por ello un pistón (no representado) en el motor 10 es accionado
(movido recíprocamente). Además, un sensor de oxígeno (no
representado) está montado en una parte del conducto de escape 20
más hacia abajo que un agujero del conducto de introducción de aire
secundario 60 y más hacia arriba que el tercer catalizador 50, o una
parte cerca de un extremo situado hacia abajo de un silenciador 12
descrito a continuación. Una señal de salida del sensor de oxígeno
es introducida en un controlador (no representado). En el
dispositivo de suministro de carburante 14, la cantidad de
carburante suministrado al motor 10 se controla en base a la señal
de salida del sensor de oxígeno mediante el controlador de modo que
los gases de escape descargados del conducto de escape 20 estén en
la relación estequiométrica aire-carburante.
Un extremo situado hacia arriba del conducto de
escape 20 está conectado al motor 10. El conducto de escape 20
descarga gases de escape de la mezcla quemada (carburante y aire) en
el motor 10. Los gases de escape contienen sustancias de escape
tales como NO_{x}, CO y HC. El silenciador 12 para reducir el
ruido de escape al expulsar gases de escape está montado en un
extremo situado hacia abajo del conducto de escape 20.
El primer catalizador 30 es un catalizador de
reducción, que contiene una parte de metal noble que tiene rodio
como su componente principal. El primer catalizador 30 está montado
en una parte situada hacia arriba en el conducto de escape 20, por
ejemplo, en un tubo de escape. Además, el primer catalizador 30
realiza principalmente la reducción de NO_{x} contenido en los
gases de escape que fluyen en el conducto de escape 20.
El segundo catalizador 40 es un catalizador de
reducción, que tiene una parte de metal noble que tiene rodio como
su componente principal, igual que el primer catalizador 30. El
segundo catalizador 40 está montado en el conducto de escape 20 en
una posición más hacia abajo que el primer catalizador 30 en el
silenciador 12. Además, el segundo catalizador 40 realiza
principalmente la reducción de NO_{x} contenido en gases de escape
que fluyen en el conducto de escape 20.
El tercer catalizador 50 es un catalizador de
oxidación, que tiene una parte de metal noble que tiene paladio
como su componente principal, que es un material diferente del
primer catalizador 30 y el segundo catalizador 40. El tercer
catalizador 50 está montado en el conducto de escape 20 en una
posición más hacia abajo que el segundo catalizador 40 en el
silenciador 12. El tercer catalizador 50 realiza principalmente la
oxidación de CO y HC contenidos en los gases de escape que fluyen
en el conducto de escape 20.
Un extremo situado hacia arriba del conducto de
introducción de aire secundario 60 está conectado al filtro de aire
11. Un extremo situado hacia abajo del conducto de introducción de
aire secundario 60 está conectado al conducto de escape 20 en una
posición entre el segundo catalizador 40 y el tercer catalizador 50
en el silenciador 12. El conducto de introducción de aire
secundario 60 suministra constantemente aire exterior desde el
filtro de aire 11 mediante una válvula de láminas 13 al conducto de
escape 20 en una posición entre el segundo catalizador 40 y el
tercer catalizador 50. Por ello, se facilita la oxidación de CO y HC
en el tercer catalizador 50.
En esta realización, dado que el conducto de
introducción de aire secundario 60 está conectado al conducto de
escape 20 en la posición entre el segundo catalizador 40 y el tercer
catalizador 50, el aire suministrado desde el conducto de
introducción de aire secundario 60 al conducto de escape 20 es
suministrado al tercer catalizador 50. Sin embargo, una parte del
aire vuelve hacia arriba del conducto de escape 20 y también es
suministrado al segundo catalizador 40. Como resultado, aunque tenga
lugar una reacción de reducción de NO_{x} en el segundo
catalizador 40, también tienen lugar reacciones de oxidación de CO y
HC. En consecuencia, no se puede reducir suficientemente NO_{x}
solamente por el segundo catalizador 40.
