ES2558113T3 - Sistema de purificación de gases de escape para motor de combustión interna - Google Patents

Sistema de purificación de gases de escape para motor de combustión interna Download PDF

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Abstract

Sistema de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en el que un catalizador (13) de purificación de gases de escape para provocar una reacción entre NOX que está contenido en gases de escape e hidrocarburos modificados está dispuesto en el interior de un conducto de gases de escape de motor, una superficie de flujo de gases de escape del catalizador (13) de purificación de gases de escape porta catalizadores (51, 52) de metales preciosos para generar los hidrocarburos modificados, y una superficie de una capa (53) básica formada sobre la superficie de flujo de gases de escape forma una parte (54) de superficie de flujo de gases de escape básica alrededor de los catalizadores (51, 52) de metales preciosos, en el que el catalizador (13) de purificación de gases de escape tiene la propiedad de reducir NOX que está contenido en gases de escape si una concentración de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificación de gases de escape se cambia dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo, y tiene la propiedad de aumentar la cantidad de almacenamiento de NOX que está contenido en los gases de escape si un periodo de cambio de la concentración de hidrocarburos se hace más largo que el intervalo predeterminado, y el sistema estima una capacidad de retención para retener NOX en los gases de escape en la parte (54) de superficie de flujo de gases de escape básica del catalizador (13) de purificación de gases de escape cuando se realiza un control para cambiar la concentración de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificación de gases de escape dentro del intervalo predeterminado de amplitud y dentro del intervalo predeterminado de periodo y, cuando la capacidad de retención se hace menor que un valor de determinación predeterminado de la capacidad de retención, hace que aumente la concentración de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificación de gases de escape.

Description

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SISTEMA DE PURIFICACION DE GASES DE ESCAPE PARA MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
DESCRIPCION
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna.
Antecedentes de la tecnica
Los gases de escape de motores diesel, motores de gasolina, y otros motores de combustion interna incluyen, por ejemplo, monoxido de carbono (CO), combustible sin quemar (HC), oxidos de nitrogeno (NOx), material particulado (PM), y otros constituyentes. Los motores de combustion interna se montan con sistemas de purificacion de gases de escape para eliminar estos constituyentes. Como un metodo que elimina oxidos de nitrogeno, se conoce disponer un catalizador de almacenamiento de NOx en el conducto de gases de escape de motor. La publicacion de patente japonesa (A) n.° 2010-48134 da a conocer un sistema de purificacion de gases de escape que dispone una pluralidad de catalizadores de almacenamiento de NOx en el conducto de gases de escape y proporciona medios de alimentacion de combustible para alimentar combustible a los respectivos catalizadores de almacenamiento de NOx. Se da a conocer alimentar combustible desde los medios de alimentacion de combustible a los catalizadores de almacenamiento de NOx respectivamente correspondientes cuando debe hacerse que los catalizadores de almacenamiento de NOx liberen el NOx almacenado para su reduccion. Ademas, esta publicacion da a conocer establecer cantidades de alimentacion de combustible desde la pluralidad de medios de alimentacion de combustible de modo que el valor total de las cantidades de alimentacion de combustible desde los medios de alimentacion de combustible coincide sustancialmente con un valor objetivo. Ademas, da a conocer usar las cantidades de alimentacion establecidas y las temperaturas de los catalizadores de almacenamiento de NOx como base para calcular las tasas de purificacion de NOx de los catalizadores de almacenamiento de NOx y establecer las cantidades de alimentacion de combustible desde los medios de alimentacion de combustible de modo que el valor total de las tasas de purificacion de NOx superan un valor permisible.
Ademas, la bibliograffa de patente 2 (documento US 2009/241522 A1) da a conocer sistemas y metodos para mejorar el rendimiento y control de emisiones de motores de combustion interna equipados con sistemas de control de emisiones con almacenamiento-reduccion de oxidos de nitrogeno (“NSR”). El sistema incluye generalmente un catalizador NSR, un procesador de combustible ubicado aguas arriba del catalizador NSR, y al menos un orificio de inyeccion de combustible. El procesador de combustible convierte un combustible en una mezcla de gas de reduccion que comprende CO y H2. La mezcla de gas de reduccion se alimenta entonces al catalizador NSR, donde regenera el adsorbente NSR, reduce el NOx a nitrogeno y, opcionalmente, desulfata periodicamente el catalizador NSR. El procesador de combustible incluye generalmente uno o mas catalizadores, que facilitan reacciones tales como la combustion, oxidacion parcial, y/o reformado y ayuda a consumir el exceso de oxfgeno presente en una corriente de escape de motor. Los metodos de la presente invencion facilitan la regeneracion de adsorbente NSR de catalizador usando flujo de combustible por pulsos. Tambien se proporcionan estrategias de control.
Lista de referencias
Bibliograffa de patente
PLT 1: Publicacion de patente japonesa (A) n.° 2010-48134
PLT 2: Publicacion de solicitud de patente estadounidense n.° US 2009/241522 A1.
Sumario de Invencion Problema tecnico
Como se explico en la publicacion anterior, el NOx que esta contenido en gases de escape puede eliminarse mediante catalizadores de almacenamiento de NOx que almacenan NOx repetidamente y liberan y reducen NOx. En la tecnica anterior, manteniendo la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior de los catalizadores de almacenamiento de NOx pobre durante un largo periodo de tiempo, es posible hacer que el NOx se absorba en el interior de un absorbente de NOx en forma de iones de nitrato y de ese modo, es posible eliminar el NOx de los gases de escape. El NOx que se absorbe en el interior del absorbente de NOx se libera del interior del absorbente haciendo la relacion aire-combustible de los gases de escape la relacion aire-combustible estequiometrica o rica. El NOx que se libera del interior del absorbente se reduce a nitrogeno mediante los hidrocarburos u otros agentes de reduccion que estan contenidos en los gases de escape. Cuando se realiza un control para mantener la relacion aire-combustible de los gases de escape pobre durante un largo periodo de tiempo, y despues se hace la relacion aire-combustible de los gases de escape rica para asf eliminar el NOx, se daba el problema de que si los catalizadores de almacenamiento de NOx pasan a estar a una alta temperatura, la
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tasa de purificacion de NOx descendena.
La presente invencion tiene como objeto proporcionar un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna que esta dotado de un catalizador de purificacion de gases de escape que elimina NOx y puede proporcionar una alta tasa de purificacion de NOx incluso cuando el catalizador de purificacion de gases de escape pasa a estar a una alta temperature.
Solucion al problema
El sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna de la presente invencion es un sistema en el que, en el interior de un conducto de gases de escape de motor, se dispone un catalizador de purificacion de gases de escape para provocar una reaccion entre NOx que esta contenido en los gases de escape e hidrocarburos modificados, una superficie de flujo de gases de escape del catalizador de purificacion de gases de escape porta catalizadores de metales preciosos, y una parte superficial de flujo de gases de escape basica esta formada alrededor de los catalizadores de metales preciosos, y el catalizador de purificacion de gases de escape tiene la propiedad de reducir NOx que esta contenido en gases de escape si cambia una concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo y tiene la propiedad de aumentar una cantidad de almacenamiento de NOx que esta contenido en los gases de escape si un periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos es mas largo que el intervalo predeterminado. El sistema estima una capacidad de retencion para retener NOx en los gases de escape en la parte superficial de flujo de gases de escape basica del catalizador de purificacion de gases de escape cuando se realiza un control para cambiar la concentracion de
hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape dentro del intervalo
predeterminado de amplitud y dentro del intervalo predeterminado de periodo y, cuando la capacidad de retencion se hace menor que un valor de determinacion predeterminado de la capacidad de retencion, hace que aumente la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape.
En la invencion anterior, el sistema puede estimar una velocidad maxima mediante la que puede retenerse NOx en
los gases de escape en la parte superficial de flujo de gases de escape basica del catalizador de purificacion de
gases de escape, es decir, una velocidad retenible, y usar la velocidad retenible como base para estimar la capacidad de retencion.
En la invencion anterior, el sistema puede estimar la cantidad de NOx retenida que esta retenida en la parte superficial de flujo de gases de escape basica y usar la cantidad de NOx retenida estimada como base para estimar la velocidad retenible.
En la invencion anterior, el sistema puede detectar un estado de funcionamiento del motor de combustion interna y usar el estado de funcionamiento del motor de combustion interna como base para corregir la velocidad retenible.
En la invencion anterior, la capacidad de retencion puede incluir una tasa de purificacion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape, y el sistema puede estimar una cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo, usar la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo y un valor de determinacion predeterminado de la tasa de purificacion de NOx como base para establecer una velocidad de retencion solicitada, y, cuando la velocidad retenible se hace menor que la velocidad de retencion solicitada, determinar que la capacidad de retencion ha pasado a ser menor que el valor de determinacion predeterminado de la capacidad de retencion.
En la invencion anterior, el sistema puede estimar una cantidad de NOx retenida que esta retenida en la parte superficial de flujo de gases de escape basica y, cuando una cantidad de NOx retenida estimada supera el valor de determinacion predeterminado de la cantidad de NOx retenida, determinar que la capacidad de retencion ha pasado a ser menor que el valor de determinacion de la capacidad de retencion.
En la invencion anterior, el sistema puede estimar una cantidad de NOx retenida que esta retenida en la parte superficial de flujo de gases de escape basica y usar una cantidad de NOx retenida estimada como base para establecer la amplitud de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape.
En la invencion anterior, el sistema puede detectar el estado de funcionamiento del motor de combustion interna y usar el estado de funcionamiento del motor de combustion interna como base para corregir la amplitud de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape.
En la invencion anterior, al hacer reaccionar el NOx que esta contenido en los gases de escape y los hidrocarburos modificados en el interior del catalizador de purificacion de gases de escape, se produce un producto intermedio reductor que contiene nitrogeno e hidrocarburos. El periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos puede ser un periodo requerido para la produccion continuada del producto intermedio reductor.
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En la invencion anterior, el periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos puede ser desde 0,3 segundos o mas hasta dentro de 5 segundos.
En la invencion anterior, el catalizador de metales preciosos puede estar compuesto por al menos uno de rodio Rh y paladio Pd y de platino Pt.
En la invencion anterior, el catalizador de purificacion de gases de escape incluye una capa basica que esta formada sobre la superficie de flujo de gases de escape y que puede contener un metal alcalino o metal alcalinoterreo o tierra rara o metal que pueda donar electrones al NOx. Una superficie de la capa basica forma la parte superficial de flujo de gases de escape basica.
Efectos ventajosos de la invencion
Segun la presente invencion, es posible proporcionar un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna que puede proporcionar una alta tasa de purificacion de NOx incluso cuando el catalizador de purificacion de gases de escape pasa a estar a una alta temperatura.
Breve descripcion de dibujos
La figura 1 es una vista global de un motor de combustion interna de tipo de encendido por compresion en una realizacion.
La figura 2 es una vista que muestra esquematicamente una parte superficial de un soporte de catalizador.
La figura 3 es una vista para explicar una reaccion de oxidacion en un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 4 es una vista que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape en un primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 5 es una vista que muestra una tasa de purificacion de NOx del primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 6A y la figura 6B son vistas para explicar una reaccion de oxidacion-reduccion mediante un catalizador de purificacion de gases de escape en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 7A y la figura 7B son vistas para explicar una reaccion de oxidacion-reduccion mediante un catalizador de purificacion de gases de escape en un segundo metodo de purificacion de NOx.
