ES2693018T3

ES2693018T3 - Procedimiento de regeneración de un filtro de partículas durante el funcionamiento de un motor de combustión interna.

Info

Publication number: ES2693018T3
Application number: ES15701475.4T
Authority: ES
Inventors: Ralf MÜLLER
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2018-12-07
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: EP3114332A1; CN106460626B; EP3114332B1; US20170067384A1; US10221744B2; DE102014203408A1; WO2015128053A1; CN106460626A; PL3114332T3

Abstract

Procedimiento de regeneración de un filtro de partículas (7) durante el funcionamiento de un motor de combustión interna (3), que comprende los pasos siguientes: - registrar al menos un parámetro de carga (19, 21, 23) que es característico de una carga momentánea del filtro de partículas (7), pudiendo realizarse recurrentemente una medida de regeneración activa en función del parámetro de carga (19, 21, 23); - definir una ventana de tiempo (35) para una regeneración del filtro de partículas (7); - formular un pronóstico (37) para un estado de funcionamiento del motor de combustión interna (3) a esperar dentro de la ventana de tiempo (35), - saltándose la medida de regeneración activa en un instante para el que ésta está indexada por el parámetro de carga (19, 21, 23) cuando el pronóstico (37) dentro de la ventana de tiempo (35) predice un estado de funcionamiento del motor de combustión interna (3) en el que se efectúa una regeneración del filtro de partículas (7) sin una medida de regeneración activa, - caracterizado por que se formula el pronóstico (37) registrando a lo largo de un espacio de tiempo de registro al menos un parámetro de funcionamiento del motor de combustión interna (3) que es característico de un estado de funcionamiento del mismo, determinándose con ayuda de una evolución del parámetro de funcionamiento en el espacio de tiempo de registro una carga a esperar en el motor de combustión interna (3) dentro de la ventana de tiempo (35).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de regeneracion de un filtro de partmulas durante el funcionamiento de un motor de combustion interna.

La invencion concierne a un procedimiento de regeneracion de un filtro de partmulas durante el funcionamiento de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, un aparato de control para un motor de combustion interna segun la reivindicacion 8, un motor de combustion interna segun la reivindicacion 9 y un vehmulo automovil segun la reivindicacion 11.

En los motores de combustion interna cuyo sistema de tratamiento posterior de gas de escape presenta un filtro de partmulas, existe generalmente el problema de que este se puede obstruir en presencia de una alta proporcion de marcha en vado o de carga debil del motor de combustion interna, ya que en estas zonas del funcionamiento el gas de escape del motor de combustion interna esta demasiado frio para quemar el hollm acumulado en el filtro de partmulas y regenerar este. Por tanto, se registra tfpicamente al menos un parametro de carga que es caractenstico de una carga momentanea del filtro de partmulas, realizandose recurrentemente una medida de regeneracion activa en funcion del parametro de carga. El termino “medida de regeneracion activa” alude a que se eleva activamente una temperatura, especialmente la temperatura del gas de escape, hasta un valor en el que se quema el hollm acumulado en el filtro de partmulas y se regenera asf este ultimo. Esto tiene lugar activamente por cuanto que la regeneracion no se efectua precisamente por una temperatura de gas de escape incrementada de todos modos a consecuencia de un estado de funcionamiento correspondiente del motor de combustion interna, sino que la temperatura se eleva con otras medidas adecuadas independientemente del estado de funcionamiento del motor de combustion interna. La regeneracion se realiza recurrentemente por cuanto que la carga del filtro de partmulas aumenta nuevamente despues de una regeneracion realizada, con lo que se tiene que regenerar finalmente de nuevo el filtro de partmulas. Por consiguiente, el al menos un parametro de carga fluctua tambien con la carga momentanea del filtro de partmulas.

El documento WO 2012/094646 A1 describe un procedimiento de regeneracion de un filtro de partmulas. Se parte aqrn de un estado real del filtro de partmulas en un momento actual y se hace con ayuda de datos GPS una prediccion para el futuro acerca de si se tiene que realizar una regeneracion activa del filtro de partmulas.

El documento US 2011/0088374 A1 describe tambien un procedimiento de regeneracion de un filtro de partmulas. En este caso se determina la posicion geografica de un vetuculo con ayuda de datos telemetricos. Basandose en un trazado de trayecto planeado se determina entonces un momento para la regeneracion del filtro de partmulas en el que es de esperar como suma un consumo de carburante adicional muy pequeno para la regeneracion.

Asimismo, el documento JP 2005 233156 A describe un procedimiento de regeneracion de un filtro de partmulas. Al igual que en los documentos anteriormente descritos, se retiene todavfa una regeneracion activa del filtro de partmulas cuando este filtro se ha cargado ya con una cantidad establecida de partmulas en la que dicho filtro tendna ciertamente que regenerarse de manera activa, pero resulta en base a datos telemetricos de un trazado de trayecto un estado de carga para el motor de combustion interna que conduce finalmente a que se inicie una regeneracion pasiva del filtro de partmulas.

En este modo de actuar es desventajoso el hecho de que cada posible medida de regeneracion activa, ademas del funcionamiento normal, aumenta el consumo de combustion del motor de combustion interna. A esto se anade el que una medida de regeneracion activa es superflua cuando se presenta verdaderamente o es de esperar en un tiempo muy proximo un estado de funcionamiento del motor de combustion interna en el que la temperatura del gas de escape es suficiente para regenerar tambien el filtro de partmulas sin una medida de regeneracion activa.

Por tanto, la invencion se basa en el problema de crear un procedimiento en el que no se presenten los inconvenientes citados. Asimismo, la invencion se basa en el problema de crear un aparato de control, un motor de combustion interna y un vehmulo en los que no se presenten los inconvenientes citados.

