MX2014010484A

MX2014010484A - Metodo para operar un catalizador de calentamiento.

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Publication number: MX2014010484A
Application number: MX2014010484A
Authority: MX
Inventors: Peter Hirth; Jan Hodgson; Peter Bauer
Original assignee: Emitec Ges Für Emissionstechnologie Mbh
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-11-26
Also published as: RU2600196C2; EP2820263B1; EP2820263A1; PH12014501938A1; US9371760B2; PH12014501938B1; KR20140130484A; JP2015508864A; US20140366509A1; RU2014139675A; CN104145096B; JP6100802B2; KR101640701B1; BR112014021452B1; IN2014DN06944A; CN104145096A; MY164098A; WO2013127936A1; MX343307B

Abstract

La presente invención se refiere a un método para operar un dispositivo de tratamiento de gas de escape (1) que comprende un calentador eléctrico (2) para calentar un flujo de gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape (1) y/o una superficie (25) en el dispositivo de tratamiento de gas de escape (1) y que comprende un punto de alimentación (3) para alimentar un aditivo en el dispositivo de tratamiento de gas de escape (1) de manera que el aditivo incide sobre el calentador eléctrico (2). En la etapa a) los aditivos son suministrados al punto de suministro (3). En la etapa b) un estado operacional (4) del dispositivo de tratamiento de gas de escape (1) se determina usando al menos un estado variable (5), en el cual los depósitos pueden incidir sobre el calentador eléctrico (2). En la etapa c) una frecuencia de ciclo (6) se determina de conformidad con el estado de operación (4) cuando el estado de operación (4) establecido en la etapa b) se encuentra en un intervalo de estado de operación predeterminado (7). En la etapa d) una activación y desactivación de ciclo del calentador eléctrico (2) toma lugar usando la frecuencia de ciclo determinada (6) cuando el estado de operación (4) determinado en la etapa b) se encuentra en un intervalo de estado de operación predeterminado (7).

Description

METODO PARA OPERAR UN CATALIZADOR DE CALENTAMIENTO CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un método para operar un dispositivo de tratamiento de gas de escape que tiene un calentador para calentar una corriente de gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. Además, se proporciona un punto de alimentación en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, en tal punto de alimentación un aditivo puede ser medido en el dispositivo de tratamiento de gas de escape.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los dispositivos de tratamiento de gas de escape en los cuales un aditivo para la purificación del gas de escape es medido, son ampliamente usados entre otros en el campo automotriz. Un ejemplo de tales dispositivos de tratamiento de gas de escape es un dispositivo de tratamiento de gas de escape en el cual el proceso de reducción catalítica selectiva [proceso SCR] se lleva a cabo. En tal proceso, los compuestos de óxido de nitrógeno en los gases de escape son purificados con la ayuda de un agente reductor (el cual es alimentado, como un aditivo, al gas de escape). Además, los dispositivos de tratamiento de gas de escape a los cuales un aditivo es alimentado, son dispositivos de tratamiento de gas de escape en los cuales los hidrocarburos (en particular combustible) son o es alimentado con el fin de ser quemados en un catalizador e incrementar la temperatura de los gases de escape. De este modo es posible lograr que ciertas reacciones de conversión térmicamente activadas ocurran en el dispositivo de tratamiento de gas de escape (y en particular en filtros) .

Se ha encontrado que un calentador para calentar una corriente de gas de escape puede llegar a ser contaminado o aún bloqueado con el gas de escape y/o los constituyentes del gas de escape. Esto incrementa en primer lugar la resistencia del flujo a los gases de escape puestos por el calentador en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. Además, el desempeño de calentamiento del dispositivo de calentamiento es adversamente afectado debido a que el adecuado calentamiento del gas de escape no es posible debido a los depósitos en el calentador.

Tomando esto como un punto de partida, es un objeto de la presente invención resolver, o al menos disminuir, los problemas técnicos discutidos. Se busca en particular proponer un método particularmente ventajoso para operar un dispositivo de tratamiento de gas de escape con un calentador eléctrico.