La figura 8 es una vista que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape en el segundo metodo de purificacion de nOx.
La figura 9 es una vista que muestra una tasa de purificacion de NOx del segundo metodo de purificacion de NOx.
La figura 10 es un diagrama en el tiempo que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 11 es otro diagrama en el tiempo que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 12 es una vista que muestra la relacion entre una fuerza de oxidacion de un catalizador de purificacion de gases de escape y una relacion aire-combustible minima solicitada X en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 13 es una vista que muestra la relacion entre una concentracion de oxfgeno en gases de escape y una amplitud AH de una concentracion de hidrocarburos que proporciona la misma tasa de purificacion de NOx en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 14 es una vista que muestra una relacion entre una amplitud AH de una concentracion de hidrocarburos y una tasa de purificacion de NOx en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 15 es una vista que muestra una relacion entre un periodo AT de cambio de una concentracion de hidrocarburos y una tasa de purificacion de NOx en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 16 es una vista que muestra un cambio en la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape, etc., en el segundo metodo de purificacion de NOx.
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La figura 17 es una vista que muestra un mapa de una cantidad de NOx expulsado NOXA.
La figura 18 es una vista que muestra una temporizacion de inyeccion de combustible en una camara de combustion en el segundo metodo de purificacion de NOx.
La figura 19 es una vista que muestra un mapa de la cantidad de alimentacion de hidrocarburos WR en el segundo metodo de purificacion de NOx.
La figura 20 es un diagrama de flujo de control operacional del primer metodo de purificacion de NOx en una realizacion.
La figura 21 es una grafica que explica una relacion entre una cantidad de NOx activo retenido y velocidad retenible de NOx de un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 22 es una grafica que explica una relacion entre una velocidad espacial de un catalizador de purificacion de gases de escape y un coeficiente de correccion para calcular una velocidad retenible de NOx.
La figura 23 es una grafica que explica una relacion entre una temperatura de catalizador de un catalizador de purificacion de gases de escape y un coeficiente de correccion para calcular una velocidad retenible de NOx.
La figura 24 es un diagrama de flujo que estima una cantidad de NOx activo retenido de un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 25 es una grafica que explica una relacion entre una cantidad de NOx activo retenido y una cantidad de alimentacion de hidrocarburo.
La figura 26 es una grafica que explica una relacion entre una concentracion de oxfgeno de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape y un coeficiente de correccion para calcular la cantidad de alimentacion de hidrocarburo.
La figura 27 es una grafica que explica una relacion entre una velocidad espacial de gases de escape en un catalizador de purificacion de gases de escape y un coeficiente de correccion para calcular la cantidad de alimentacion de hidrocarburo.
La figura 28 es un diagrama en el tiempo que explica un ejemplo de funcionamiento en una realizacion.
La figura 29 es un diagrama de flujo de otro control operacional del primer metodo de purificacion de NOx en una realizacion.
La figura 30 es un diagrama de flujo que estima una velocidad retenible promedio de NOx de un catalizador de purificacion de gases de escape en un periodo de tiempo predeterminado.
Descripcion de realizaciones
Haciendo referencia a de la figura 1 a la figura 30, se explicara un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna en una realizacion. En la presente realizacion, la explicacion se dara con referencia al ejemplo de un motor de combustion interna de tipo de encendido por compresion que se monta en un automovil.
La figura 1 es una vista global de un motor de combustion interna en la presente realizacion. El motor de combustion interna esta dotado de un cuerpo 1 de motor. Ademas, el motor de combustion interna esta dotado de un sistema de purificacion de gases de escape que purifica gases de escape. El cuerpo 1 de motor incluye cilindros compuestos por camaras 2 de combustion, inyectores 3 de combustible de tipo de control electronico para inyectar combustible en las respectivas camaras 2 de combustion, un colector 4 de admision, y un colector 5 de gases de escape.
El colector 4 de admision esta conectado a traves de un canal 6 de admision a una salida de un compresor 7a de un turbocompresor 7 de gases de escape. La entrada del compresor 7a esta conectada a traves de un detector 8 de aire de admision a un filtro 9 de aire. En el interior del canal 6 de admision, esta dispuesta una valvula 10 de mariposa accionada por un motor paso a paso. Ademas, en el centro del canal 6 de admision, esta dispuesto un dispositivo 11 de refrigeracion para refrigerar el aire de admision que fluye a traves del interior del canal 6 de admision. En la realizacion que se muestra en la figura 1, el agua de refrigeracion de motor se grna al dispositivo 11 de refrigeracion. El agua de refrigeracion de motor se usa para refrigerar el aire de admision.
Por otro lado, el colector 5 de gases de escape esta conectado a una entrada de una turbina 7b de gases de escape de un turbocompresor 7 de gases de escape. La salida de la turbina 7b de gases de escape esta conectada a traves de un tubo 12 de gases de escape a una entrada de un catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Una
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salida del catalizador 13 de purificacion de gases de escape esta conectada a traves de un tubo 12a de gases de escape a un filtro 14 de partfculas que atrapa material particulado que esta contenido en los gases de escape.
Aguas arriba del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, esta dispuesta una valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo para alimentar hidrocarburos compuestos por gasoleo u otro combustible que se usa como combustible de un motor de combustion interna de tipo de encendido por compresion. En la presente realizacion, se usa gasoleo como hidrocarburo que se alimenta desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo. Observese que, la presente invencion tambien puede aplicarse a un motor de combustion interna de tipo de encendido por chispa en el que la relacion aire-combustible en el momento de la combustion se controla para que sea pobre. En este caso, desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo, se alimentan hidrocarburos compuestos por gasolina u otro combustible que se usa como combustible de un motor de combustion interna de tipo encendido por chispa.
Entre el colector 5 de gases de escape y el colector 4 de admision, esta dispuesto un conducto 16 de RGE para realizar la recirculacion de gases de escape (RGE). En el interior del conducto 16 de RGE, esta dispuesta una valvula 17 de control de RGE de tipo de control electronico. Ademas, en el centro del conducto 16 de RGE, esta dispuesto un dispositivo 18 de refrigeracion para asf refrigerar el gas de RGE que fluye a traves del interior del conducto 16 de RGE. En la realizacion que se muestra en la figura 1, el agua de refrigeracion de motor se grna al interior del dispositivo 18 de refrigeracion. El agua de refrigeracion de motor se usa para refrigerar el gas de RGE.
Cada inyector 3 de combustible esta conectado a traves de un tubo 19 de alimentacion de combustible a un conducto 20 comun (common rail). El conducto 20 comun esta conectado a traves de una bomba 21 de descarga variable de tipo de control electronico a un deposito 22 de combustible. El combustible que esta almacenado en el deposito 22 de combustible se alimenta mediante la bomba 21 de combustible al interior del conducto 20 comun. El combustible que se alimenta al interior del conducto 20 comun se alimenta a traves de cada tubo 19 de alimentacion de combustible a cada inyector 3 de combustible.
La unidad 30 de control electronico esta compuesta por un ordenador digital. La unidad 30 de control electronico en la presente realizacion funciona como un dispositivo de control del sistema de purificacion de gases de escape. La unidad 30 de control electronico incluye componentes que estan conectados entre sf mediante un bus 31 bidireccional tal como una ROM (memoria de solo lectura) 32, RAM (memoria de acceso aleatorio) 33, CPU (microprocesador) 34, puerto 35 de entrada, y puerto 36 de salida. La ROM 32 es un dispositivo de almacenamiento de solo lectura. La ROM 32 almacena de antemano mapas y otra informacion requerida para el control. La CPU 34 puede realizar cualquier procesamiento o determinacion. La RAM 33 es un dispositivo de almacenamiento reescribible. La RAM 33 puede almacenar el historial operativo y otra informacion o almacenar resultados de procesamiento.
Aguas abajo del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, se monta un sensor 23 de temperatura para detectar la temperatura del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Ademas, aguas abajo del filtro 14 de partfculas, se monta un sensor 25 de temperatura para detectar la temperatura del filtro 14 de partfculas. El filtro 14 de partfculas tiene unido al mismo un sensor 24 de presion diferencial para detectar la presion diferencial antes y despues del filtro 14 de partfculas. Las senales de salida de estos sensores 23 y 25 de temperatura, sensor 24 de presion diferencial, y detector 8 de aire de admision se introducen a traves de los correspondientes convertidores 37 AD en el puerto 35 de entrada.
Ademas, el pedal 40 del acelerador tiene conectado al mismo un sensor 41 de carga que genera una tension de salida que es proporcional a la cantidad de depresion del pedal 40 del acelerador. La tension de salida del sensor 41 de carga se introduce a traves de un correspondiente convertidor 37 AD en el puerto 35 de entrada. Ademas, el puerto 35 de entrada tiene conectado al mismo un sensor 42 de angulo del ciguenal que genera un pulso de salida cada vez que el ciguenal rota, por ejemplo, 15°. La salida del sensor 42 de angulo del ciguenal puede usarse para detectar el angulo del ciguenal o la velocidad del motor. Por otro lado, el puerto 36 de salida esta conectado a traves de correspondientes circuitos 38 de accionamiento a los inyectores 3 de combustible, un motor paso a paso para accionar la valvula 10 de mariposa, valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo, valvula 17 de control de RGE, y bomba 21 de combustible. Estos inyectores 3 de combustible, valvula 10 de mariposa, valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo, valvula 17 de control de RGE, etc. se controlan mediante la unidad 30 de control electronico.
El filtro 14 de partfculas es un filtro que elimina partfculas de carbono, sulfatos, y otro material particulado. El filtro 14 de partfculas, por ejemplo, tiene una estructura de panal y tiene una pluralidad de canales que se extienden en una direccion de flujo del gas. En la pluralidad de canales, los canales con extremos aguas abajo que estan sellados y los canales con extremos aguas arriba que estan sellados se forman de manera alternativa. Las paredes de division de los canales estan formadas por un material poroso tal como cordierita. El material particulado queda atrapado cuando los gases de escape pasan a traves de las paredes de division.
El material particulado queda atrapado en el filtro 14 de partfculas y se oxida. El material particulado que se deposita gradualmente en el filtro 14 de partfculas se elimina por oxidacion elevando la temperatura en una atmosfera con exceso de aire hasta por ejemplo 650°C aproximadamente.
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La figura 2 es una vista ampliada de una parte superficial de un soporte de catalizador que esta portado en un sustrato del catalizador de purificacion de gases de escape en la presente realizacion. El catalizador 13 de purificacion de gases de escape esta dotado de un sustrato que incluye conductos a traves de los cuales circulan los gases de escape. En las superficies de los conductos del sustrato, hay dispuesto un soporte 50 de catalizador para portar partfculas 51 y 52 de catalizador que sirven como catalizador de metales preciosos. En la presente realizacion, por ejemplo, se proporciona un soporte 50 de catalizador compuesto por alumina sobre el que se portan partfculas 51 y 52 de catalizador de metales preciosos. Ademas, sobre la superficie del soporte 50 de catalizador, se forma una capa 53 basica que incluye al menos un elemento seleccionado potasio K, sodio Na, cesio Cs, u otro metal alcalino de este tipo, bario Ba, calcio Ca, u otro metal alcalinoterreo de este tipo, un lantanoideo u otra tierra rara de este tipo y plata Ag, cobre Cu, hierro Fe, iridio Ir, u otro metal que pueda donar electrones al NOx. Los gases de escape fluyen a lo largo de la parte superior del soporte 50 de catalizador, de modo que puede decirse que los catalizadores de metales preciosos 51 y 52 se portan sobre la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Ademas, la superficie de la capa 53 basica presenta basicidad, asf que la superficie de la capa 53 basica se denomina la “parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica”.