El problema se resuelve creando un procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 1. En este caso, se define una ventana de tiempo para una regeneracion del filtro de partmulas. Esta indica preferiblemente, partiendo de un instante momentaneo, un intervalo de tiempo dentro del cual debe efectuarse una regeneracion del filtro de partmulas para garantizar un funcionamiento inalterado del motor de combustion interna. Se formula un pronostico para un estado de funcionamiento a esperar dentro de la ventana de tiempo o una secuencia de estados de funcionamiento a esperar del motor de combustion interna. Se omite la medida de regeneracion activa en un instante para el que esta esta verdaderamente indexada por el parametro de carga cuando el pronostico prediga dentro de la ventana de tiempo un estado de funcionamiento del motor de combustion interna en el que se efectua una regeneracion del filtro de partmulas sin una medida de regeneracion activa. Por consiguiente, se salta o se omite la medida de regeneracion activa a realizar verdaderamente en este instante debido a que es de esperar por el pronostico que el motor de combustion interna prediga dentro de una ventana de tiempo admisible para la regeneracion del filtro de partmulas un estado de funcionamiento en el que la temperatura del gas de escape es suficientemente alta para quemar el hollm acumulado en el filtro de partmulas y regenerar asf este ultimo, sin que se

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requiera la medida de regeneracion activa. De esta manera, se evita una regeneracion activa en sf innecesaria, lo que contribuye al ahorro de combustible.

En una forma de realizacion preferida del procedimiento la regeneracion del filtro de partfculas esta indexada por el parametro de carga cuando su valor sobrepasa un valor lfmite predeterminado. Es posible que se emplee mas de un parametro de carga en el marco del procedimiento. Preferiblemente, se emplea una pluralidad de parametros de carga, estando indexada una regeneracion del filtro de partfculas en una forma de realizacion preferida de la invencion cuando al menos uno de los parametros de carga sobrepasa un valor lfmite predeterminado. Por tanto, los diferentes parametros de carga se emplean preferiblemente como disparadores para la regeneracion del filtro de partfculas.

Despues de una regeneracion del filtro de partfculas - sea mediante una medida de regeneracion activa o bien en forma pasiva, es decir, en el marco del funcionamiento normal del motor de combustion interna a una temperatura de gas de escape elevada debido al estado de funcionamiento actual - se reajusta preferiblemente el parametro de carga cuando este no se determina en modo alguno sobre la base de un valor de medida o una senal de sensor que indique despues de una regeneracion efectuada que el filtro de partfculas ya no esta cargado o solo esta cargado todavfa en grado insignificante. Como alternativa o adicionalmente, es posible que se adapte, especialmente se aumente, despues de la regeneracion una condicion de indexacion, especialmente el valor lfmite predeterminado. Esto es razonable, por ejemplo, cuando se emplea como parametros de carga una potencia de marcha total o un tiempo de funcionamiento total del motor de combustion interna, ajustandose el valor lfmite predeterminado despues de la regeneracion efectuada a un valor de potencia de marcha o un instante de funcionamiento inmediato siguiente en el que debe efectuarse una nueva regeneracion. Una adaptacion, especialmente un aumento, es razonable eventualmente tambien para una presion diferencial o una contrapresion en el filtro de partfculas, ya que estas presiones aumentan en el transcurso del tiempo por efecto de la carga del filtro de partfculas con ceniza que no puede ser retirada por la regeneracion.

Se prefiere tambien una forma de realizacion del procedimiento que se caracteriza por que la medida de regeneracion activa para regenerar el filtro de partfculas se inicia cuando esta esta indexada por el parametro de carga y cuando, ademas, el pronostico dentro de la ventana de tiempo no predice un funcionamiento del motor de combustion interna en el que se efectue una regeneracion del filtro de partfculas sin una medida de regeneracion activa. Esto puede ocurrir de dos maneras: Por un lado, es posible que el pronostico no emita un resultado fiable, con lo que no se puede predecir con seguridad el estado de funcionamiento del motor de combustion interna dentro de la ventana de tiempo. Por otro lado, es posible que el pronostico prediga con seguridad - en el sentido de un mensaje negativo - que no se presentara dentro de la ventana de tiempo un estado de funcionamiento en el que se efectue una regeneracion del filtro de partfculas incluso sin una medida de regeneracion activa. En estos casos, se realiza preferiblemente la medida de regeneracion activa para garantizar un funcionamiento sin fallos del motor de combustion interna. Esta ejecucion tiene la ventaja de que el filtro de partfculas se regenera en cualquier caso dentro de la ventana de tiempo cuando esto esta indexado por el parametro de carga, con independencia de si el pronostico suministra un valor expresivo o si se alcanza un estado de funcionamiento del motor de combustion interna en el que es posible una regeneracion pasiva por efecto de la temperatura elevada del gas de escape durante el funcionamiento normal del motor de combustion interna.

Como medida de regeneracion activa se eleva preferiblemente la temperatura del gas de escape, ventajosamente mediante una estrangulacion del aire de aspiracion, mediante una influenciacion adecuada de una tasa de retorno de gas de escape, mediante una regulacion adecuada de un instante de inyeccion y/o una cantidad de inyeccion o mediante otras medidas adecuadas interiores al motor. Como alternativa, es posible iniciar una medida de regeneracion activa por medio de un quemador adicional con el que se caliente el gas de escape dentro de una camara de combustion del motor de combustion interna. Como alternativa o adicionalmente, es posible tambien como medida de regeneracion activa una inyeccion de combustible ultratardfa o secundaria en la que se produzca una combustion del combustible inyectado de esta manera en un catalizador de oxidacion previsto que esta preferiblemente aguas arriba del filtro de partfculas. Como alternativa o adicionalmente, es posible tambien calentar electricamente el gas de escape para realizar la medida de regeneracion activa. Estas medidas consisten en medidas eficientes faciles de realizar para elevar la temperatura del gas de escape y, por tanto, para regenerar el filtro de partfculas con independencia de un estado de funcionamiento momentaneo del motor de combustion interna.