Tales objetos se logran por medio de un método de conformidad con las características de la reivindicación 1. Modalidades ventajosas adicionales del método son especificadas en las reivindicaciones dependientes. Las características especificadas individualmente en las reivindicaciones pueden ser combinadas con otras en cualquier forma significantemente tecnológicamente deseada y puede ser suplementada por efectos explicatorios a partir de la descripción, con modalidades adicionales de la invención siendo destacadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para operar un dispositivo de tratamiento de gas de escape, que tiene un calentador eléctrico para calentar al menos una corriente o una superficie de gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, y que tiene un punto de alimentación para alimentar un aditivo en el dispositivo de tratamiento de gas de escape de manera que el aditivo incide en el calentador eléctrico, que tiene las siguientes etapas: a) alimentar el aditivo en el punto de alimentación; b) identificar, en base de al menos un estado variable, un estado de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape en el cual los depósitos pueden formarse en el calentador eléctrico; c) ajusfar una frecuencia de ciclo como una función del estado de operación si el estado de operación identificado en la etapa b) se encuentra en un intervalo de estado de operación predefinido; d) activar y desactivar cíclicamente el calentador eléctrico en la frecuencia de ciclo de ajuste si el estado de operación identificado en la etapa b) se encuentra en el intervalo del estado de operación predefinido .

El dispositivo de tratamiento de gas de escape normalmente sirve para la purificación de los gases de escape de un motor de combustión interna. Para este propósito, el dispositivo de tratamiento de gas de escape se conecta al motor de combustión interna.

El calentador eléctrico es preferiblemente operado con una corriente eléctrica que se proporciona en particular a partir del sistema eléctrico abordo de un vehículo de motor. El calentador preferiblemente tiene un cuerpo de calentamiento eléctrico alrededor del cual, en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, la corriente del gas de escape puede fluir y la cual puede de este modo liberar a la corriente del gas de escape que calor que es producido durante el calentamiento. En una modalidad del método, el calentador sirve para calentar la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. En una modalidad adicional, el calentador sirve para calentar una superficie en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. Tal superficie está preferiblemente en contacto con la corriente del gas de escape y puede por ejemplo, ser una superficie de un cuerpo en forma de panal. Tal superficie puede ser una superficie del calentador mismo. En una modalidad preferida del método, el calentador sirve para calentar tanto la corriente del gas de escape como también una superficie. El punto de alimentación puede por ejemplo, comprender una válvula y/o un inyector por medio del cual la cantidad de aditivo medido al dispositivo de tratamiento de gas de escape puede ser regulada.

En el método descrito, una alimentación del aditivo toma lugar en primer lugar en el punto de alimentación. La alimentación del aditivo preferiblemente toma lugar independientemente del calentamiento de la corriente del gas de escape. El aditivo es preferiblemente alimentado en una cantidad requerida por un componente de purificación del gas de escape (por ejemplo, un catalizador SCR, un catalizador de oxidación o un adsorbedor) proporcionado en el dispositivo de tratamiento de gas de escape .

En la etapa b) , en particular un valor calculado de varios parámetros de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape es identificado como un estado de operación, o un parámetro ajustado desarrollado de varios parámetros de operación es identificado como un estado de operación. Esto puede ser realizado, por ejemplo, en base de los parámetros de operación que son medidos en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, por ejemplo a base de temperaturas. Se puede hacer uso por ejemplo, de la temperatura del gas de escape mismo o de una temperatura de una linea de escape que conduce el gas de escape. Tal temperatura es representativa de la temperatura del gas de escape. También es posible para un parámetro de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape ser calculado para el estado de operación a partir de varias variables de operación de un motor de combustión interna que se conecta con el dispositivo de tratamiento de gas de escape. Por ejemplo, un flujo de masa a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape puede ser calculado a partir del aire y masa de combustible quemados por el motor de combustión interna, y esto puede ser usado como un estado de operación para la etapa b) .

En la etapa c) , el estado de operación identificado en la etapa b) es comparado con un intervalo de estado de operación predefinido. El intervalo de estado de operación tiene ciertos limites de estado de operación entre los cuales se encuentra el intervalo de estado de operación predefinido. Si el estado de operación identificado en la etapa b) se encuentra dentro de tales límites de estado de operación, el estado de operación identificado en la etapa b) se encuentra en el intervalo del estado de operación predefinido. El intervalo de estado de operación predefinido es preferiblemente unido por valores límites en ambos lados, y no se abre en un lado.

En una modalidad simple del método, el estado de operación es una temperatura medida en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, y el intervalo de estado de operación es un intervalo de temperatura predefinido. Por ejemplo, el intervalo de estado de operación puede comenzar a 100°C y terminar a 180°C. El estado de operación entonces se encuentra en el intervalo del estado de operación predefinido si la temperatura medida se encuentra en el intervalo de temperatura especificado.

La frecuencia del ciclo es preferiblemente calculada, de conformidad con una fórmula de cálculo predefinida, a partir de los parámetros de operación que caracterizan el intervalo de estado de operación. En una modalidad del método de conformidad con la invención, en la cual el estado de operación es solamente una temperatura medida en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, la frecuencia del ciclo puede ser definida por ejemplo como una función de la temperatura.