Por otro lado, en la figura 2, las partfculas 51 de catalizador de metales preciosos estan compuestas por platino Pt, mientras las partfculas 52 de catalizador de metales preciosos estan compuestas por rodio Rh. Es decir, las partfculas 51 y 52 de catalizador de metales preciosos que se portan sobre el soporte 50 de catalizador estan compuestas por platino Pt y rodio Rh. Observese que, sobre el soporte 50 de catalizador del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, ademas de platino Pt y rodio Rh, puede portarse adicionalmente paladio Pd o, en lugar de rodio Rh, puede portarse paladio Pd. Es decir, las partfculas 51 y 52 de catalizador de metales preciosos que se portan sobre el soporte 50 de catalizador estan compuestas por platino Pt y al menos uno de rodio Rh y paladio Pd.
La figura 3 muestra esquematicamente una accion de modificacion de hidrocarburos realizada en el catalizador de purificacion de gases de escape de la presente realizacion. Tal como se muestra en la figura 3, los hidrocarburos HC que se inyectan desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo pasan a ser hidrocarburos radicales HC con un pequeno numero de atomos de carbono debido a la accion catalttica de las partfculas 51 de catalizador.
La figura 4 muestra una temporizacion de alimentacion de hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburos y un cambio en la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape. En la presente invencion, la relacion del aire y el combustible (hidrocarburos) que se suministran al conducto de admision del motor, camaras de combustion, y conducto de gases de escape aguas arriba del catalizador de purificacion de gases de escape se denomina como “la relacion aire- combustible (A/F) de los gases de escape”. Los cambios en la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape dependen del cambio de concentracion de los hidrocarburos en los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, asf que puede decirse que el cambio en la relacion aire-combustible (A/F)in mostrado en la figura 4 expresa el cambio en concentracion de los hidrocarburos. Sin embargo, si la concentracion de hidrocarburos pasa a ser mas elevada, la relacion aire-combustible (A/F)in pasa a ser mas pequena, asf que, en la figura 4, cuanto mas pasa al lado rico la relacion aire-combustible (A/F)in, mayor es la concentracion de hidrocarburos.
La figura 5 es una grafica que muestra la relacion de la temperatura de catalizador del catalizador de purificacion de gases de escape y la tasa de purificacion de NOx en la presente realizacion. La figura 5 muestra la tasa de purificacion de NOx con respecto a la temperatura de catalizador TC del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cuando se hace periodicamente que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cambie tal como se muestra en la figura 4. Los inventores se dedicaron a la investigacion con respecto a la purificacion de NOx durante un largo periodo de tiempo. En el proceso de investigacion, aprendieron que si se cambia la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo, se obtiene una tasa de purificacion de NOx extremadamente elevada incluso en una region de 400°C o de temperatura mas alta.
Ademas, en este momento, se aprendio que una gran cantidad de producto intermedio reductor que contiene nitrogeno e hidrocarburos sigue reteniendose sobre la superficie de la capa 53 basica, es decir, sobre la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Ademas, se aprendio que este producto intermedio reductor desempena un papel central en la obtencion de una alta tasa de purificacion de NOx. A continuacion, esto se explicara con referencia a la figura 6A y la figura 6B.
La figura 6A y la figura 6B muestran esquematicamente una parte superficial del soporte de catalizador del catalizador de purificacion de gases de escape. La figura 6A y la figura 6B muestran la reaccion que se supone que ocurre cuando la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape se hace cambiar dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo. La figura 6A muestra el momento cuando la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape es baja, mientras que la figura 6B muestra el momento cuando se alimentan hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo y la concentracion de hidrocarburos
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que fluye al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape pasa a ser elevada.
Ahora, como se entendera a partir de la figura 4, la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se mantiene pobre excepto por un instante. Los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape normalmente pasan a un estado rico en oxfgeno. Por tanto, el NO que esta contenido en los gases de escape, tal como se muestra en la figura 6A, se oxida en las partfculas 51 de catalizador de platino y pasa a ser NO2. A continuacion, este NO2 se oxida adicionalmente y pasa a ser NO3. Ademas, parte del NO2 pasa a ser NO2". En este caso, la cantidad de produccion de NO3 es mucho mayor que la cantidad de produccion de NO2". Por tanto, en las partfculas 51 de catalizador de platino, se produce una gran cantidad de NO3 y una pequena cantidad de NO2". Estos NO3 y NO2" son de intensa actividad. En la presente invencion, estos NO3 y NO2" se denominaran como el “NOx activo” y se mostraran mediante el sfmbolo NOx* El NOx se retiene sobre la superficie de la capa 53 basica en forma de NOx activo. Es decir, el NOx que esta contenido en los gases de escape se retiene sobre la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica.
Por otro lado, si se alimentan hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo, tal como se muestra en la figura 3, los hidrocarburos se modifican y pasan a radicalizarse en el interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Como resultado, tal como se muestra en la figura 6B, la concentracion de hidrogeno alrededor del NOx activo pasa a ser mas elevada. A este respecto, si, tras producirse el NOx activo, el estado de una alta concentracion de oxfgeno alrededor del NOx activo continua durante un tiempo constante o mas, el NOx activo se oxida y se absorbe en forma de iones de nitrato NO3" en el interior de la capa 53 basica. Sin embargo, si, antes de que pase este tiempo constante, la concentracion de hidrocarburos alrededor del NOx activo pasa a ser mas elevada, tal como se muestra en la figura 6B, el NOx activo reacciona sobre las partfculas 51 de catalizador con los hidrocarburos radicales HC para formar de ese modo el producto intermedio reductor. Este producto intermedio reductor se retiene sobre la superficie de la capa 53 basica.
Observese que, en este momento, se cree que el primer producto intermedio reductor producido es un nitrocompuesto R-NO2. Si se produce este nitrocompuesto R-NO2, el resultado pasa a ser un compuesto de nitrilo R- CN. Este compuesto de nitrilo R-CN solo puede sobrevivir durante un instante en este estado, asf que inmediatamente pasa a ser un compuesto de isocianato R-NCO. Este compuesto de isocianato R-NCO, hidrolizado, pasa a ser un compuesto de amina R-NH2. Sin embargo, en este caso, lo que se hidroliza se considera parte del compuesto de isocianato R-NCO. Por tanto, como se muestra en la figura 6B, se cree que la mayona del producto intermedio reductor que se retiene sobre la superficie de la capa 53 basica es el compuesto de isocianato R-NCO y el compuesto de amina R-NH2.
Por otro lado, tal como se muestra en la figura 6B, si el producto intermedio reductor producido esta rodeado por los hidrocarburos HC, el producto intermedio reductor se bloquea mediante los hidrocarburos HC y la reaccion no seguira avanzando. En este caso, se reduce la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape y de ese modo la concentracion de oxfgeno se vuelve mas alta. Si esto ocurre, los hidrocarburos alrededor del producto intermedio reductor se oxidaran. Como resultado, tal como se muestra en la figura 6A, el producto intermedio reductor y el NOx activo reaccionan. En este momento, el NOx activo reacciona con el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 para dar N2, CO2, H2O, por consiguiente se elimina el NOx.
De este modo, en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, haciendo que la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape sea mas alta, se produce un producto intermedio reductor. La concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape disminuye y la concentracion de oxfgeno se eleva de modo que el NOx activo reacciona con el producto intermedio reductor y se elimina el NOx. Es decir, para que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape elimine el NOx, la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape tiene que cambiarse periodicamente.
Evidentemente, en este caso, es necesario elevar la concentracion de hidrocarburos hasta una concentracion suficientemente alta para producir el producto intermedio reductor y es necesario reducir la concentracion de hidrocarburos hasta una concentracion suficientemente baja para hacer que el producto intermedio reductor producido reaccione con el NOx activo. Es decir, es necesario cambiar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud. Observese que, en este caso, es necesario retener una cantidad suficiente de producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 sobre la capa 53 basica, es decir, la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica, hasta que el producto intermedio reductor producido reaccione con el NOx activo. Por este motivo, se proporciona la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica.
Por otro lado, si se prolonga el periodo de alimentacion de los hidrocarburos, el tiempo en el que la concentracion de oxfgeno se vuelve alta, se hace mas largo en el periodo despues de que se alimenten los hidrocarburos hasta que a continuacion se alimentan los hidrocarburos. Por tanto, el NOx activo se absorbe en la capa 53 basica en forma de nitratos sin producir un producto intermedio reductor. Para evitar esto, es necesario cambiar la concentracion de
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hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de periodo.
Por lo tanto, en una realizacion de la presente invencion, para hacer que el NOx que esta contenido en los gases de escape y los hidrocarburos modificados reaccionen y produzcan el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 que contiene nitrogeno e hidrocarburos, la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape porta las partfculas 51 y 52 de catalizador de metales preciosos. Para retener el producto intermedio reductor producido R-NCO o R-NH2 dentro del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, se forma la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica alrededor del catalizador 51 y 52 de metales preciosos. Debido a la accion de reduccion del producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 que se retiene sobre la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica, se reduce el NOx. El periodo del cambio de concentracion de hidrocarburos se hace el periodo necesario para continuar con la produccion del producto intermedio reductor R- NCO o R-NH2. A este respecto, en el ejemplo mostrado en la figura 4, el intervalo de inyeccion es de 3 segundos.
Si el periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos, es decir, el periodo de alimentacion de los hidrocarburos HC, se hace mas largo que el intervalo predeterminado de periodo anterior, el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 desaparece de la superficie de la capa 53 basica. En este momento, el NOx activo que se produjo sobre las partfculas 51 de catalizador, tal como se muestra en la figura 7A, se difunde en la capa 53 basica en forma de iones nitrato NO3' y pasa a ser nitratos. Es decir, en este momento, el NOx en los gases de escape se absorbe en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica.
Por otro lado, la figura 7B muestra el caso en el que se hace que la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape sea la relacion aire-combustible estequiometrica o rica cuando el NOx se absorbe en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica. En este caso, la concentracion de oxfgeno en los gases de escape disminuye, asf que la reaccion avanza en el sentido opuesto (NO3' ^NO2) y por consiguiente los nitratos absorbidos en la capa 53 basica pasan a ser gradualmente iones nitrato NO3" y, como se muestra en la figura 7B, se liberan de la capa 53 basica en forma de NO2. A continuacion, el NO2 liberado se reduce mediante los hidrocarburos HC y el CO contenidos en los gases de escape.
La figura 8 muestra el caso en el que se hace que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape sea temporalmente rica ligeramente antes de que se sature la capacidad de absorcion de NOx de la capa basica. Observese que, en el ejemplo que se muestra en la figura 8, el intervalo de tiempo de este control rico es de 1 minuto o mas. En este caso, el NOx que se absorbio en la capa 53 basica cuando la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape era pobre se libera de una vez y se reduce de la capa 53 basica cuando la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape se hace temporalmente rica. Por tanto, en este caso, la capa 53 basica desempena el papel de un absorbente para absorber temporalmente el NOx.