Se prefiere tambien una forma de realizacion del procedimiento en la que se emplea como parametro de carga un tiempo de marcha o una potencia de marcha del motor de combustion interna - preferiblemente en forma de una potencia por trayecto, un numero de horas de funcionamiento o una potencia ffsica acumulada cedida -, concretamente un tiempo de marcha total o una potencia de marcha total, o un tiempo de marcha o una potencia de marcha desde una ultima regeneracion del filtro de partfculas. En el ultimo caso, se reajusta el parametro de carga despues de una regeneracion efectuada - sea de forma activa o bien pasiva. Por el contrario, si se considera un tiempo de marcha total o una potencia de marcha total, se adapta preferiblemente, en particular se eleva, la condicion de indexacion o el valor lfmite despues de efectuada la regeneracion - sea en forma activa o pasiva. Como alternativa o adicionalmente, es posible que se empleen como parametros de carga una contrapresion del gas de escape en el filtro de partfculas, una presion diferencial actuante sobre el filtro de partfculas y/o una carga de hollm del filtro de partfculas. Es posible que la contrapresion del gas de escape o la presion diferencial despues de

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efectuada la regeneracion - sea en forma activa o pasiva - indique el nuevo estado del filtro de partmulas. No obstante, un aumento o adaptacion de la condicion de indexacion o del valor lfmite puede ser pertinente y puede realizarse para tener en cuenta una incineracion creciente del filtro de partmulas. Mientras que una carga de hollm medida indica sin necesidad de mas medidas el nuevo estado del filtro de partmulas despues de efectuada la regeneracion, se reajusta un modelo de carga para calcular la carga de hollm preferiblemente despues de cada regeneracion - sea activa o pasiva - a fin de compensar desviaciones en el modelo.

La contrapresion del gas de escape en el filtro de partmulas se registra preferiblemente por medio de un sensor de presion dispuesto aguas arriba del filtro de partmulas. La carga de hollm se mide preferiblemente con un equipo de medida adecuado, especialmente con un sensor adecuado para ello que se basa en la tecnica de medida por alta frecuencia, y/o se calcula con ayuda de un modelo de carga - por ejemplo, en funcion de una presion diferencial actuante sobre el filtro de partmulas. Ademas o alternativa, se utiliza preferiblemente un modelo de carga que determina la carga del filtro de partmulas con independencia de la presion diferencial o la contrapresion en base a al menos un parametro de funcionamiento del motor de combustion interna, tal como, por ejemplo, un caudal masico de gas de escape, una temperatura del gas de escape, una emision de hollm y/o una concentracion de oxidos de nitrogeno. Esto es ventajoso especialmente por motivos de redundancia. Tales modelos de carga, tomados por separado, son conocidos, por lo que no se entra en mas detalles sobre ellos. La presion diferencial actuante sobre el filtro de partmulas es registrada preferiblemente por un sensor de presion diferencial o por dos sensores de presion, de los cuales el primero se dispone aguas arriba del filtro de partmulas y el segundo aguas abajo del filtro de partmulas.

Se prefiere tambien una forma de realizacion del procedimiento que se caracteriza por que se define la ventana de tiempo en la que se define una tasa de carga de hollm del filtro de partmulas. Como ventana de tiempo se define el tiempo que transcurre aun hasta alcanzarse una carga de hollm cntica predeterminada a la tasa de carga de hollm definida. La tasa de carga de hollm se calcula preferiblemente registrando la carga de hollm del filtro de partmulas en funcion del tiempo, con lo que se define tambien su evolucion en funcion del tiempo. Por ejemplo, es posible que se derive la carga de hollm segun el tiempo o que se calcule una diferencia de la carga de hollm a lo largo de un intervalo de tiempo predeterminado. En particular, es posible que se calcule la tasa de carga de hollm en base a un modelo de carga. Como alternativa, es posible tambien que se mida la tasa de carga de hollm con ayuda de un equipo de medida adecuado. Para el filtro de partmulas se fija una carga de hollm cntica que no debe sobrepasarse para lograr un funcionamiento sin avenas del motor de combustion interna. Especialmente partiendo de la carga de hollm momentanea preferiblemente calculada o registrada mientras tanto, la tasa de carga de hollm y la carga de hollm cntica predeterminada, es posible entonces sin dificultades calcular el tiempo que queda aun hasta que se alcance la carga de hollm cntica predeterminada. Se trata aqrn entonces de la ventana de tiempo dentro de la cual - visto desde un instante momentaneo - se debe efectuar una regeneracion del filtro de partmulas para garantizar un funcionamiento inalterado del motor de combustion interna. La clase aqrn descrita de calculo de la ventana de tiempo constituye una ejecucion al mismo tiempo sencilla y funcionalmente segura del procedimiento.