En la etapa d) , la comparación del estado de operación (presente/incidente) identificado en la etapa b) con el intervalo de estado de operación predefinido es preferiblemente realizada como en la etapa c) . En el caso de un calentador operado con una corriente eléctrica, la activación y desactivación del calentador se realiza por activación y desactivación de la corriente que fluye a través del calentador. La frecuencia del ciclo definida en la etapa c) es preferiblemente caracterizada por una velocidad repetida (especificada por ejemplo en hertz) . La velocidad repetida puede por ejemplo encontrarse entre 1 kilohertz (1000 repeticiones por segundo) y 0.001 hertz (una repetición cada 1000 segundos) . Una velocidad de repetición entre 4 hertz (cada 0.25 segundos) y 0.5 hertz (cada 2 segundos) es particularmente preferible. Una velocidad de repetición entre 0.05 hertz (cada 20 segundos) y 0.005 hertz (cada 200 segundos) es también preferible. La velocidad de repetición especificada aquí aplica en particular cuando el motor de combustión interna está siendo operado en el intervalo de baja carga. La frecuencia del ciclo es preferiblemente ajustada en la etapa c) con base de un modelo de almacén de un almacén de amoniaco del dispositivo de tratamiento de gas de escape. El almacén de amoniaco está preferiblemente en la forma de un recubrimiento de almacén que puede por ejemplo, ser formado en un catalizador SCR. El modelo de almacén puede ser almacenado en un dispositivo de procesamiento de datos y permite una estimación de la cantidad de amoniaco almacenado en el almacén de amoniaco. Con el modelo de almacén, es posible por ejemplo, para la temperatura del almacén de amoniaco y las cantidades de liquido aditivo alimentadas ser usados como parámetros con el fin de determinar la cantidad de amoniaco almacenado. Es adicionalmente posible para parámetros adicionales ser tomados en consideración para determinar la cantidad de amoniaco almacenado.

El intervalo de estado de operación predefinido es preferiblemente un intervalo de estado de operación en el cual cantidades incrementadas de depósitos se forman en el calentador. El intervalo de estado de operación es por ejemplo un intervalo de estado de operación en el cual una reacción de conversión deseada del aditivo toma lugar o comienza a tomar lugar pero no toma lugar completamente, y los residuos pueden de este modo formarse en el calentador. Se ha encontrado ser ventajoso entonces operar el calentador en forma cíclica de manera que los depósitos o residuos del aditivo en el calentador son convertidos y/o quemados. Esto puede ser realizado con particularmente poca energía de gasto por la operación cíclica del calentador.

Es particularmente ventajoso si la superficie en la cual se forma el depósito es calentada directamente por el calentador, debido a que entonces, los depósitos en tal superficie pueden ser convertidos y/o quemados en una manera particularmente efectiva.

El método es particularmente ventajoso si el calentador comprende un cuerpo en forma de panal eléctricamente calentable. Un cuerpo en forma de panal de tal tipo tiene por ejemplo, una multiplicidad de ductos a través de los cuales el gas de escape puede fluir. Un cuerpo en forma de panal de calentamiento de tal tipo es en particular mecánicamente estable, y es por encima de todo mucho más estable que un calentador que es formado a partir de alambres de calentamiento estirados a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape. Además, un cuerpo en forma de panal de este tipo tiene un área de superficie particularmente grande a través de la cual el calor puede ser liberado a partir del cuerpo en forma de panal al gas de escape. Puede ser un problema que un cuerpo en forma de panal de tal tipo tenga ductos muy pequeños que pueden llegar a ser bloqueados relativamente de manera fácil. Tales ductos pueden entonces ser limpiados (o liberados de depósitos) por medio del método descrito. El cuerpo en forma de panal calentable puede ser al menos parcialmente recubierto con un recubrimiento activo. Un recubrimiento activo puede convertir y/o almacenar constituyentes del gas de escape o del aditivo.

El método es además ventajoso si el aditivo es un agente reductor, y al menos un catalizador SCR es arreglado en el dispositivo de tratamiento de gas de escape corriente abajo del punto de alimentación como se observa en una dirección de flujo del gas de escape.

El dispositivo de tratamiento de gas de escape que puede ser operado de conformidad con el método de conformidad con la invención comprende no solamente el calentador sino preferiblemente por ejemplo un catalizador SCR, un catalizador de almacenamiento, un catalizador de oxidación y/o un adsorbedor.