Observese que, en este momento, a veces la capa 53 basica adsorbe temporalmente NOx. Por tanto, si se usa el termino “almacenamiento” como un termino que incluye tanto absorcion como adsorcion, en este momento, la capa 53 basica desempena el papel de un agente de almacenamiento de NOx para almacenar temporalmente NOx. Es decir, en este caso, el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funciona como catalizador de almacenamiento de NOx que almacena NOx cuando la relacion aire-combustible de los gases de escape es pobre y libera el NOx almacenado cuando disminuye la concentracion de oxfgeno en los gases de escape.
La figura 9 muestra la tasa de purificacion de NOx cuando se hace que el catalizador de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx. Observese que la abscisa de la figura 9 indica la temperatura de catalizador TC del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Cuando se hace que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx, se obtiene una tasa de purificacion de NOx extremadamente elevada cuando la temperatura de catalizador TC es de 300°C a 400°C, pero cuando la temperatura de catalizador TC pasa a ser de 400°C o una temperatura mas alta, la tasa de purificacion de NOx disminuye.
De esta manera, cuando la temperatura de catalizador TC pasa a ser de 400°C o mas, la tasa de purificacion de NOx disminuye porque si la temperatura de catalizador TC pasa a ser de 400°C o mas, los nitratos se descomponen por el calor y se liberan en forma de NO2 desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Es decir, siempre que se almacene NOx en forma de nitratos, cuando la temperatura de catalizador TC es alta, es diffcil obtener una tasa de purificacion de NOx elevada. Sin embargo, en el nuevo metodo de purificacion de NOx mostrado de la figura 4 a las figuras 6A y 6B, tal como se entendera a partir de las figuras 6A y 6B, no se forman nitratos o incluso si se forman, su cantidad es extremadamente pequena, por consiguiente, como se muestra en la figura 5, incluso cuando la temperatura de catalizador TC es alta, se obtiene una alta tasa de purificacion de NOx.
Por tanto, en la presente invencion, una valvula 15 de alimentacion de hidrocarburos para alimentar hidrocarburos se dispone en el interior de un conducto de gases de escape de motor, un catalizador 13 de purificacion de gases de escape, para provocar que el NOx que esta contenido en los gases de escape y los hidrocarburos modificados reaccionen, se dispone aguas debajo de la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburos en el conducto de gases de
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escape de motor, la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape porta catalizadores 51 y 52 de metales preciosos, alrededor de los catalizadores 51 y 52 de metales preciosos, se forma una parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica, el catalizador 13 de purificacion de gases de escape tiene la propiedad de reducir el NOx que esta contenido en los gases de escape si se cambia la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo y tiene la propiedad de que aumenta la cantidad de almacenamiento del NOx que esta contenido en los gases de escape si el periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos se hace mas largo que el intervalo predeterminado, y, en el momento del funcionamiento del motor, la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se cambia a dentro del intervalo predeterminado de amplitud y dentro del intervalo predeterminado de periodo para reducir de ese modo el NOx que esta contenido en los gases de escape en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Es decir, puede decirse que el metodo de purificacion que se muestra de la figura 4 a las figuras 6A y 6B es un nuevo metodo de purificacion de NOx disenado para eliminar NOx sin formar practicamente ningun nitrato en el caso de usar un catalizador de purificacion de gases de escape que porta partfculas de catalizador de metales preciosos y forma una capa basica que puede absorber NOx. En la actualidad, cuando se usa este metodo nuevo de purificacion de NOx, los nitratos que se detectan desde la capa 53 basica pasan a tener una cantidad mucho mas pequena en comparacion con el caso en el que se hace que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx. Observese que este nuevo metodo de purificacion de NOx se denominara a continuacion “primer metodo de purificacion de NOx”.
A continuacion, haciendo referencia a las figuras 10 a 15, se explicara este primer metodo de purificacion de NOx de manera algo mas detallada.
La figura 10 muestra de manera ampliada el cambio en la relacion aire-combustible (A/F)in mostrado en la figura 4. Observese que, como se explico anteriormente, el cambio en la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior de este catalizador 13 de purificacion de gases de escape muestra simultaneamente el cambio en la concentracion de los hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Observese que, en la figura 10, AH muestra la amplitud del cambio en la concentracion de hidrocarburos HC que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, mientras que AT muestra el periodo de cambio de la concentracion de los hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Ademas, en la figura 10, (A/F)b muestra la relacion aire-combustible de base que muestra la relacion aire- combustible de los gases de combustion para generar la salida de motor. Dicho de otro modo, esta relacion aire- combustible de base (A/F)b muestra la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cuando se detiene la alimentacion de hidrocarburos. Por otro lado, en la figura 10, X muestra el lfmite superior de la relacion aire-combustible (A/F)in que se usa para producir el producto intermedio reductor sin que se almacene demasiado el NOx activo producido en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica. Para hacer que el NOx activo y los hidrocarburos modificados reaccionen y produzcan el producto intermedio reductor, la relacion aire-combustible (A/F)in ha de hacerse menor que este lfmite superior X de la relacion aire-combustible.
Dicho de otro modo, en la figura 10, X muestra el lfmite inferior de la concentracion de hidrocarburos necesaria para hacer que el NOx activo y los hidrocarburos modificados reaccionen para producir un producto intermedio reductor. Para producir el producto intermedio reductor, tiene que hacerse que la concentracion de hidrocarburos sea mas alta que este lfmite inferior X. En este caso, el que se produzca el producto intermedio reductor se determina mediante la relacion de la concentracion de oxfgeno y la concentracion de hidrocarburos alrededor del NOx activo, es decir, la relacion aire-combustible (A/F)in. El lfmite superior X de la relacion aire-combustible que es necesaria para producir el producto intermedio reductor se denominara a continuacion “relacion aire-combustible minima solicitada”.
En el ejemplo mostrado en la figura 10, la relacion aire-combustible minima solicitada X es rica, por tanto, en este caso, para formar el producto intermedio reductor, la relacion aire-combustible (A/F)in se convierte instantaneamente en la relacion aire-combustible minima solicitada X o menos, es decir, rica. A diferencia de esto, en el ejemplo mostrado en la figura 11, la relacion aire-combustible minima solicitada X es pobre. En este caso, la relacion aire- combustible (A/F)in se mantiene pobre mientras que se reduce periodicamente la relacion aire-combustible (A/F)in para asf formar el producto intermedio reductor.
En este caso, el que la relacion aire-combustible minima solicitada X se haga rica o se haga pobre depende de la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. En este caso, el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, por ejemplo, se hace mas fuerte en cuanto a su fuerza de oxidacion si se aumenta la cantidad portada de las partfculas 51 de catalizador de metales preciosos y se hace mas fuerte en cuanto a su fuerza de oxidacion si se aumenta la acidez. Por tanto, la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cambia debido a la cantidad portada o la fuerza de la acidez del metal 51 precioso.
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Ahora, si se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion elevada, tal como se muestra en la figura 11, si se mantiene la relacion aire-combustible (A/F)in pobre mientras periodicamente se reduce la relacion aire-combustible (A/F)in, los hidrocarburos acaban oxidandose por completo cuando se reduce la relacion aire-combustible (A/F)in. Como resultado, ya no puede producirse el producto intermedio reductor. A diferencia de esto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion elevada, tal como se muestra en la figura 10, si se hace que la relacion aire-combustible (A/F)in sea periodicamente rica, cuando la relacion aire-combustible (A/F)in se hace rica, los hidrocarburos no se oxidaran por completo, sino que se oxidaran parcialmente, es decir, los hidrocarburos se modificaran, por consiguiente se producira el producto intermedio reductor. Por tanto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion elevada, la relacion aire-combustible minima solicitada X tiene que hacerse rica.
Por otro lado, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion reducida, tal como se muestra en la figura 11, si se mantiene la relacion aire-combustible (A/F)in pobre mientras periodicamente se reduce la relacion aire-combustible (A/F)in, los hidrocarburos no se oxidaran por completo, sino que se oxidaran parcialmente, es decir, los hidrocarburos se modificaran y por consiguiente se producira el producto intermedio reductor. A diferencia de esto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion reducida, tal como se muestra en la figura 10, si se hace que la relacion aire-combustible (A/F)in sea periodicamente rica, se expulsara una gran cantidad de hidrocarburos desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape sin oxidar y por consiguiente aumentara la cantidad de hidrocarburos que se consume excesivamente. Por tanto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion reducida, la relacion aire-combustible minima solicitada X tiene que hacerse pobre.
Es decir, se aprende que la relacion aire-combustible minima solicitada X, tal como se muestra en la figura 12, ha de reducirse cuanto mayor sea la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. De este modo la relacion aire-combustible minima solicitada X se hace pobre o rica debido a la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Mas abajo, tomando como ejemplo el caso en el que la relacion aire-combustible minima solicitada X es rica, se explicara la amplitud del cambio en la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape y el periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Ahora, si la relacion aire-combustible de base (A/F)b se hace mayor, es decir, si la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos se vuelve mas alta, aumenta la cantidad de alimentacion de hidrocarburos necesaria para hacer que la relacion aire-combustible (A/F)in sea la relacion aire- combustible minima solicitada X o menos y con ello tambien aumenta la cantidad excesiva de hidrocarburos que no contribuyen a la produccion del producto intermedio reductor. En este caso, para eliminar bien el NOx, como se explico anteriormente, es necesario hacer que los hidrocarburos excesivos se oxiden. Por tanto, para eliminar bien el nOx, cuanto mayor sea la cantidad de hidrocarburos excesivos, mayor sera la cantidad de oxfgeno necesaria.
En este caso, si se eleva la concentracion de oxfgeno en los gases de escape, puede aumentarse la cantidad de oxfgeno. Por tanto, para eliminar bien el NOx, cuando la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos es alta, es necesario elevar la concentracion de oxfgeno en los gases de escape despues de alimentar los hidrocarburos. Es decir, cuanto mas alta sea la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos, mayor tendra que hacerse la amplitud de la concentracion de hidrocarburos.
La figura 13 muestra la relacion entre la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos y la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos cuando se obtiene la misma tasa de purificacion de NOx. Para obtener la misma tasa de purificacion de NOx, por la figura 13, se aprende que cuanto mas alta sea la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos, mayor tendra que hacerse la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos. Es decir, para obtener la misma tasa de purificacion de NOx, cuanto mayor sea la relacion aire-combustible de base (A/F)b, mayor tendra que hacerse la amplitud AT de la concentracion de hidrocarburos. Dicho de otro modo, para eliminar bien el NOx, cuanto menor sea la relacion aire-combustible de base (A/F)b, mas podra reducirse la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos.
A este respecto, la relacion aire-combustible de base (A/F)b se vuelve minima en el momento de una operacion de aceleracion. En este momento, si la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos es de aproximadamente 200 ppm, es posible eliminar bien el NOx. La relacion aire-combustible de base (A/F)b es normalmente mayor que el tiempo de la operacion de aceleracion. Por tanto, tal como se muestra en la figura 14, si la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos es de 200 ppm o mas, puede obtenerse una excelente tasa de purificacion de NOx.
Por otro lado, se aprende que cuando la relacion aire-combustible (A/F)b es maxima, si se hace que la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos sea 10000 ppm o asf, se obtiene una excelente tasa de purificacion de NOx. Por tanto, en la presente invencion, se hace que el intervalo predeterminado de la amplitud de la concentracion de hidrocarburos sea de 200 ppm a 10000 ppm.