Por lo tanto, en esta realización, el primer
catalizador 30 está dispuesto en una parte más hacia arriba que el
segundo catalizador 40. Consiguientemente, el aire que fluye
(vuelve) hacia arriba en el conducto de escape 20 del conducto de
introducción de aire secundario 60 puede ser bloqueado en el segundo
catalizador 40, por ello se puede reducir NO_{x} en el segundo
catalizador 40, y también se puede reducir NO_{x} suficientemente
en el primer catalizador 30. Además, CO y HC contenidos en los gases
de escape pueden ser oxidados suficientemente por el aire secundario
del conducto de introducción de aire secundario 60 en el tercer
catalizador 50.
Por lo tanto, con esta realización, tanto la
reducción de NO_{x} como la oxidación de CO y HC se pueden llevar
a cabo efectivamente utilizando los tres catalizadores 30, 40 y 50.
Por ello, se puede mejorar el rendimiento, la fiabilidad, etc, del
sistema de purificación de gases de escape 1.
En esta realización, dado que el catalizador de
reducción se separa en los dos catalizadores 30 y 40, el primer
catalizador 30 es activado rápidamente cuando se arranca el motor 10
y todavía está frío. Por ello, los otros dos catalizadores 40 y 50
son activados rápidamente también a causa de la activación del
catalizador 30. Es decir, el primer catalizador 30 puede funcionar
como "precalentamiento" para activar rápidamente los otros dos
catalizadores 40 y 50 además de su función como un catalizador de
reducción de NO_{x}. Por ello, la reducción de NO_{x} y la
oxidación de CO y HC empiezan inmediatamente después de arrancar el
motor 10. Como resultado, se puede mejorar la purificación de los
tres componentes de gases de escape.
Además, dado que el catalizador de reducción
está separado en dos catalizadores 30 y 40, cada uno de los
catalizadores 30 y 40 se puede hacer más pequeño. Por lo tanto, tal
construcción puede cumplir fácilmente los requisitos de disposición
tal como ángulo de inclinación y aspecto del vehículo en el caso de
que el primer catalizador 30 se coloque en el tubo de escape.
Es preferible que el primer catalizador 30 tenga
un volumen necesario no ampliándolo en la dirección radial, sino
ampliándolo en la dirección de la longitud. Tal construcción puede
cumplir los requisitos de disposición mencionados anteriormente, y
también se puede elevar efectivamente la temperatura de los gases de
escape que fluyen a los catalizadores segundo y tercero 40 y 50.
Por lo tanto, los catalizadores 30, 40, y 50 pueden ser activados
más rápidamente.
A continuación, la figura 3 representa una
segunda realización según la presente invención. En esta
realización, se asignarán los mismos números de referencia a los
elementos constructivos que son idénticos a los de la primera
realización, y se omitirán sus descripciones.
El sistema de purificación de gases de escape 60
para un motor de combustión interna según esta realización incluye
un motor (no representado), el conducto de escape 20, el primer
catalizador 30, un segundo catalizador 70, el tercer catalizador 50
y un conducto de introducción de aire secundario 80.
El segundo catalizador 70 realiza principalmente
la reducción de NO_{x} contenido en gases de escape que fluyen en
el conducto de escape 20 al igual que el segundo catalizador 40
descrito en la primera realización. Sin embargo, el segundo
catalizador 70 es diferente del segundo catalizador en la primera
realización con respecto a que el catalizador 70 está montado en el
conducto de escape 20 en una parte más hacia arriba que el
silenciador 12. El conducto de introducción de aire secundario 80
está conectado al conducto de escape 20 en una posición entre el
segundo catalizador 70 y el tercer catalizador 50.
Con esta realización con dicha construcción, se
puede purificar suficientemente NO_{x} además de CO y HC,
utilizando los tres catalizadores 30, 70, y 50, y así se puede
llevar a cabo una operación y efecto casi equivalentes a la primera
realización.
A continuación, la figura 4 representa una
tercera realización según la presente invención. En esta
realización, se asignarán los mismos números de referencia a
elementos de construcción que son idénticos a los de la primera
realización, y se omitirán sus descripciones.
El sistema de purificación de gases de escape 90
para un motor de combustión interna según esta realización incluye
un motor (no representado), el conducto de escape 20, el primer
catalizador 30, un segundo catalizador 100, el tercer catalizador
50, y un conducto de introducción de aire secundario 110.