Se prefiere tambien una forma de realizacion del procedimiento que se caracteriza por que se formula el pronostico determinando con ayuda de datos locales del motor de combustion interna una carga a esperar en el mismo dentro de la ventana de tiempo. Los datos locales se definen aqrn preferiblemente mediante navegacion asistida por satelite. Esta forma de realizacion del procedimiento es adecuada para motores de combustion interna que se emplean en equipos que se mueven a lo largo de curvas locales, es decir, especialmente para motores de combustion interna que se emplean en vehmulos automoviles. En una forma de realizacion preferida del procedimiento se emplean como datos locales un lugar de emplazamiento momentaneo del motor de combustion interna, un trayecto de viaje del motor de combustion interna y una velocidad momentanea o medio del motor de combustion interna, con la que este se mueve a lo largo del trayecto de viaje. Es posible asf determinar un tiempo hasta alcanzar una seccion del trayecto de viaje en la que se alcanzan una carga elevada del motor de combustion interna y, por tanto, una temperatura elevada del gas de escape que es suficiente para la regeneracion del filtro de partmulas durante el funcionamiento normal. Esta seccion del trayecto de viaje puede consistir, por ejemplo, en una cuesta que exija una elevada carga al motor de combustion interna empleado como equipo de accionamiento del vehmulo automovil. La formulacion del pronostico con ayuda de datos locales hace posible una prediccion muy exacta de la carga a esperar para el motor de combustion interna.

En una forma de realizacion del procedimiento es posible que se ingrese el trayecto de viaje al comienzo del funcionamiento, con lo que este trayecto es conocido de antemano. Como alternativa, es posible que se realice en el marco del procedimiento un pronostico del trayecto de viaje, especialmente sobre la base del trayecto recorrido hasta ahora, con lo que casi se formula una prediccion sobre el trayecto de viaje adicional. Esto es posible especialmente cuando el motor de combustion interna se mueve regularmente a lo largo de un mismo trayecto de viaje o al menos un trayecto de viaje muy semejante. En este caso, es posible tambien que se aprenda el trayecto de viaje del motor de combustion interna en el marco del procedimiento, especialmente por medio de un algoritmo de aprendizaje preparado adecuadamente para ello.

Segun la invencion, el procedimiento se caracteriza por que se formula el pronostico registrando en funcion de un espacio de tiempo de registro al menos un parametro de funcionamiento del motor de combustion interna que es caractenstico de un estado de funcionamiento del mismo. Con ayuda de una evolucion del parametro de funcionamiento en el espacio de tiempo de registro se determina una carga a esperar en el motor de combustion

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interna dentro de la ventana de tiempo. Por tanto, se fija un espacio de tiempo de registro a lo largo del cual se registra y evalua un parametro de funcionamiento del motor de combustion interna, formulandose sobre la base del desarrollo del parametro de funcionamiento en el espacio de tiempo de registro una prediccion sobre estados de funcionamiento futuros del motor de combustion interna dentro de la ventana de tiempo. De esta manera, se puede predecir tambien una carga a esperar en el motor de combustion interna dentro de la ventana de tiempo. La formulacion del pronostico con ayuda del al menos un parametro de funcionamiento se puede realizar de manera especialmente sencilla, en particular por que tipicamente se registran de todos modos parametros de funcionamiento del motor de combustion interna y se evaluan estos en el marco de diferentes procedimientos de funcionamiento. El procedimiento se puede realizar de manera especialmente sencilla y economica cuando se recurre a tales parametros de funcionamiento y eventualmente a su evaluacion.

El procedimiento se realiza de preferencia periodicamente y en particular de preferencia permanentemente. Partiendo de un instante momentaneo, la ventana de tiempo para la regeneracion del filtro de partfculas se extiende dentro del futuro, mientras que el espacio de tiempo de registros se extiende dentro del pasado. En principio, es posible que se emplee como espacio de tiempo de registro todo el espacio de tiempo existente entre una activacion del motor de combustion interna y el instante momentaneo, con lo que este espacio de tiempo aumenta continuamente. Sin embargo, mientras que se puede aumentar asf una fiabilidad del pronostico, esto requiere un gasto en memoria relativamente alto. Es mas barato que se fije el espacio de tiempo de registro, borrandose entonces continuamente los datos que son mas viejos que el instante momentaneo menos el espacio de tiempo de registro, y escribiendose continuamente nuevos datos sobre el al menos un parametro de funcionamiento en la memoria empleada o configurada entonces como memoria de anillos.

El mensaje del pronostico formulado en el marco del procedimiento es relevante sustancialmente en los instantes para los que esta indexada una regeneracion del filtro de partfculas por el parametro de carga. Por tanto, es economicamente pertinente realizar el procedimiento unicamente en intervalos de tiempo adecuadamente elegidos para ello alrededor de estos instantes, pudiendo ahorrarse en otros instantes el gasto en calculo y memoria ligado con el procedimiento. No obstante, se prefiere alternativamente que se realice el procedimiento continuamente durante el funcionamiento del motor de combustion interna, aprovechandose el mensaje del pronostico para una decision sobre una medida de regeneracion activa a realizar solamente cuando una regeneracion del filtro de partfculas este indexada por el parametro de carga.