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Ademas, si el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos pasa a ser mas largo, en el intervalo desde cuando se suministran hidrocarburos hasta cuando se suministran hidrocarburos la vez siguiente, la concentracion de oxfgeno alrededor del NOx activo pasara a ser mas elevada. En este caso, si el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos pasa a ser mas largo que aproximadamente 5 segundos, el NOx activo empezara a absorberse en forma de nitratos en el interior de la capa 53 basica. Por tanto, tal como se muestra en la figura 15, si el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos pasa a ser mas largo de 5 segundos aproximadamente, la tasa de purificacion de NOx disminuira. Por tanto el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos ha de hacerse 5 segundos o menos.
Por otro lado, si el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos pasa a ser aproximadamente 0,3 segundos o menos, los hidrocarburos alimentados empiezan a acumularse sobre la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, por tanto, tal como se muestra en la figura 15, si el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos pasa a ser aproximadamente 0,3 segundos o menos, la tasa de purificacion de NOx disminuye. Por tanto, en la presente invencion, el periodo del cambio de concentracion de hidrocarburos se hace desde 0,3 segundos hasta 5 segundos.
A continuacion, mientras se hace referencia a de la figura 16 a la figura 19, se explicara espedficamente el metodo de purificacion de NOx cuando se hace que el catalizador de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx. En la presente invencion, el metodo de purificacion de NOx en el caso de hacer que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como un catalizador de almacenamiento de NOx se denominara como “el segundo metodo de purificacion de NOx”.
La figura 16 muestra un diagrama en el tiempo del momento cuando se retira NOx mediante el segundo metodo de purificacion. En el segundo metodo de purificacion de NOx, cuando la cantidad de NOx almacenado XNOX que esta almacenado en la capa 53 basica supera una cantidad permisible predeterminada MAX, la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace temporalmente rica. Si la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape se hace rica, el NOx que se almacena en la capa 53 basica cuando la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape es pobre, se libera todo de una vez y se reduce desde la capa 53 basica. Debido a esto, se elimina el NOx.
La cantidad de NOx almacenado XNOX se calcula, por ejemplo, a partir de la cantidad de NOx que se expulsa desde el motor. En esta realizacion segun la presente invencion, la cantidad de NOx expulsado NOXA de NOx que se expulsa desde el motor por unidad de tiempo se almacena como funcion de la cantidad de inyeccion Q y velocidad del motor N en forma de un mapa tal como se muestra en la figura 17 de antemano en la ROM 32. La cantidad de NOx almacenado XNOX se calcula a partir de la cantidad de NOx expulsado NOXA. En este caso, tal como se explico antes, el periodo en el que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape se hace rica es habitualmente de 1 minuto o mas.
En este segundo metodo de purificacion de NOx, tal como se muestra en la figura 18, en una camara de combustion 2, un inyector 3 de combustible inyecta combustible adicional WR ademas del combustible para uso de combustion Q de modo que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace rica. Observese que, en la figura 18, la abscisa indica el angulo del ciguenal. Este combustible adicional WR se inyecta con una temporizacion a la que se quemara, pero no aparecera como salida del motor, es decir, ligeramente antes de ATDC90° tras el punto muerto superior de compresion. Esta cantidad de combustible WR se almacena como funcion de la cantidad de inyeccion Q y velocidad del motor N en forma de un mapa tal como se muestra en la figura 19 de antemano en la ROM 32. Evidentemente, en este caso, tambien es posible hacer que aumente la cantidad de alimentacion de hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo para asf hacer la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape rica.
Ahora, volviendo de nuevo a la explicacion del primer metodo de purificacion de NOx, para usar el primer metodo de purificacion de NOx para eliminar el NOx bien tal como se explico antes, la amplitud AH y periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos han de controlarse de manera adecuada. Es decir, para usar el primer metodo de purificacion de NOx para eliminar bien el NOx, la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape ha de hacerse la relacion aire-combustible minima solicitada X o menos mediante el control de la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos y mediante el control del periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos a de 0,3 segundos a 5 segundos.
En este caso, en la presente invencion, la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos se controla controlando la cantidad de inyeccion de hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo, mientras el periodo AT del cambio de concentracion de hidrocarburos se controla controlando el periodo de inyeccion de hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo. Observese que, en este caso, la cantidad de inyeccion de hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo puede controlarse cambiando al menos uno del tiempo de inyeccion de hidrocarburos o presion de inyeccion desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo.
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Haciendo referencia a la figura 6A y la figura 6B, tal como se explico anteriormente, en el primer metodo de
purificacion de NOx, se forma NOx activo en el estado en el que los gases de escape que fluyen al interior del
catalizador 13 de purificacion de gases de escape son ricos en oxfgeno. Al tener el NOx activo retenido sobre la superficie de la capa 53 basica, el NOx que esta contenido en los gases de escape puede eliminarse. Alimentando hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo, se producen hidrocarburos de tipo radical. Ademas, al hacer que reaccionen los hidrocarburos de tipo radical y el NOx activo, se produce un producto intermedio reductor. Al hacer que el producto intermedio reductor producido y el NOx activo reaccionen, el NOx se reduce a nitrogeno.
A este respecto, existe un lfmite para la capacidad de retencion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape que retiene el NOx en los gases de escape sobre la superficie de la capa basica. Si la capacidad de
retencion pasa a ser mas pequena, el NOx ya no puede eliminarse suficientemente de los gases de escape. En la
presente realizacion, se estima la capacidad de retencion para retener el NOx en los gases de escape sobre la superficie de la capa basica del catalizador de purificacion de gases de escape y, cuando la capacidad de retencion estimada se hace menor que un valor de determinacion predeterminado de la capacidad de retencion, se realiza un control para hacer que aumente la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape. En la presente realizacion, se alimentan hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo para hacer que aumente la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape.
Por ejemplo, existe un lfmite para la cantidad de NOx activo retenido del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Cuanto mayor es la cantidad de NOx activo retenido, menor es la velocidad de retencion del NOx que esta contenido en los gases de escape, es decir, la velocidad de retencion de NOx disminuye. Si la velocidad de retencion de NOx disminuye, la cantidad de NOx que no puede retenerse en el catalizador de purificacion de gases de escape y pasa a traves del catalizador de purificacion de gases de escape aumenta. De este modo, si la velocidad de retencion de NOx disminuye, la tasa de purificacion de NOx disminuye.
El catalizador 13 de purificacion de gases de escape en la presente realizacion tiene una cantidad de NOx maxima que puede retener por unidad de tiempo, es decir, una velocidad retenible. Es decir, la velocidad retenible es la velocidad maxima mediante la cual el NOx en los gases de escape puede retenerse sobre la superficie de la capa basica del catalizador de purificacion de gases de escape. La velocidad retenible depende del estado del catalizador de purificacion de gases de escape, el estado de funcionamiento del cuerpo de motor, y otros aspectos del estado de funcionamiento del motor de combustion interna.
En el control operacional del sistema de purificacion de gases de escape en la presente realizacion, la velocidad retenible se estima durante el periodo de tiempo en que se esta realizando el primer metodo de purificacion de NOx. La velocidad retenible estimada se usa como base para estimar la capacidad de retencion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. La capacidad de retencion estimada se usa como base para establecer la temporizacion para la alimentacion de hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo. Se realiza un control para alimentar hidrocarburos desde la valvula 15 de alimentacion de hidrocarburo y provocar que el producto intermedio reductor y el NOx activo retenido reaccionen para asf eliminar el NOx que esta retenido en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
La capacidad de retencion de NOx del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, por ejemplo, incluye la tasa de purificacion de NOx del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. En primer lugar, se explicara el control para la alimentacion de hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo cuando el NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape ya no puede eliminarse mediante una tasa de purificacion predeterminada.
La figura 20 es un diagrama de flujo de control operacional de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna en la presente realizacion. El control que se muestra en la figura 20 puede realizarse por ejemplo repetidamente cada intervalo de tiempo predeterminado.
En la etapa 101, se estima la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo. En la presente realizacion, la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo pasa a ser igual a la cantidad de NOx NOXA que se expulsa desde el cuerpo de motor por unidad de tiempo. Por este motivo, la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape 3 por unidad de tiempo puede estimarse, por ejemplo, mediante un mapa que se muestra en la figura 17 como funcion de la velocidad del motor N y la cantidad de combustible de inyeccion Q en una camara de combustion.
En la etapa 102, se establece la velocidad de retencion solicitada VHR para eliminar el NOx que esta contenido en los gases de escape mediante una tasa de purificacion deseada o mas. Cuando el catalizador 13 de purificacion de gases de escape tiene una velocidad de retencion de NOx de la velocidad de retencion solicitada VHR o mas, puede eliminar el NOx mediante la tasa de purificacion deseada o mas. En la presente realizacion, la velocidad de retencion solicitada VHR puede establecerse multiplicando la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de
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purificacion de gases de escape por unidad de tiempo por una tasa de purificacion predeterminada. Por ejemplo, cuando la tasa de purificacion de NOx que se solicita es del 80%, puede establecerse la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior por unidad de tiempo multiplicada por 0,8 para la velocidad de retencion solicitada VHR.
A continuacion, en la etapa 103, se estima la velocidad retenible VH del NOx del catalizador de purificacion de gases de escape. Es decir, se estima la cantidad de NOx maxima que puede eliminarse de los gases de escape por unidad de tiempo mediante el catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
La figura 21 es una grafica que muestra la relacion entre la cantidad de NOx activo retenido y la velocidad retenible VHB del catalizador de purificacion de gases de escape en la presente realizacion. La velocidad retenible del catalizador 13 de purificacion de gases de escape depende de la cantidad de NOx que se retiene en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, es decir, la cantidad de NOx activo retenido. Por este motivo, la cantidad de NOx activo retenido puede usarse como base para estimar la velocidad retenible VHB. Si la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW que se retiene en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape pasa a ser mayor, la capacidad para retener el NOx que esta contenido en los gases de escape pasa a ser mas pequena. Es decir, cuanto mayor es la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW, mas disminuye la velocidad retenible VHB. Observese que, el estado de cambio de la velocidad retenible con respecto a la cantidad de NOx activo retenido se determina dependiendo del tipo de catalizador de purificacion de gases de escape.
El valor de la velocidad retenible VHB puede almacenarse de antemano como funcion de la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW en, por ejemplo, la unidad 30 de control electronico. En la presente realizacion, se lee la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW que se estima cada intervalo de tiempo predeterminado. El control para estimar la cantidad de NOx activo retenido cada intervalo de tiempo predeterminado se explicara mas adelante. En este caso, la “cantidad de NOx activo retenido” puede ser, por ejemplo, el valor estimado mas recientemente. La cantidad de NOx activo retenido que esta almacenado en la unidad 30 de control electronico puede usarse como base para estimar la velocidad retenible VHB del catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
A este respecto, la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape tambien depende de aspectos del estado de funcionamiento del motor de combustion interna distintos de la cantidad de NOx activo retenido. Por ejemplo, la velocidad retenible del catalizador de purificacion de gases de escape depende de la velocidad espacial en el catalizador de purificacion de gases de escape. El sistema de purificacion de gases de escape de la presente realizacion detecta el estado de funcionamiento del motor de combustion interna y usa el estado de funcionamiento detectado del motor de combustion interna como base para corregir la velocidad retenible del NOx. En la presente realizacion, al igual que el estado de funcionamiento del motor de combustion interna, se explicaran como ejemplos la velocidad espacial y la temperatura de catalizador del catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 22 es una grafica que explica una relacion entre una velocidad espacial en un catalizador de purificacion de gases de escape y un coeficiente de correccion de la velocidad retenible. Cuando la velocidad espacial SV en el catalizador de purificacion de gases de escape es elevada, la cantidad de NOx que no se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape, sino que termina pasando a traves del mismo pasa a ser mayor. Por este motivo, cuanto mayor es la velocidad espacial SV, mas disminuye la velocidad retenible de NOx. La velocidad espacial SV, por ejemplo, puede estimarse detectando la cantidad de aire de admision GA y usando la cantidad de aire de admision detectada como base para la estimacion. La velocidad espacial estimada SV puede usarse como base para establecer el coeficiente de correccion aSV. Cuanto mayor es la velocidad espacial SV, menor es el coeficiente de correccion aSV que puede establecerse.