El segundo catalizador 100 realiza
principalmente la reducción de NO_{x} contenido en gases de escape
que fluyen en el conducto de escape 20 al igual que el segundo
catalizador 40 descrito en la primera realización. Sin embargo, el
segundo catalizador 100 es diferente del segundo catalizador en la
primera realización con respecto a que el catalizador 100 está
montado en el conducto de escape 20 en una parte más hacia arriba
que el silenciador 12.
El conducto de introducción de aire secundario
110 está conectado al conducto de escape 20 en una posición entre
el segundo catalizador 100 y el tercer catalizador 50 al igual que
el conducto de introducción de aire secundario 60 según la primera
realización. Sin embargo, el conducto de introducción de aire
secundario 110 es diferente del conducto de introducción de aire
secundario en la primera realización con respecto a que está
conectado al conducto de escape 20 en una parte más hacia arriba que
el silenciador 12. Por lo tanto, se suministra directamente aire
secundario frío al conducto de escape 20 sin ser calentado en el
silenciador 12, y la concentración de oxígeno del aire secundario
puede ser más alta. Por ello, se puede mejorar la eficiencia de la
combustión (eficiencias de oxidación) de CO y HC en el tercer
catalizador 50.
Con esta realización con dicha construcción, se
puede purificar suficientemente NO_{x} además de CO y HC
utilizando los tres catalizadores 30, 100, y 50, y así se puede
llevar a cabo una operación y efecto casi equivalentes a los de la
primera realización.
A continuación, la figura 5 representa una
cuarta realización según la presente invención. En esta realización,
se asignarán los mismos números de referencia a elementos de
construcción que son idénticos a los de la primera realización, y se
omitirán sus descripciones.
Un sistema de purificación de gases de escape
120 para un motor de combustión interna según esta realización
incluye un motor (no representado), el conducto de escape 20, el
primer catalizador 30, el segundo catalizador 40, el tercer
catalizador 50, y el conducto de introducción de aire secundario 60,
que es un primer conducto de introducción de aire secundario, al
igual que la primera realización.
Sin embargo, el sistema de purificación de gases
de escape 120 según esta realización es diferente del sistema de
purificación de gases de escape en la primera realización con
respecto a que un extremo situado hacia abajo de otro conducto de
introducción de aire secundario 130 está conectado al conducto de
escape 20 en una posición entre el segundo catalizador 40 y el
tercer catalizador 50 en el silenciador 12.
Una válvula de láminas 140, que es una válvula
de control de flujo controlada eléctricamente para abrirse o
cerrarse en correspondencia con una señal de salida de un
controlador (no representado), está dispuesta en una parte a mitad
del camino del segundo conducto de introducción de aire secundario
130 de modo que los gases de escape que fluyen en el conducto de
escape 20 estén en la relación estequiométrica
aire-carburante.
Por lo tanto, en el caso de que haya que mejorar
la reducción de NO_{x} más que la oxidación de CO y HC, la
válvula de láminas 140 es cerrada por la señal de salida del
controlador, y por ello se bloquea el flujo de aire secundario del
conducto de introducción de aire secundario 130 al conducto de
escape 20. Consiguientemente, el segundo catalizador 40 puede ser
usado principalmente para reducción de NO_{x}.
En el caso de que haya que mejorar la oxidación
de CO y HC más que la reducción de NO_{x}, la válvula de láminas
140 es abierta por la señal de salida del controlador, y por ello
fluye aire secundario del conducto de introducción de aire
secundario 130 al conducto de escape 20. Consiguientemente, el
segundo catalizador 40 puede ser usado principalmente para la
oxidación de CO y HC. Además, en este caso, se puede introducir
aire secundario al conducto de escape 20 utilizando los dos
conductos de introducción de aire secundario 60 y 130, y así se
puede incrementar la cantidad de flujo del aire secundario
introducido al conducto de escape 20. Por lo tanto, CO y HC pueden
ser oxidados más efectivamente.
Con esta realización con dicha construcción, se
puede purificar suficientemente CO, HC y NO_{x} utilizando los
tres catalizadores 30, 40, y 50, y así se puede llevar a cabo una
operación y efecto casi equivalentes a los de la primera
realización.