Se prefiere tambien una forma de realizacion del procedimiento que se caracteriza por que se somete a un reconocimiento de patrones la evolucion del al menos un parametro de funcionamiento en el espacio de tiempo de registro. Este reconocimiento sirve especialmente para reconocer una secuencia recurrente de estados de funcionamiento del motor de combustion interna. Esto es ventajoso especialmente cuando el motor de combustion interna se hace funcionar en condiciones en las que se presentan estados de funcionamiento recurrentes, especialmente en forma de patrones periodicos. Esto es lo que ocurre, por ejemplo, cuando el motor de combustion interna se emplea para accionar un volquete en una mina, en donde el volquete baja regularmente descargado a la mina y sube nuevamente cargado desde esta. Otro ejemplo es un tren accionado por el motor de combustion interna que se utiliza siempre sobre el mismo trayecto. La utilizacion de una locomotora de maniobras o de un vehfculo acuatico, especialmente un trasbordador en servicio de transporte, puede presentar tambien tales patrones reproducibles. Finalmente, patrones reproducibles en el funcionamiento del motor de combustion interna puede presentarse tambien en el caso de aplicaciones estacionarias, por ejemplo durante el funcionamiento del motor de combustion interna para la generacion de corriente electrica, especialmente para la cobertura de cargas punta. En general, es posible siempre este reconocimiento de patrones durante un funcionamiento uniforme tipificado del motor de combustion interna. Un espacio de tiempo de registro pertinente para el reconocimiento de patrones depende aqrn de la utilizacion concreta del motor de combustion interna. Por tanto, en el marco del procedimiento se formula preferiblemente una prediccion a lo largo de un espacio de tiempo de registro pertinente, especialmente se aprende el espacio de tiempo de registro preferiblemente en el marco del procedimiento, de preferencia por medio de un algoritmo de aprendizaje adecuadamente preparado para ello. Como alternativa, es posible tambien prefijar el espacio de tiempo de registro sobre la base de un empleo previsto del motor de combustion interna. Espacios de tiempo de registro pertinentes pueden ser de al menos 0,5 horas a como maximo 1 hora, por ejemplo en caso de que se utilice el motor de combustion interna en un tren regional. Cuando se utiliza el motor de combustion interna en un tren de largo recorrido, el espacio de tiempo de registro puede ser mucho mas largo, mientras que, si se utiliza el motor de combustion interna en una locomotora de maniobras, dicho espacio de tiempo puede ser netamente mas corto. Es decisiva aqrn la periodicidad de los patrones recurrentes durante el funcionamiento del motor de combustion interna. En cualquier caso, con ayuda del reconocimiento de patrones es posible un pronostico muy exacto de estados de funcionamiento futuros del motor de combustion interna, especialmente durante su funcionamiento uniforme tipificado.

Se prefiere una forma de realizacion del procedimiento que se caracteriza por que se registran como parametros de funcionamiento un numero de revoluciones, una carga, una cantidad de inyeccion de combustible, una temperatura del gas de escape, un caudal masico del gas de escape, un caudal volumetrico del gas de escape, un valor de medida de una sonda lambda, llamado abreviadamente tambien valor lambda, una concentracion de oxidos de nitrogeno en el gas de escape, una concentracion de dioxido de nitrogeno en el gas de escape, una relacion de una concentracion de dioxido de nitrogeno a una concentracion total de oxidos de nitrogeno en el gas de escape, una concentracion de oxfgeno en el gas de escape, una concentracion de partfculas en el gas de escape, una presion

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diferencial actuante sobre el filtro de partfculas y/o una contrapresion del gas de escape - especialmente en el filtro de partfculas o en un catalizador. En una forma de realizacion preferida del procedimiento se aprovechan como parametros de funcionamiento al menos dos de los parametros citados, preferiblemente una combinacion de una pluralidad de los parametros citados. Los parametros citados son caractensticos de un estado de funcionamiento del motor de combustion interna y, por tanto, son adecuados para reconocer patrones en una secuencia de estados de funcionamiento y formular a partir de ellos una prediccion sobre estados de funcionamiento que pueden esperarse en el futuro. Los parametros citados se pueden medir en el marco del procedimiento con ayuda de sensores adecuados o bien - especialmente sobre la base de modelos adecuados - se pueden calcular estos parametros.

El problema se resuelve tambien creando un aparato de control con las caractensticas de la reivindicacion 8. Este se caracteriza por que esta preparado para realizar un procedimiento segun cualquiera de las formas de realizacion anteriormente descritas. Resultan con respecto al aparato de control las ventajas que ya se han explicado en relacion con el procedimiento.

Es posible que el aparato de control sea un aparato para realizar el procedimiento en el que este este implementado ffsicamente en su estructura de componentes electronicos y, por tanto, en su hardware. Como alternativa, es posible que este cargado en el aparato de control un producto de programa informatico que presente instrucciones en base a las cuales se realiza un procedimiento segun cualquiera de las formas de realizacion anteriormente descritas cuando se ejecute el producto de programa informatico en el aparato de control.

Preferiblemente, el aparato de control esta configurado como un aparato de control de un motor de combustion interna (Engine Control Unit - ECU). Como alternativa, es posible que el aparato de control este concebido como un aparato de control separado para realizar el procedimiento. Este aparato esta entonces operativamente unido de preferencia con el aparato de control de un motor de combustion interna para intercambiar con este los datos necesarios en el marco del procedimiento.

El problema se resuelve tambien creando un motor de combustion interna con las caractensticas de la reivindicacion 9. Este se caracteriza por un aparato de control segun cualquiera de los ejemplos de realizacion anteriormente descritos. En relacion con el motor de combustion interna se materializan asf tambien las ventajas que ya se han descrito en relacion con el procedimiento.

El motor de combustion interna presenta un sistema de tratamiento posterior de gases de escape con un filtro de partfculas. Este se regenera en el marco del procedimiento. Preferiblemente, el motor de combustion interna presenta un catalizador de oxidacion en el sistema de tratamiento posterior de gases de escape situado aguas arriba del filtro de partfculas. Ademas, el motor de combustion interna presenta al menos un equipo que esta preparado para realizar una medida de regeneracion activa por elevacion de una temperatura del gas de escape, por ejemplo mediante medidas internas al motor, mediante una inyeccion de combustible secundaria aguas arriba de un catalizador de oxidacion, un quemador separado o un equipo de calentamiento electrico para aumentar la temperatura del gas de escape. Todas estas medidas pueden realizarse con un aparato de control separado o integrado en el aparato de control del motor (ECU).