La figura 23 es una grafica que explica una relacion entre una temperatura de catalizador de un catalizador de purificacion de gases de escape y un coeficiente de correccion de la velocidad retenible. Si la temperatura de catalizador TC se eleva desde un estado de baja temperatura, la accion catalttica debida a las partfculas 13 de catalizador que se retienen en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape pasa a ser mas activa. Por este motivo, se promueve la oxidacion del NOx. En la region de temperatura hasta una temperatura de catalizador predeterminada TCX, como tendencia general, la velocidad retenible de NOx aumenta junto con el aumento de la temperatura. A este respecto, en la region de temperatura por encima de una temperatura de catalizador predeterminada TCX, el efecto mediante el cual la capacidad para retener el NOx activo que se produce disminuye junto con el aumento de la temperatura pasa a ser mayor. Por este motivo, en la region por encima de la temperatura de catalizador predeterminada TCX, la velocidad retenible de NOx disminuye junto con el aumento de la temperatura de catalizador TC.
El coeficiente de correccion aTC en relacion con la temperatura de catalizador TC aumenta junto con el aumento de la temperatura de catalizador TC en la region de una temperatura menor que la temperatura de catalizador TCX. En contraposicion a esto, el coeficiente de correccion aTC disminuye junto con un aumento en la temperatura de catalizador TC en la region de una alta temperatura de la temperatura de catalizador TCX o mas.
La temperatura de catalizador TC puede detectarse, por ejemplo, mediante el sensor 23 de temperatura que se dispone aguas abajo del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Es posible detectar la temperatura de
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catalizador TC y usar la temperatura de catalizador detectada TC como base para establecer el coeficiente de correccion ajo.
La relacion entre la velocidad espacial u otro parametro predeterminado que muestra un estado de funcionamiento del motor de combustion interna y el coeficiente de correccion puede almacenarse, por ejemplo, en la unidad de control electronico. Es posible detectar un parametro que muestra el estado de funcionamiento y usar el parametro detectado como base para establecer el coeficiente de correccion.
La velocidad retenible VH del NOx del catalizador de purificacion de gases de escape en la presente realizacion puede calcularse, por ejemplo, mediante la siguiente formula:
VH= asv aic VHB ... (1)
Usando el estado de funcionamiento del motor de combustion interna como base para corregir la velocidad retenible de este modo, es posible estimar la velocidad retenible de NOx de manera mas precisa. El estado de funcionamiento del motor de combustion interna no esta limitado a la velocidad espacial o la temperatura de catalizador. Puede emplearse cualquier parametro que muestra el estado de funcionamiento del motor de combustion interna. Por ejemplo, puede emplearse la velocidad del motor o la carga solicitada como estado de funcionamiento del motor de combustion interna. Ademas, en la presente realizacion, se establece el coeficiente de correccion para calcular la velocidad retenible y el coeficiente de correccion se multiplica para calcular la velocidad retenible, aunque la invencion no se limita a esto. Tambien es posible usar cualquier formula que pueda corregirse para asf corregir la velocidad retenible. Ademas, la estimacion de la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape no se limita al modo anterior. Puede usarse cualquier control para estimar la velocidad retenible de NOx.
A continuacion, se ilustrara el control para estimar la cantidad de NOx activo retenido del catalizador de purificacion de gases de escape en el primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 24 es un diagrama de flujo de control para estimar la cantidad de NOx activo retenido que se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape. El control que se muestra en la figura 24 puede realizarse repetidamente, por ejemplo, cada intervalo de tiempo predeterminado. Ademas, el control para estimar la cantidad de NOx activo retenido puede realizarse independientemente del control para alimentar hidrocarburos que se muestra en la figura 20. En la presente realizacion, la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape se usa para estimar la cantidad de NOx activo retenido.
En la etapa 111, se estima la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo. La cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo en la presente realizacion pasa a ser la misma que la cantidad de NOx que se expulsa del cuerpo de motor por unidad de tiempo.
A continuacion, en la etapa 112, se estima la velocidad retenible VH de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape. En este caso, al igual que la velocidad retenible VH de NOx por ejemplo, es posible usar la velocidad retenible VH de NOx que se estimo mas recientemente. Alternativamente, en la etapa 112, es posible estimar nuevamente la velocidad retenible VH.
A continuacion, en la etapa 113, se determina si la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo o mas. Cuando, en la etapa 113, la velocidad retenible VH es la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior por unidad de tiempo o mas, la rutina continua a la etapa 114. En este caso, es posible determinar que la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es grande y sustancialmente toda la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape.
En la etapa 114, la cantidad de NOx NOX que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo se multiplica por el tiempo transcurrido At desde el calculo anterior de la cantidad de NOx activo retenido para asf calcular la cantidad de aumento del NOx activo. Cuando se estima la cantidad de NOx activo retenido cada intervalo de tiempo predeterminado, este intervalo de tiempo puede multiplicarse por la cantidad de NOx NOXA para calcular la cantidad de aumento del NOx activo. Anadiendo la cantidad de aumento (NOXA-At) del NOx activo a la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW calculada anteriormente, es posible calcular la cantidad de NOx activo retenido actual.
Cuando, en la etapa 113, la velocidad retenible VH de NOx es menor que la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo, la rutina continua a la etapa 115. En este caso, es posible determinar que la capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es menor que la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape. Puede determinarse que al menos parte del NOx paso a traves del catalizador de purificacion de gases de escape.
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En la etapa 115, es posible multiplicar la velocidad retenible VH de NOx por el tiempo transcurrido At desde el calculo anterior de la cantidad de NOx activo retenido para calcular la cantidad de aumento (VHAt) del NOx activo. La cantidad de aumento calculada (VH At) del NOx activo puede sumarse a la cantidad de NOx activo retenido anterior ACNOXW para asf calcular la cantidad de NOx activo retenido actual ACNOXW.
En la etapa 116, la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW que se calcula mediante el calculo actual se almacena en la unidad de control electronico.
De este modo, al estimar la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW, es posible estimar la cantidad de NOx activo retenido recientemente y anadir la cantidad de NOx activo retenido recientemente a la cantidad de NOx activo retenido del calculo anterior para asf estimar la cantidad de NOx activo retenido en temporizaciones diferentes. Ademas, la estimacion de la cantidad de NOx activo retenido del catalizador de purificacion de gases de escape no se limita a este modo. Puede usarse cualquier control para estimar la cantidad de NOx activo retenido.
Haciendo referencia a la figura 20, a continuacion, en la etapa 104, se determina si la velocidad retenible VH del NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es la velocidad de retencion solicitada VHR o mas. Cuando la velocidad retenible VH del NOx es la velocidad de retencion solicitada VHR o mas, puede determinarse que el NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape se esta eliminando mediante la tasa de purificacion deseada o mas. La capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es elevada, asf que puede determinarse en el control actual no alimentar hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. En este caso, se finaliza el control operacional actual.
Cuando, en la etapa 104, la velocidad retenible VH del NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es menor que la velocidad de retencion solicitada VHR, la rutina continua a la etapa 105. En este caso, puede determinarse que la tasa de purificacion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape ha pasado a ser menor que la tasa de purificacion deseada de NOx. Es posible determinar que la capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape ha pasado a ser menor que el valor de determinacion predeterminado de la capacidad de retencion. Por este motivo, se realiza un control para alimentar hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo y eliminar el NOx activo que esta retenido en el catalizador de purificacion de gases de escape mediante reduccion.
En la etapa 105, se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburos WM que se alimenta desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. En el sistema de purificacion de gases de escape de la presente realizacion, la cantidad de NOx activo retenido del catalizador de purificacion de gases de escape se usa como base para establecer la amplitud de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape. En la presente realizacion, se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburos actual WM que corresponde a la amplitud de la concentracion de hidrocarburos. Por ejemplo, puede realizarse un control de modo que cuanto mayor es la cantidad de NOx activo que se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape, mayor es la cantidad de alimentacion de hidrocarburos al conducto de gases de escape de motor.
En la presente realizacion, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos se establece de modo que sustancialmente todo el NOx activo que se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape puede eliminarse. La cantidad de alimentacion de hidrocarburos no se limita a esto, sino que es posible establecer la cantidad de alimentacion de hidrocarburos para permitir la eliminacion de al menos parte del NOx que se retiene mediante el catalizador de purificacion de gases de escape. Sin embargo, si la cantidad de alimentacion de hidrocarburos es demasiado pequena, como se explico anteriormente, la concentracion de hidrocarburos en los gases de escape pasara a ser mas pequena y todos los hidrocarburos alimentados terminaran oxidandose. Por este motivo, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos que se alimentan en el conducto de gases de escape de motor puede establecerse a una cantidad mediante la cual al menos parte de los hidrocarburos alimentados se oxidan parcialmente.
En el sistema de purificacion de gases de escape de la presente realizacion, la cantidad de NOx activo retenido se usa como base para establecer la cantidad de alimentacion de hidrocarburos. Ademas, se detecta el estado de funcionamiento del motor de combustion interna, y el estado de funcionamiento detectado se usa como base para corregir la amplitud de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape. En la presente realizacion, se corrige la cantidad de alimentacion de hidrocarburos actual. Por ejemplo, la eficiencia de produccion del producto intermedio reductor cambia segun el estado de funcionamiento del motor de combustion interna. Por tanto, en la presente realizacion, el estado de funcionamiento del motor de combustion interna se usa como base para establecer un coeficiente de correccion, y una cantidad de alimentacion de hidrocarburo de referencia se multiplica por el coeficiente de correccion para corregir la cantidad de alimentacion de hidrocarburos. En la presente realizacion, al igual que el estado de funcionamiento del motor de combustion interna, la concentracion de oxfgeno de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape y la velocidad espacial en el catalizador de purificacion de escape se explican como ejemplos.
La figura 25 es una grafica que explica una relacion de una cantidad de alimentacion de hidrocarburo con respecto a una cantidad de NOx activo retenido que se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape. Cuanto mayor es la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW, mas posible es establecer la cantidad de alimentacion de
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hidrocarburo WMB que se alimenta al catalizador de purificacion de gases de escape para asf pasar a ser mayor. Es posible almacenar valores de la cantidad de alimentacion de hidrocarburo como funcion de la cantidad de NOx activo retenido de antemano en la unidad de control electronico. La cantidad de NOx activo retenido, por ejemplo, puede ser una cantidad lefda que se calcula cada intervalo predeterminado. La cantidad de NOx activo retenido puede usarse como base para establecer la cantidad de alimentacion de hidrocarburo de referencia WMB.