A continuación, la figura 6 representa una
quinta realización según la presente invención. En esta realización,
se asignarán los mismos números de referencia a elementos de
construcción que son idénticos a los de la primera realización, y se
omitirán sus descripciones.
Un sistema de purificación de gases de escape
150 para un motor de combustión interna según esta realización
incluye un motor (no representado), el conducto de escape 20, el
primer catalizador 30, el segundo catalizador 40, el tercer
catalizador 50, y el conducto de introducción de aire secundario 60,
que es un primer conducto de introducción de aire secundario, al
igual que la primera realización.
Sin embargo, el sistema de purificación de gases
de escape 150 según esta realización es diferente del sistema de
purificación de gases de escape en la primera realización con
respecto a que un extremo situado hacia abajo de otro conducto de
introducción de aire secundario 160, que es un segundo conducto de
introducción de aire secundario, está conectado al conducto de
escape 20 en una posición entre el primer catalizador 30 y el
segundo catalizador 40 y más hacia arriba que el silenciador 12.
Además, una válvula de láminas 170, que es una válvula de control
de flujo que se abre o cierra en correspondencia a una señal de
salida de un controlador (no representado), está dispuesta en una
parte a mitad del camino del segundo conducto de introducción de
aire secundario 160 al igual que la cuarta realización.
Con esta realización con dicha construcción se
puede lograr una operación y efecto casi equivalentes a la cuarta
realización.
A continuación, la figura 7 representa una sexta
realización según la presente invención. En esta realización, se
asignarán los mismos números de referencia a los elementos de
construcción que son idénticos a los de la primera realización, y
se omitirán sus descripciones.
Un sistema de purificación de gases de escape
180 para un motor de combustión interna según esta realización
incluye un motor (no representado), el conducto de escape 20, el
primer catalizador 30, el segundo catalizador 40, el tercer
catalizador 50, un conducto de introducción de aire secundario 190,
que es un primer conducto de introducción de aire secundario, y
otro conducto de introducción de aire secundario 200, que es un
segundo conducto de introducción de aire secundario.
El conducto de introducción de aire secundario
190 está conectado al conducto de escape 20 en una posición entre
el segundo catalizador 40 y el tercer catalizador 50 y más hacia
arriba que el silenciador 12. Una válvula de láminas 210 está
conectada a una parte a mitad del camino del conducto de
introducción de aire secundario 190.
El conducto de introducción de aire secundario
200 está conectado al conducto de escape 20 en una posición entre
el primer catalizador 30 y el segundo catalizador 40. Una válvula de
láminas 220, que es una válvula de control de flujo que se abre o
cierra en correspondencia con una señal de salida de un controlador
(no representado), está dispuesta en una parte a mitad del camino
del conducto de introducción de aire secundario 200.
Con esta realización con dicha construcción se
pueden lograr una operación y efecto casi equivalentes a la cuarta
realización.
A continuación, la figura 8 representa una
séptima realización según la presente invención. En esta
realización, se asignarán los mismos números de referencia a
elementos de construcción que son idénticos a los de la primera
realización, y se omitirán sus descripciones.
El sistema de purificación de gases de escape
230 para un motor de combustión interna según esta realización
incluye un motor (no representado), el conducto de escape 20, el
primer catalizador 30, un segundo catalizador 240, el tercer
catalizador 50, el conducto de introducción de aire secundario 60,
que es un primer conducto de introducción de aire secundario, y
otro conducto de introducción de aire secundario 250, que es un
segundo conducto de introducción de aire secundario.
El segundo catalizador 240 está montado en el
conducto de escape 20 en una posición más hacia arriba que el
silenciador 12. El conducto de introducción de aire secundario 250
está conectado al conducto de escape 20 en una posición entre el
primer catalizador 30 y el segundo catalizador 240. Una válvula de
láminas 260, que es una válvula de control de flujo que se abre o
cierra en correspondencia con una señal de salida de un controlador
(no representado), está dispuesta en una parte a mitad del camino
del conducto de introducción de aire secundario 250.
Con esta realización con dicha construcción se
pueden lograr una operación y efecto casi equivalentes a la cuarta
realización.