En un ejemplo de realizacion preferido el motor de combustion interna esta preparado para accionar un vehuculo automovil, especialmente un automovil de turismo, un vehuculo industrial, un volquete, un vehuculo ferroviario o un vehuculo acuatico, especialmente un trasbordador, o bien esta concebido como un motor de combustion interna estacionario, por ejemplo para accionar un generador de produccion de electricidad.

El motor de combustion interna esta configurado preferiblemente como un motor de pistones alternativos. En un ejemplo de realizacion preferido el motor de combustion interna sirve para accionar especialmente vehfculos terrestres o acuaticos pesados, por ejemplo vehfculos de minas, trenes, en los que el motor de combustion interna se utiliza en una locomotora o un coche automotor, o bien barcos. Es posible tambien una utilizacion del motor de combustion interna para accionar un vehfculo que sirva para la defensa nacional, por ejemplo un blindado. Un ejemplo de realizacion del motor de combustion interna se utiliza preferiblemente tambien en forma estacionaria, por ejemplo para el suministro estacionario de energfa en servicio de corriente de emergencia, servicio de carga permanente o servicio de carga punta, accionando el motor de combustion interna en este caso preferiblemente un generador. Es posible tambien un uso estacionario del motor de combustion interna para accionar grupos auxiliares, por ejemplo bombas de extincion de incendios en islas de perforacion. Asimismo, es posible un uso del motor de combustion interna en el sector del transporte de materias primas fosiles y especialmente combustibles fosiles, por ejemplo petroleo y/o gas. Es posible tambien un uso del motor de combustion interna en el sector industrial o en el sector de la construccion, por ejemplo en una maquina de construccion o de obra, por ejemplo una grua o una excavadora. El motor de combustion interna esta construido preferiblemente como un motor diesel o como un motor de gasolina.

Por ultimo, el problema se resuelve creando un vehfculo automovil con las caractensticas de la reivindicacion 11. Este se caracteriza por un motor de combustion interna segun cualquiera de los ejemplos de realizacion anteriormente descritos. Por tanto, en relacion con el vehfculo automovil se materializan las ventajas que ya se han explicado en relacion con el procedimiento.

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Un ejemplo de realizacion preferido del vehmulo automovil esta concebido como automovil de turismo, vehmulo industrial, volquete, vehmulo ferroviario o vehmulo acuatico, especialmente trasbordador.

En lo que sigue se explica la invencion con mas detalle ayudandose del dibujo. Muestran en este:

La figura 1, una representacion esquematica de un ejemplo de realizacion de un vehmulo automovil y

La figura 2, una representacion esquematica de una forma de realizacion del procedimiento a la manera de un diagrama de flujo.

La figura 1 muestra una representacion esquematica de un ejemplo de realizacion de un vehmulo automovil 1 que presenta un motor de combustion interna 3 con un sistema de tratamiento posterior de gas de escape 5. El sistema de tratamiento posterior de gas de escape 5 presenta un filtro de partmulas 7 y opcionalmente aguas arriba del mismo - visto a lo largo de la direccion de circulacion del gas de escape en el sistema de tratamiento posterior de gas de escape 5 desde una zona de camara de combustion 8 del motor de combustion interna 3 hasta un equipo de expulsion de gas de escape 9 - un catalizador de oxidacion 11. Es posible que el sistema de tratamiento posterior de gas de escape 5 presente otros elementos no representados en la figura 1 o que se prescinda de un catalizador de oxidacion 11.

El vehmulo automovil 1 presenta un aparato de control 13 que esta preparado para poner en practica una forma de realizacion del procedimiento segun la invencion. Preferiblemente, el aparato de control 13 esta concebido como un aparato de control para el motor de combustion interna 3 y esta unido operativamente con este de una manera correspondiente.

Inmediatamente aguas arriba del filtro de partmulas 7 esta dispuesto aqrn un sensor de presion 15 mediante el cual se puede registrar una contrapresion de gas de escape aguas arriba del filtro de partmulas 7. Es posible tambien que el sensor de presion 15 este concebido como un sensor de presion diferencial con el que se pueda registrar una presion diferencial actuante sobre el filtro de partmulas 7. El sensor de presion 15 esta unido operativamente con el aparato de control 13, con lo que la contrapresion de gas de escape o la presion diferencial registrada por el esta disponible en el aparato de control 13 para su uso como parametro de carga en el marco del procedimiento. Es especialmente ventajoso que el aparato de control 13 este preparado para calcular con ayuda de un modelo de carga una carga de hollm del filtro de partmulas 7 a partir del valor de medida transmitido por el sensor de presion 15.

Ademas, en el ejemplo de realizacion representado en la figura 1 esta dispuesto de preferencia inmediatamente aguas debajo de la zona de camara de combustion 8, aqrn preferiblemente aguas arriba del catalizador de oxidacion 11, en el sistema de tratamiento posterior de gas de escape 5, un sensor de oxidos de nitrogeno 17 mediante el cual se puede registrar la concentracion de oxidos de nitrogeno en el gas de escape. El sensor de oxidos de nitrogeno 17 esta unido operativamente con el aparato de control 13, con lo que sus valores de medida estan disponibles en el aparato de control 13 para que se empleen como parametros de funcionamiento en el marco del procedimiento.

El motor de combustion interna 3 esta preparado preferiblemente para accionar el vehmulo automovil 1. Este esta construido preferiblemente como un automovil de turismo, un vehmulo industrial, un volquete, un vehmulo ferroviario o un vehmulo acuatico, especialmente un trasbordador.