La figura 26 es una grafica que explica una relacion de un coeficiente de correccion con respecto a una concentracion de oxfgeno de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape cuando se calcula la cantidad de alimentacion de hidrocarburo. Tal como se explico antes, si la concentracion de oxfgeno D de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape aumenta (la relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de catalizador de purificacion de gases de escape pasa a ser mayor), la cantidad de alimentacion de hidrocarburos necesaria para obtener una tasa de purificacion predeterminada pasa a ser mayor.
En la presente realizacion, se detecta la concentracion de oxfgeno D que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape y la concentracion de oxfgeno D se usa como base para establecer un coeficiente de correccion Pd para cuando se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburo. En la estimacion de la concentracion de oxfgeno D de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape, por ejemplo, es posible almacenar un mapa de la concentracion de oxfgeno como funcion de la velocidad del motor y cantidad de combustible de inyeccion en una camara de combustion de antemano en la unidad de control electronico. Es posible detectar la velocidad del motor y cantidad de combustible de inyeccion de modo que se estima la concentracion de oxfgeno D de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de purificacion de gases de escape. Alternativamente, por ejemplo, estableciendo tambien un sensor de relacion aire-combustible en el conducto de gases de escape de motor en un lado aguas arriba con respecto al catalizador de purificacion de gases de escape, es posible estimar la concentracion de oxfgeno que esta contenida en los gases de escape.
La figura 27 es una grafica que explica una relacion de un coeficiente de correccion con respecto a una velocidad espacial cuando se calcula la cantidad de alimentacion de hidrocarburo. Cuanto mayor es la velocidad espacial SV en el catalizador de purificacion de gases de escape, mayor es la cantidad de hidrocarburos que pasa a traves del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Por este motivo, para obtener una tasa de purificacion predeterminada de NOx, puede realizarse una correccion de modo que cuanto mayor es la velocidad espacial SV, mayor se hace la cantidad de alimentacion de hidrocarburo. Cuanto mayor es la velocidad espacial SV, mayor es el coeficiente de correccion Psv que puede establecerse. Es posible estimar la velocidad espacial SV y usar la velocidad espacial estimada SV como base para establecer el coeficiente de correccion Psv grande. La velocidad espacial SV, por ejemplo, puede estimarse basandose en la cantidad de aire de admision GA.
Las relaciones entre los estados de funcionamiento del motor de combustion interna y coeficientes de correccion que se muestran en la figura 26 y la figura 27 pueden almacenarse de antemano en la unidad de control electronico. En la presente realizacion, se establece una cantidad de alimentacion de hidrocarburo de referencia WM. Ademas, se establecen un coeficiente de correccion Pd y coeficiente de correccion Psv. A continuacion, se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburos WM que se alimentan desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. En el sistema de purificacion de gases de escape en la presente realizacion, puede usarse la siguiente formula para establecer la cantidad de alimentacion de hidrocarburos WM que se alimentan desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo.
WM= Pd Psv MWB ... (2)
Al usar el estado de funcionamiento del motor de combustion interna como base para corregir la cantidad de alimentacion de hidrocarburos de este modo, es posible evitar que los hidrocarburos que se alimentan pasen a ser insuficientes o excesivos. Los estados de funcionamiento del motor de combustion interna para la correccion cuando se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburos no se limitan a la concentracion de oxfgeno de los gases de escape y la velocidad espacial. Puede seleccionarse cualquier estado de funcionamiento del motor de combustion interna.
Por ejemplo, a veces los hidrocarburos que se alimentan desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo se depositan sobre las paredes del tubo de gases de escape. La cantidad de deposicion de hidrocarburos depende, por ejemplo, de la temperatura del tubo de gases de escape y el caudal en el interior del tubo de gases de escape. Cuanto menor es la temperatura del tubo de gases de escape, mayor es la cantidad de deposicion de hidrocarburos. Ademas, cuanto menor es el caudal en el interior del tubo de gases de escape, mayor es la cantidad de deposicion de hidrocarburos. Por este motivo, es posible estimar la temperatura del tubo de gases de escape y el caudal en el interior del tubo de gases de escape y usar la temperatura y caudal estimados como base para establecer un coeficiente de correccion relacionado con la cantidad de deposicion de hidrocarburos. Alternativamente, es posible estimar la cantidad de deposicion de hidrocarburos en el tubo de gases de escape y usar la cantidad de deposicion estimada como base para establecer el coeficiente de correccion.
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Alternativamente, al igual que el estado de funcionamiento del motor de combustion interna, puede mencionarse la temperatura de catalizador del catalizador de purificacion de gases de escape. Cuanto mayor es la temperatura de catalizador, mayor es el coeficiente de correccion que puede establecerse. Cuando la temperatura de catalizador es baja, los hidrocarburos que fluyen al interior se depositan sobre las superficies de los conductos del catalizador de purificacion de gases de escape mediante los cuales se forman atmosferas ricas locales. Por este motivo, es posible eliminar de manera eficiente el NOx incluso con una pequena cantidad de alimentacion de hidrocarburos. Por otro lado, si la temperatura de catalizador pasa a ser mas elevada, la cantidad de hidrocarburos depositados pasa a ser mas pequena, asf que la cantidad de alimentacion de hidrocarburos puede corregirse para aumentarla.
Haciendo referencia a la figura 20, en la etapa 105, se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburos WM, entonces, en la etapa 106, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos establecida se usa para alimentar hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. Al alimentar hidrocarburos al catalizador de purificacion de gases de escape, es posible eliminar NOx del catalizador de purificacion de gases de escape.
A continuacion, en la etapa 107, se reestablece la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW del catalizador de purificacion de gases de escape. En la presente realizacion, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos que se alimentan desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo se establece a una cantidad mediante la cual puede eliminarse sustancialmente todo el NOx activo que se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape. Por este motivo, en la presente realizacion, se realiza un control para hacer cero la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW del catalizador de purificacion de gases de escape.
De este modo, en el sistema de purificacion de gases de escape de la presente realizacion, la cantidad de NOx activo retenido se usa como base para establecer la cantidad de alimentacion de hidrocarburos. Mediante este control, es posible evitar que la cantidad de alimentacion de hidrocarburo pase a ser demasiado pequena y por tanto que el NOx activo que se retiene en el catalizador de purificacion de gases de escape no pueda reducirse ya suficientemente o evitar que la cantidad de alimentacion de hidrocarburos pase a ser demasiado grande y por tanto se consuman hidrocarburos excesivamente. La cantidad de alimentacion de hidrocarburos que se alimentan al catalizador de purificacion de gases de escape no se limita a esto. Tambien pueden alimentarse hidrocarburos mediante una cantidad predeterminada. En este caso, al igual que la cantidad de disminucion de la cantidad de NOx activo retenido en la etapa 107, por ejemplo, puede emplearse una cantidad predeterminada.
Observese que, el control que se muestra en la figura 20 puede realizarse mientras que se conmuta de manera adecuada el orden de las etapas 101 y 102 y la etapa 103. Alternativamente, las etapas 101 y 102 y la etapa 103 pueden realizarse simultaneamente.
La figura 28 muestra un diagrama en el tiempo del momento en que se usa el control operacional de la presente realizacion para eliminar NOx en el primer metodo de purificacion de NOx. Hasta el momento tx, el motor de combustion interna se hace funcionar mediante una carga de motor de una carga elevada y mediante una velocidad del motor de una velocidad elevada. Desde el tiempo tx en adelante, el motor de combustion interna se hace funcionar mediante una carga baja y una velocidad baja. Al realizar el control operacional del sistema de purificacion de gases de escape en la presente realizacion, cuando se hace funcionar mediante una carga elevada y una velocidad elevada, el periodo de alimentacion cuando se alimentan hidrocarburos al conducto de gases de escape de motor pasa a ser mas corto y, ademas, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos por alimentacion pasa a ser mayor. Por otro lado, cuando se hace funcionar mediante una carga baja y una velocidad baja, el periodo de alimentacion en el tiempo de alimentacion de los hidrocarburos pasa a ser mas largo y, ademas, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos por alimentacion pasa a ser mas pequena.
En el ejemplo de funcionamiento de la figura 28, la velocidad retenible de NOx y la velocidad de retencion solicitada se usan como base para establecer la temporizacion para la alimentacion de hidrocarburos. Por este motivo, la cantidad de NOx activo retenido cuando se alimentan hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo cambia segun el estado de funcionamiento del motor de combustion interna. Ademas, si se hace funcionar el motor de combustion interna, la tasa de purificacion de NOx disminuye gradualmente. En la presente realizacion, cuando la tasa de purificacion de NOx pasa a ser la tasa de purificacion de NOx solicitada, se alimentan hidrocarburos al conducto de gases de escape de motor. Al alimentar hidrocarburos al interior del conducto de gases de escape de motor, la tasa de purificacion de NOx puede restablecerse. En la presente realizacion, la tasa de purificacion de NOx puede restablecerse a sustancialmente el 100%.
De este modo, el sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna en la presente realizacion puede eliminar de manera estable NOx mediante una tasa de purificacion de la tasa de purificacion deseada de NOx o mas. Ademas, realizando el control operacional en la presente realizacion, es posible mantener baja la alimentacion excesiva de hidrocarburos.
En el control operacional mencionado anteriormente, la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape se usa como base para establecer la temporizacion para la alimentacion de hidrocarburos. Ademas, en el control operacional mencionado anteriormente, la velocidad de retencion de NOx real del catalizador de purificacion de gases de escape se usa como base para establecer la temporizacion para la alimentacion de
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hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. Por ejemplo, en la etapa 113 del control operacional que se muestra en la figura 24, si la velocidad retenible VH del NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo o mas, la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape es igual a la velocidad de retencion de NOx real. Alternativamente, en la etapa 113, si la velocidad de retencion de NOx VH es menor que la cantidad de NOx NOXA que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo, la velocidad retenible Vh de NOx es igual a la velocidad de retencion de NOx real. De este modo, en la presente realizacion, la velocidad de retencion de NOx real puede usarse como base para establecer la temporizacion para la alimentacion de hidrocarburos al conducto de gases de escape de motor. La estimacion de la velocidad de retencion de NOx real no se limita a esto. Puede usarse cualquier control para estimar la velocidad de retencion de NOx real.
En el control operacional mencionado anteriormente, al igual que la capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape, se emplea la tasa de purificacion de NOx, aunque la invencion no se limita a esto. Es posible emplear cualquier variable relacionada con la capacidad de retencion del NOx. Por ejemplo, al igual que la capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape, es posible mencionar la cantidad de NOx restante que puede retenerse mediante el catalizador de purificacion de gases de escape. Es posible discernir que cuanto menor es la cantidad de NOx restante que puede retenerse, menor es la capacidad de retencion de NOx. Por este motivo, por ejemplo, es posible estimar la cantidad de NOx retenida que se retiene en la superficie de la capa basica y, cuando la cantidad de NOx retenida estimada supera un valor de determinacion predeterminado de la cantidad de NOx retenida, determinar que la capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape es menor que el valor de determinacion de la capacidad de retencion.