En la primera realización, las descripciones se
hacen con un ejemplo en el que el diámetro del conducto de escape
20 se hace igual que el del primer catalizador 30 y el segundo
catalizador 40. Sin embargo, la presente invención no se limita a
este caso, sino que se puede formar un conducto de escape 20A de
manera que tenga un diámetro menor que un segundo catalizador 40A y
un tercer catalizador 50A alojado en el silenciador 12 como en un
ejemplo distinto representado en la figura 9.
En la cuarta realización, las descripciones se
hacen con un ejemplo en el que se usa una válvula de
apertura-cierre para permitir el flujo de aire
secundario o bloquear el flujo. Sin embargo, la presente invención
no se limita a este caso, sino que se puede usar, por ejemplo, una
válvula reguladora para regular de forma variable la cantidad de
flujo de aire secundario. Esta modificación puede ser aplicable al
también a las realizaciones quinta, sexta y séptima.
La descripción anterior describe, según una
realización preferida, con el fin de resolver los problemas de la
técnica convencional, un sistema de purificación de gases de escape
para un motor de combustión interna, incluyendo: un conducto de
escape para descargar gases de escape de un motor de combustión
interna; un primer catalizador dispuesto en una parte a mitad del
camino del conducto de escape para reducir al menos NO_{x}
contenido en los gases de escape; un segundo catalizador dispuesto
en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia
abajo que el primer catalizador para reducir al menos NO_{x} en
los componentes de gases de escape contenidos en gases de escape
salidos del primer catalizador; un tercer catalizador dispuesto en
una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo
que el segundo catalizador y formado con un material diferente de
los catalizadores primero y segundo para oxidar al menos CO y HC en
los componentes de gases de escape contenidos en gases de escape
salidos del segundo catalizador; y un conducto de introducción de
aire secundario dispuesto en el conducto de escape en una posición
entre los catalizadores segundo y tercero para introducir aire
secundario al conducto de
escape.
escape.
En la presente realización con dicha
construcción, el aire secundario es introducido al conducto de
escape en una posición entre el segundo catalizador para reducir
NO_{x} en los componentes de gases de escape contenidos en gases
de escape y el tercer catalizador igualmente para reducir NO_{x}
en los componentes de los gases de escape. Por lo tanto, NO_{x}
contenido en gases de escape del motor de combustión interna puede
ser ciertamente reducido utilizando dos catalizadores, que son los
catalizadores primero y segundo, y también CO y HC se pueden oxidar
ciertamente por el aire secundario en el tercer catalizador formado
con un material diferente de los catalizadores primero y
segundo.
En un aspecto preferido de la presente
realización, el conducto de escape puede incluir otro conducto de
introducción de aire secundario dispuesto en una posición entre los
catalizadores primero y segundo para introducir aire secundario al
conducto de escape. En la presente realización con dicha
construcción, CO y HC pueden ser oxidados más efectivamente por
aire secundario introducido al conducto de escape por el otro
conducto de introducción de aire secundario en los catalizadores
segundo y tercero.
En un aspecto preferido de la presente
realización, el otro conducto de introducción de aire secundario
tiene una válvula de control de flujo para controlar el flujo de
aire secundario introducido desde el conducto de introducción al
conducto de escape. En la presente realización con dicha
construcción, el flujo de aire secundario introducido desde el otro
conducto de introducción de aire secundario al conducto de escape es
controlado por la válvula de control, y por ello se puede regular
apropiadamente la cantidad de oxidación a la que CO y HC son
oxidados por el aire secundario en el segundo y el tercer
catalizador.
El sistema de purificación de gases de escape
para un motor de combustión interna según otra realización preferida
es el sistema de purificación de gases de escape para un motor de
combustión interna, incluyendo: un conducto de escape para
descargar gases de escape de un motor de combustión interna; un
primer catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del
conducto de escape para purificar los gases de escape; un segundo
catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto
de escape más hacia abajo que el primer catalizador para purificar
gases de escape salidos del primer catalizador; un tercer
catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto
de escape más hacia abajo que el segundo catalizador para purificar
gases de escape salidos del segundo catalizador; un primer conducto
de introducción de aire secundario dispuesto en el conducto de
escape en una posición entre los catalizadores primero y segundo
para introducir aire secundario al conducto de escape; y un segundo
conducto de introducción de aire secundario dispuesto en el conducto
de escape en una posición entre los catalizadores segundo y tercero
para introducir aire secundario al conducto de escape.