La figura 2 muestra una representacion esquematica de una forma de realizacion del procedimiento a la manera de un diagrama de flujo. En la forma de realizacion aqrn representada se registran un primer parametro de carga 19, un segundo parametro de carga 21 y un tercer parametro de carga 23. Preferiblemente, el primer parametro de carga es el tiempo de marcha o la potencia de marcha de un motor de combustion interna, por ejemplo del motor de combustion interna 3 segun la figura 1, en particular un tiempo de marcha total o una potencia de marcha total, o bien un tiempo de marcha o una potencia de marcha que se ha medido desde una ultima regeneracion de un filtro de partmulas, por ejemplo el filtro de partmulas 7 segun la figura 1. El segundo parametro de carga 21 es preferiblemente una contrapresion de gas de escape o una presion diferencial en el filtro de partmulas, especialmente una contrapresion de gas de escape registrada por el sensor de presion 15 segun la figura 1 aguas abajo del filtro de partmulas 7 o una presion diferencial actuante sobre el filtro de partmulas 7. El tercer parametro de carga 23 es preferiblemente una carga de hollm medida o calculada del filtro de partmulas, especialmente una carga de hollm calculada con ayuda de un modelo de carga a partir de un valor de medida del sensor de presion 15 y/o un parametro de funcionamiento del motor de combustion interna 3.

Los tres parametros de carga 19, 21,23 estan vinculados uno con otro en el sentido de disparadores o iniciadores, comprobandose en un paso de consulta 25 si se ha sobrepasado por al menos uno de los parametros de carga 19, 21, 23 un valor lfmite predeterminado para este parametro de carga. Por consiguiente, dispara siempre una regeneracion del filtro de partmulas el parametro de carga 19, 21,23 que es el primero en sobrepasar el valor lfmite predeterminado para el. Esta clase de evaluacion de diferentes parametros de carga aumenta la seguridad de funcionamiento del motor de combustion interna.

En procedimientos convencionales se realiza siempre una regeneracion del filtro de partmulas iniciando una medida de regeneracion activa cuando se verifica en el paso de consulta 25 que uno de los parametros de carga 19, 21, 23

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

sobrepasa el valor Ifmite predeterminado para el. No se realiza una regeneracion activa del filtro de partmulas cuando ninguno de los parametros de carga 19, 21, 23 sobrepasa el valor lfmite prefijado para el.

En el procedimiento aqrn propuesto no se realiza tampoco en un paso 27 una regeneracion activa del filtro de partmulas cuando se verifica en el paso de consulta 25 que ninguno de los parametros de carga 19, 21, 23 sobrepasa el valor lfmite prefijado para el. Esto se ha insinuado aqrn esquematicamente por medio de una ramificacion indicada con un signo menos.

Sin embargo, en contraste con un procedimiento convencional de regeneracion de un filtro de partmulas no se inicia aqrn forzosamente una medida de regeneracion activa en un caso en el que el valor de al menos uno de los parametros de carga 19, 21, 23 sobrepasa el valor lfmite prefijado para el. Por el contrario, el procedimiento llega aqrn a un paso de consulta 29, lo que se pone claramente de manifiesto por medio de una ramificacion identificada con un signo mas, en el que se comprueba una condicion adicional. Esta condicion adicional para una medida de regeneracion activa a realizar es que dentro de una ventana de tiempo admisible para una regeneracion del filtro de partmulas no pueda predecirse un funcionamiento del motor de combustion interna en el que se efectue una regeneracion del filtro de partmulas sin una medida de regeneracion activa.

Para comprobar esta condicion se procede de la manera siguiente: Se define una tasa de carga de hollm 31 del filtro de partmulas que se calcula preferiblemente con ayuda de un modelo de carga o que se mide directamente. Por ejemplo, es posible definir la tasa de carga de hollm 31 con ayuda de un valor de medida del sensor de presion 15 segun la figura 1. Asimismo, se predetermina una carga de hollm cntica 33 al alcanzarse la cual se debe regenerar el filtro de partmulas para garantizar un funcionamiento sin avenas del motor de combustion interna. A partir de la tasa de carga de hollm 31 y la carga de hollm cntica 33 se calcula - eventualmente agregando una carga de hollm momentanea del filtro de partmulas - una ventana de tiempo 35 dentro de la cual se debe efectuar una regeneracion del filtro de partmulas.

Ademas, se formula un pronostico 37 mediante el cual se pueden predecir estados de funcionamiento futuros del motor de combustion interna 3.

En un paso de de consulta 39 se comprueba si se puede predecir sobre la base del pronostico 37 dentro de la ventana de tiempo 35 un estado de funcionamiento del motor de combustion interna en el que se efectua una regeneracion del filtro de partmulas incluso sin una medida de regeneracion activa, especialmente por que una temperatura del gas de escape del motor de combustion interna es suficientemente alta sin mas medidas para regenerar el filtro de partmulas 7.

El pronostico 37 se formula preferiblemente con ayuda de datos locales, especialmente mediante navegacion asistida por satelite, o con ayuda de un reconocimiento de patrones en base a parametros de funcionamiento del motor de combustion interna registrados en un espacio de tiempo de registro. De esta manera, se determina un estado de funcionamiento a esperar en el motor de combustion interna.

Si se verifica en el paso de consulta 39 que no puede predecirse un estado de funcionamiento correspondiente para la ventana de tiempo 35, bien por que el pronostico 37 no suministra ningun resultado o no suministra ningun resultado fiable, o bien por que el pronostico 37 devuelve un mensaje negativo, concretamente que no se predice ningun estado de funcionamiento de esta clase, el procedimiento continua en una ramificacion que esta identificada aqrn esquematicamente por un signo menos. Si se verifica entonces en el paso de consulta 29 que, por un lado, al menos uno de los parametros de carga 19, 21, 23 sobrepasa el valor lfmite prefijado para el y que, por otro lado, no se puede predecir un estado de funcionamiento en el que se efectue una regeneracion del filtro de partmulas sin medidas de regeneracion activa, se inicia en un paso 41 una medida de regeneracion activa.