Alternativamente, al igual que la capacidad de retencion de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape, es posible mencionar la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape. En el control operacional mencionado anteriormente, la tasa de purificacion de NOx solicitada se usa como base para establecer el valor de determinacion de la velocidad retenible, aunque la invencion no se limita a esto. Es posible establecer un valor fijo como valor de determinacion de la velocidad retenible de antemano. Por ejemplo, es posible estimar la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape y, cuando la velocidad retenible se hace menor que el valor de determinacion predeterminado de la velocidad retenible, determinar que la capacidad de retencion del catalizador de purificacion de gases de escape ha pasado a ser menor que el valor de determinacion de la capacidad de retencion.
Ademas, en el control operacional mencionado anteriormente, se estiman valores instantaneos de la velocidad retenible de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape en temporizaciones diferentes para asf establecer la temporizacion para alimentar hidrocarburos en el interior del conducto de gases de escape de motor, aunque la invencion no se limita a esto. Tambien es posible usar el valor promedio o valor acumulado de velocidades retenibles en un periodo de tiempo predeterminado pasado para establecer la temporizacion para alimentar hidrocarburos en el interior del conducto de gases de escape de motor.
A continuacion, se explicara un ejemplo que usa un valor promedio de velocidades retenibles en un periodo de tiempo predeterminado pasado para asf establecer la temporizacion para alimentar hidrocarburos al conducto de gases de escape de motor. Observese que, incluso cuando se usa un valor acumulado de las velocidades retenibles, de manera similar puede realizarse un control sustituyendo el valor promedio por el valor acumulado.
La figura 29 muestra un diagrama de flujo de otro control operacional de un motor de combustion interna en la presente realizacion. En otro control operacional de la presente realizacion, se estima la cantidad promedio de NOx que fluye al interior del catalizador de purificacion de gases de escape en un periodo de tiempo predeterminado y se establece una velocidad de retencion solicitada promedio para el periodo de tiempo predeterminado. Ademas, se estima la velocidad retenible promedio del catalizador de purificacion de gases de escape para su determinacion.
En la etapa 121, se estima el promedio de las cantidades de NOx que se expulsan por unidad de tiempo desde el cuerpo de motor, es decir, la cantidad promedio de NOxNOXAMA. En la presente realizacion, las cantidades de NOx que se expulsan desde el cuerpo de motor por unidad de tiempo se promedian a lo largo de un periodo de tiempo que se extiende hacia atras desde el punto de tiempo actual estableciendo una longitud de tiempo predeterminada. La cantidad de NOx que se expulsa desde el cuerpo de motor se almacena en cada punto de tiempo, y las Cantidades de NOx almacenado se promedian. El metodo para calcular la cantidad promedio de NOx NOXAMA no se limita a esto. Puede usarse cualquier control para promediar la cantidad de NOx en un periodo de tiempo predeterminado pasado. Por ejemplo, las cantidades de NOx pueden promediarse en un numero de calculos predeterminado pasado.
En la etapa 122, se establece la velocidad de retencion solicitada promedio VHRMA. La velocidad de retencion solicitada promedio VHRMA puede establecerse multiplicando la cantidad promedio de NOx NOXAMA que se calcula en la etapa 121 con la tasa de purificacion deseada de NOx.
En la etapa 123, se estima la velocidad retenible promedio VHMA de NOx del catalizador de purificacion de gases de
5
10
15
20
25
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65
escape. En la presente realizacion, se lee la velocidad retenible promedio VHMA que esta almacenada en la unidad de control electronico.
La figura 30 muestra un diagrama de flujo que estima la velocidad retenible promedio en otro control operacional en la presente realizacion. El control que se muestra en la figura 30 puede realizarse repetidamente por ejemplo cada intervalo de tiempo predeterminado.
En la etapa 131, se lee la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW en la temporizacion actual. En la etapa 132, se estima la velocidad retenible VH actual de NOx del catalizador de purificacion de gases de escape. A continuacion, en la etapa 133, se leen las velocidades retenibles VH que se calcularon en un periodo de tiempo predeterminado pasado.
En la etapa 134, las velocidades retenibles VH lefdas de un periodo de tiempo predeterminado y la velocidad retenible Vh que se calcula en el calculo actual se usan para calcular la velocidad retenible promedio VHMA. En la etapa 135, la velocidad retenible promedio VHMA calculada se almacena en la unidad de control electronico.
De este modo, las velocidades retenibles que se estiman en temporizaciones diferentes pueden usarse como base para estimar la velocidad retenible promedio VHMA en un periodo de tiempo predeterminado pasado.
Haciendo referencia a la figura 29, en la etapa 123, se estima la velocidad retenible promedio VHMA, entonces la rutina continua a la etapa 124. En la etapa 124, se determina si la velocidad retenible promedio VHMA es la velocidad de retencion solicitada promedio VHRMA o mas. Cuando, en la etapa 124, la velocidad retenible promedio VHMA es la velocidad de retencion solicitada promedio VHRMA o mas, es posible determinar que la capacidad de retencion es suficiente. Cuando la velocidad retenible promedio VHMA es menor que la velocidad de retencion solicitada promedio VHRMA, la rutina continua a la etapa 125.
En la etapa 125, se establece la cantidad de alimentacion de hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. En la etapa 126, se alimentan hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo. En la etapa 127, se restablece la cantidad de NOx activo retenido ACNOXW del catalizador de purificacion de gases de escape. La etapa 125 a la etapa 127 puede realizarse mediante un control similar al de la etapa 105 a la etapa 107 del control operacional que se muestra en la figura 20 de la presente realizacion.
De este modo, en otro control operacional del sistema de purificacion de gases de escape en la presente realizacion, el control puede realizarse usando la velocidad retenible promedio de NOx en un periodo de tiempo predeterminado. Al realizar este control, es posible reducir los efectos del error que ocurre cuando se estima la velocidad retenible de NOx etc., los efectos del error de medicion cuando se detecta el estado de funcionamiento del motor de combustion interna, los efectos de instantes de fluctuacion del estado de funcionamiento del motor de combustion interna, etc. Como resultado, es posible hacer que aumente la estabilidad de eliminacion de NOx.
En la presente realizacion, se dispone una valvula de alimentacion de hidrocarburo en el conducto de gases de escape de motor y se alimentan hidrocarburos desde la valvula de alimentacion de hidrocarburo para asf alimentar hidrocarburos al catalizador de purificacion de gases de escape, aunque la invencion no se limita a esto. Puede usarse cualquier dispositivo o control para alimentar hidrocarburos al catalizador de purificacion de gases de escape.
Observese que, las realizaciones anteriores pueden combinarse de manera adecuada. Ademas, el control operacional anterior puede conmutarse de manera adecuada en orden siempre que se mantengan las acciones y funciones.
En las figuras anteriores, a las mismas partes o partes equivalentes se les asignan los mismos numeros de referencia. Observese que, las realizaciones anteriores son ilustraciones y no limitan la invencion. Ademas, las realizaciones incluyen cambios que se muestran en las reivindicaciones.
Lista de numeros de referencia
2 camara de combustion 8 detector de aire de admision
13 catalizador de purificacion de gases de escape
14 filtro de partfculas
15 valvula de alimentacion de hidrocarburo 50 soporte de catalizador
51, 52 partfculas de catalizador 53 capa basica
5 54 parte superficial de flujo de gases de escape

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
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    65
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna en el que un catalizador (13) de purificacion de gases de escape para provocar una reaccion entre NOx que esta contenido en gases de escape e hidrocarburos modificados esta dispuesto en el interior de un conducto de gases de escape de motor, una superficie de flujo de gases de escape del catalizador (13) de purificacion de gases de escape porta catalizadores (51, 52) de metales preciosos para generar los hidrocarburos modificados, y una superficie de una capa (53) basica formada sobre la superficie de flujo de gases de escape forma una parte (54) de superficie de flujo de gases de escape basica alrededor de los catalizadores (51, 52) de metales preciosos,
    en el que el catalizador (13) de purificacion de gases de escape tiene la propiedad de reducir NOx que esta contenido en gases de escape si una concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape se cambia dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo, y tiene la propiedad de aumentar la cantidad de almacenamiento de NOx que esta contenido en los gases de escape si un periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos se hace mas largo que el intervalo predeterminado, y
    el sistema estima una capacidad de retencion para retener NOx en los gases de escape en la parte (54) de superficie de flujo de gases de escape basica del catalizador (13) de purificacion de gases de escape cuando se realiza un control para cambiar la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape dentro del intervalo predeterminado de amplitud y dentro del intervalo predeterminado de periodo y, cuando la capacidad de retencion se hace menor que un valor de determinacion predeterminado de la capacidad de retencion, hace que aumente la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape.
  2. 2. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que el sistema estima una velocidad retenible que es una velocidad maxima mediante la que puede retenerse NOx en los gases de escape en la parte (54) de superficie de flujo de gases de escape basica del catalizador (13) de purificacion de gases de escape, y usa la velocidad retenible como base para estimar la capacidad de retencion.
  3. 3. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 2, en el que el sistema estima una cantidad de NOx retenida que esta retenida en la parte (54) de superficie de flujo de gases de escape basica y usa una cantidad de NOx retenida estimada como base para estimar la velocidad retenible.
  4. 4. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 3, en el que el sistema detecta un estado de funcionamiento del motor de combustion interna y usa el estado de funcionamiento del motor de combustion interna como base para corregir la velocidad retenible.
  5. 5. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 2, en el que la capacidad de retencion incluye una tasa de purificacion de NOx del catalizador (13) de purificacion de gases de escape, y
    el sistema estima una cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo,
    usa la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo y un valor de determinacion predeterminado de la tasa de purificacion de NOx como base para establecer una velocidad de retencion solicitada, y,
    cuando la velocidad retenible se hace menor que la velocidad de retencion solicitada, determina que la capacidad de retencion ha pasado a ser menor que el valor de determinacion predeterminado de la capacidad de retencion.
  6. 6. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que el sistema estima una cantidad de NOx retenida que esta retenida en la parte (54) de superficie de flujo de gases de escape basica y,
    cuando una cantidad de NOx retenida estimada supera un valor de determinacion predeterminado de la cantidad de NOx retenida, determina que la capacidad de retencion ha pasado a ser menor que el valor de determinacion de la capacidad de retencion.
  7. 7. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que el sistema estima una cantidad de NOx retenida que esta retenida en la parte (54) de superficie
    de flujo de gases de escape basica y usa una cantidad de NOx retenida estimada como base para establecer la amplitud de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape.
    5 8. Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 7,
    en el que el sistema detecta un estado de funcionamiento del motor de combustion interna y usa el estado de funcionamiento del motor de combustion interna como base para corregir la amplitud de la concentracion de hidrocarburos que fluye al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape.
    10 9.
    15
  8. 10.
    20 11.
  9. 12.
    25
    Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que al hacer reaccionar el NOx que esta contenido en los gases de escape y los hidrocarburos modificados en el interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape, se produce un producto intermedio reductor que contiene nitrogeno e hidrocarburos, y el periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos es un periodo requerido para la produccion continuada del producto intermedio reductor.
    Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 9, en el que el periodo de cambio de la concentracion de hidrocarburos es desde 0,3 segundos o mas hasta dentro de 5 segundos.
    Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que el catalizador (51, 52) de metales preciosos esta compuesto por al menos uno de rodio Rh y paladio Pd y de platino Pt.
    Sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que la capa (53) basica que esta formada sobre la superficie de flujo de gases de escape contiene un metal alcalino o metal alcalinoterreo o tierra rara o metal que puede donar electrones al NOx.
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