En la presente realización con dicha
construcción, se introduce aire secundario en el conducto de escape
en una posición entre los catalizadores primero y segundo a través
del primer conducto de introducción de aire secundario. Por lo
tanto, sustancias de los gases de escape tal como NO_{x}
contenidas en los gases de escape del motor de combustión interna
pueden ser ciertamente reducidas en el primer catalizador, y
sustancias de los gases de escape como CO y HC contenidas en gases
de escape pueden ser ciertamente reducidas por el aire secundario
utilizando los dos catalizadores, que son los catalizadores segundo
y tercero. Además, se introduce aire secundario al conducto de
escape en una posición entre los catalizadores segundo y tercero a
través del segundo conducto de introducción de aire secundario. Por
lo tanto, sustancias de los gases de escape tales como CO y HC
pueden ser oxidadas con mayor certeza por el aire secundario en el
tercer catalizador.
En un aspecto preferido de la presente
realización, el primer conducto de introducción de aire secundario
tiene una válvula de control de flujo para controlar la cantidad de
flujo de aire secundario introducido desde el conducto de
introducción al conducto de escape. En la presente realización con
dicha construcción, la cantidad de flujo de aire secundario
introducido del primer conducto de introducción de aire secundario
al conducto de escape es controlada por la válvula de control de
flujo, y por ello una cantidad de oxidación a la que CO y HC son
oxidados por el aire secundario en los catalizadores segundo y
tercero se puede regular apropiadamente.
En el sistema de purificación de gases de escape
para un motor de combustión interna según la presente invención, se
introduce aire secundario al conducto de escape en una posición
entre los catalizadores segundo y tercero. Por lo tanto, sustancias
de los gases de escape tal como NO_{x} contenidas en gases de
escape del motor de combustión interna pueden ser ciertamente
reducidas utilizando los dos catalizadores, que son los
catalizadores primero y segundo, y CO y HC pueden ser ciertamente
oxidados por el aire secundario en el tercer catalizador formado
con un material diferente de los catalizadores primero y segundo.
Consiguientemente, sustancias de los gases de escape tales como
NO_{x}, CO y HC contenidas en gases de escape se pueden purificar
suficientemente utilizando los tres catalizadores.
La descripción anterior describe, según un
primer aspecto preferido, el sistema de purificación de gases de
escape para un motor de combustión interna, que incluye: un conducto
de escape para descargar gases de escape de un motor de combustión
interna; un primer catalizador dispuesto en una parte a mitad del
camino del conducto de escape para reducir al menos NO_{x}
contenido en los gases de escape; un segundo catalizador dispuesto
en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia
abajo que el primer catalizador para reducir al menos NO_{x} en
los componentes de los gases de escape contenidos en gases de escape
salidos del primer catalizador; un tercer catalizador dispuesto en
una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo
que el segundo catalizador y formado con un material diferente de
los catalizadores primero y segundo para oxidar al menos CO y HC en
los componentes de los gases de escape contenidos en los gases de
escape salidos del segundo catalizador; y un conducto de
introducción de aire secundario dispuesto en el conducto de escape
en una posición entre los catalizadores segundo y tercero para
introducir aire secundario al conducto de escape.
Allí, el conducto de escape puede tener otro
conducto de introducción de aire secundario dispuesto en una
posición entre los catalizadores primero y segundo para introducir
aire secundario al conducto de escape (segundo aspecto
preferido).
Además, el otro conducto de introducción de aire
secundario puede tener una válvula de control de flujo para
controlar un flujo de aire secundario introducido desde el conducto
de introducción al conducto de escape (tercer aspecto
preferido).
La descripción también describe, según un cuarto
aspecto preferido, el sistema de purificación de gases de escape
para un motor de combustión interna, incluyendo: un conducto de
escape para descargar gases de escape de un motor de combustión
interna; un primer catalizador dispuesto en una parte a mitad del
camino del conducto de escape para purificar los gases de escape;
un segundo catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino
del conducto de escape más hacia abajo que el primer catalizador
para purificar gases de escape salidos del primer catalizador; un
tercer catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino del
conducto de escape más hacia abajo que el segundo catalizador para
purificar gases de escape salidos del segundo catalizador; un
primer conducto de introducción de aire secundario dispuesto en el
conducto de escape en una posición entre los catalizadores primero
y segundo para introducir aire secundario al conducto de escape; y
un segundo conducto de introducción de aire secundario dispuesto en
el conducto de escape en una posición entre los catalizadores
segundo y tercero para introducir aire secundario al conducto de
escape.