Por el contrario, si se verifica en el paso de consulta 39 que se puede esperar dentro de la ventana de tiempo 35 un estado de funcionamiento en el que se efectua una regeneracion del filtro de partmulas 7 incluso sin una medida de regeneracion activa, el procedimiento se continua en una ramificacion que esta identificada aqrn esquematicamente con un signo mas. En este caso, no se realiza en el paso 27 ninguna medida de regeneracion activa, especialmente no se realiza o se salta una medida de regeneracion activa verdaderamente vencida, aun cuando esta estana verdaderamente indexada por al menos uno de los parametros de carga 19, 21,23.

Preferiblemente, se comprueba seguidamente todavfa en un paso de consulta adicional 43 si el estado de funcionamiento pronosticado ha entrado realmente dentro de la ventana de tiempo 35 y, por tanto, ha tenido lugar una regeneracion del filtro de partmulas 7. Si no ocurre esto, se continua el procedimiento en el paso 41, en el que se inicia una medida de regeneracion activa para garantizar un funcionamiento inalterado del motor de combustion interna 3. En caso contrario, se suprime - como antes se ha descrito - la medida de regeneracion activa. De esta manera, se intercepta un pronostico 37 afectado de error en el marco del procedimiento.

En conjunto, se demuestra asf que se puede ahorrar combustible para un motor de combustion interna con ayuda del procedimiento, ya que se evitan medidas de generacion activa innecesarias.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de regeneracion de un filtro de partmulas (7) durante el funcionamiento de un motor de combustion interna (3), que comprende los pasos siguientes:

- registrar al menos un parametro de carga (19, 21, 23) que es caractenstico de una carga momentanea del filtro de partmulas (7), pudiendo realizarse recurrentemente una medida de regeneracion activa en funcion del parametro de carga (19, 21, 23);

- definir una ventana de tiempo (35) para una regeneracion del filtro de partmulas (7);

- formular un pronostico (37) para un estado de funcionamiento del motor de combustion interna (3) a esperar dentro de la ventana de tiempo (35),

- saltandose la medida de regeneracion activa en un instante para el que esta esta indexada por el parametro de carga (19, 21, 23) cuando el pronostico (37) dentro de la ventana de tiempo (35) predice un estado de funcionamiento del motor de combustion interna (3) en el que se efectua una regeneracion del filtro de partmulas (7) sin una medida de regeneracion activa,

- caracterizado por que se formula el pronostico (37) registrando a lo largo de un espacio de tiempo de registro al menos un parametro de funcionamiento del motor de combustion interna (3) que es caractenstico de un estado de funcionamiento del mismo, determinandose con ayuda de una evolucion del parametro de funcionamiento en el espacio de tiempo de registro una carga a esperar en el motor de combustion interna (3) dentro de la ventana de tiempo (35).
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se inicia la medida de regeneracion activa para regenerar el filtro de partmulas (7) cuando esta esta indexada por el parametro de carga (19, 21, 23), en cuyo caso el pronostico (37) dentro de la ventana de tiempo (35) no predice un estado de funcionamiento del motor de combustion interna (3) en el que se efectue una regeneracion del filtro de partfculas (7) sin una medida de regeneracion activa.
3. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se registran como parametros de carga (19, 23, 23) un tiempo de marcha o una potencia de marcha del motor de combustion interna, una contrapresion del gas de escape en el filtro de partmulas, una presion diferencial sobre el filtro de partmulas y/o una carga de hollm del filtro de partmulas.
4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se define la ventana de tiempo (35) definiendo una tasa de carga de hollm (31) del filtro de partmulas (7), definiendose como ventana de tiempo (35) el tiempo que transcurre aun hasta alcanzar una carga de hollm cntica predeterminada (33) a la tasa de carga de hollm definida (31).
5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se formula el pronostico (37) determinando con ayuda de datos locales del motor de combustion interna (3), especialmente mediante navegacion asistida por satelite, una carga a esperar en el motor de combustion interna (3) dentro de la ventana de tiempo (35).
6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se somete a un reconocimiento de patrones la evolucion del parametro de funcionamiento en el espacio de tiempo de registro.
7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se registran como parametros de funcionamiento un numero de revoluciones, una carga, una cantidad de inyeccion de combustible, una temperatura del gas de escape, un caudal masico del gas de escape, un caudal volumetrico del gas de escape, un valor de medida de una sonda lambda, una concentracion de oxidos de nitrogeno en el gas de escape, una concentracion de dioxido de nitrogeno en el gas de escape, una relacion de una concentracion de dioxido de nitrogeno a una concentracion total de dioxidos de nitrogeno en el gas de escape, una concentracion de oxfgeno en el gas de escape, una concentracion de partmulas en el gas de escape, una contrapresion del gas de escape aguas arriba del filtro de partmulas (7) y/o una presion diferencial actuante sobre el filtro de partmulas (7).
8. Aparato de control (13) preparado para realizar un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Motor de combustion interna (3), caracterizado por un aparato de control segun la reivindicacion 8.
10. Motor de combustion interna segun la reivindicacion 9, caracterizado por que el motor de combustion interna (3) esta preparado para accionar un vehmulo automovil (1) o para actuar como un motor de combustion interna estacionario (3).
11. Vehmulo automovil (1), caracterizado por un motor de combustion interna segun cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10.
12. Vehnculo automovil (1) segun la reivindicacion 11, caracterizado por que el vehnculo automovil es un automovil de turismo, un vehnculo industrial, un volquete, un vehnculo ferroviario o un vehnculo acuatico.