Allí, el primer conducto de introducción de aire
secundario puede tener una válvula de control de flujo para
controlar una cantidad de flujo de aire secundario introducida desde
el conducto de introducción al conducto de escape (quinto aspecto
preferido).
La descripción también describe, con el fin de
proporcionar el sistema de purificación de gases de escape para un
motor de combustión interna, en el que tanto la reducción de
NO_{x} como la oxidación de CO y HC contenidos en gases de escape
se pueden llevar a cabo efectivamente utilizando tres catalizadores,
una realización que incluye un primer catalizador 30 que está
dispuesto en una parte más hacia arriba que un segundo catalizador
40. Por ello, el aire secundario que fluye hacia arriba desde un
conducto de introducción de aire secundario 60 en un conducto de
escape 20 puede ser bloqueado en el segundo catalizador 40. Como
resultado, se puede reducir suficientemente NO_{x} en el primer
catalizador 30 además de la reducción de NO_{x} en el segundo
catalizador 40. Además, un tercer catalizador 50 está dispuesto en
una parte más hacia abajo que el segundo catalizador 40. CO y HC
son oxidados en el tercer catalizador 50.
Claims (5)
1. Sistema de purificación de gases de escape
para un motor de combustión interna, incluyendo:
un conducto de escape (20) conectable a un
orificio de escape del motor de combustión interna para descargar
gases de escape;
un catalizador de reducción separado en un
primer catalizador de reducción (30) dispuesto en una parte a mitad
del camino del conducto de escape (20) para purificar los gases de
escape y un segundo catalizador de reducción (40, 70, 100) dispuesto
en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) más
hacia abajo que el primer catalizador (30) para purificar gases de
escape salidos del primer catalizador (30);
un tercer catalizador (50) dispuesto en una
parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que
el segundo catalizador (40, 70, 100) para purificar gases de escape
salidos del segundo catalizador;
un conducto de introducción de aire secundario
(60, 80, 110, 190) dispuesto en el conducto de escape (20) en una
posición entre los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 100, 50)
para introducir aire secundario al conducto de escape (20), donde
dicho primer catalizador (30) es un catalizador de precalentamiento
para activar rápidamente los catalizadores segundo y tercero (40,
70, 700, 50).
2. Sistema de purificación de gases de escape
según la reivindicación 1, donde otro conducto de introducción de
aire secundario (160, 200) está dispuesto en el conducto de escape
(20) en una posición entre los catalizadores primero y segundo (30,
40) para introducir aire secundario al conducto de escape (20).
3. Sistema de purificación de gases de escape
según la reivindicación 2, donde el conducto de introducción de
aire secundario (160, 200) dispuesto en una posición entre los
catalizadores primero y segundo (30, 40) tiene una válvula de
control de flujo (170, 220) para controlar un flujo de aire
secundario introducido desde el conducto de introducción (160, 200)
al conducto de escape (20).
4. Sistema de purificación de gases de escape
según una de las reivindicaciones 1 a 3, donde el primer catalizador
(30) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de
escape está configurado para reducir al menos NO_{x} contenido en
los gases de escape, y donde el segundo catalizador (40, 70, 100,
50) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de
escape más hacia abajo que el primer catalizador (30) está
configurado para reducir al menos NO_{x} en componentes de gases
de escape contenidos en gases de escape salidos del primer
catalizador (30).
5. Sistema de purificación de gases de escape
según la reivindicación 4, donde el tercer catalizador (50)
dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape más
hacia abajo que el segundo catalizador se ha formado de un material
diferente de los catalizadores primero y segundo (30, 40, 70, 100,
50) y está configurado para oxidar al menos CO y HC en componentes
de gases de escape contenidos en gases de escape salidos del segundo
catalizador (40, 70, 100, 50).
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