El proceso de reducción catalítica selectiva se realiza en el catalizador SCR. El agente reductor, preferiblemente solución agua-urea líquida, es entonces alimentado como aditivo. Un aditivo típico usado como agente reductor para reducción catalítica selectiva es una solución de urea-agua al 32.5% que está disponible bajo el nombre comercial AdBlue®. Tal solución forma un depósito particularmente firmemente adherente si la temperatura es solamente suficiente para convertir parcialmente la solución en amoníaco y en particular no es suficiente para evaporar completamente la solución. Algo de la urea de la solución entonces permanece como depósito en las superficies incididas por el agente reductor líquido no evaporado en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. El amoníaco para la reducción catalítica selectiva puede ser temporalmente almacenado en un catalizador de almacenaje. Un catalizador de almacenaje y un catalizador SCR pueden ser realizados conjuntamente en un cuerpo en forma de panal, en donde el cuerpo en forma de panal tiene un recubrimiento el cual tiene tanto componentes de almacenamiento de amoniaco como también componentes para promover la reducción catalítica selectiva.

En una modalidad adicional, el dispositivo de tratamiento de gas de escape comprende un catalizador de oxidación y/o un adsorbedor. Si un catalizador de oxidación y/o un adsorbedor es/son usados en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, es preferible para los hidrocarburos, en particular combustibles (o el combustible usado para el motor de combustión interna conectado) , ser alimentado como aditivo. Por medio de los hidrocarburos, la temperatura en el dispositivo de tratamiento de gas de escape se incrementa. Para este propósito, los hidrocarburos son quemados en un catalizador (preferiblemente un catalizador de platino) proporcionado para tal propósito. Como un resultado de la temperatura elevada, ciertas reacciones de conversión en el catalizador de oxidación pueden ser activadas, y/o se hace posible para el adsorbedor ser liberado de los constituyentes del gas de escape almacenado. Un adsorbedor tiene la tarea, en particular durante un comienzo frío de un motor de combustión interna, de al menos almacenar temporalmente los contaminantes que son generados por el motor de combustión interna. Esto es ventajoso en particular cuando la temperatura del dispositivo de tratamiento de gas de escape es todavía baja durante el comienzo del frío y ciertas reacciones de conversión por lo tanto no pueden aún tomar lugar en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. En un tiempo posterior, cuando la temperatura en el dispositivo de tratamiento de gas de escape se ha elevado arriba de ciertas temperaturas de umbral, los contaminantes almacenados en el adsorbedor pueden ser liberados/convertidos .

El recubrimiento para un adsorber, un catalizador de oxidación, un catalizador SCR y/o un catalizador de almacenaje puede también ser al menos parcialmente proporcionado en el cuerpo en forma de panal calentable eléctricamente .

El método es además ventajoso si, en la etapa b) , se usa al menos una de las siguientes variables de estado para identificar el estado de operación: al menos una temperatura; un flujo de masa del aditivo a través del punto de alimentación en el dispositivo de tratamiento de gas de escape; y - un flujo de masa de la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape.

La temperatura puede ser por ejemplo una temperatura de gas de escape medida en el dispositivo de tratamiento de gas de escape y/o una temperatura de una pared del dispositivo de tratamiento de gas de escape. La temperatura es particularmente relevante a la formación de depósitos debido a que la reacción de conversión por la cual el aditivo es convertido es significantemente dependiente de la temperatura, y la formación de depósitos de este modo es dependiente de la temperatura. El flujo de masa del aditivo determina sustancialmente la velocidad con la cual se forman los depósitos en el calentador, y la cantidad de tales depósitos. Puede ser por ejemplo, ventajoso, incrementar la frecuencia del ciclo si el flujo de masa del aditivo se incrementa. El flujo de masa tiene un efecto erosivo en los depósitos. Por lo tanto es también ventajoso para la masa de flujo de la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape ser tomada en consideración por el método. Es particularmente preferible para los tres parámetros mencionados ser usados por el método.

El método descrito también es ventajoso si, en la etapa c) , no solamente se ajusta la frecuencia del ciclo sino también un periodo de calentamiento, sobre la cual el calentador es operado durante cada longitud de ciclo de la frecuencia del ciclo. El periodo de calentamiento es preferiblemente caracterizado por una duración de calentamiento. El periodo de calentamiento puede ser por ejemplo entre 1 milisegundo y 20 segundos en longitud. Si la frecuencia del ciclo de la operación del calentador se encuentra en el intervalo preferido entre 4 hertz y 0.5 hertz, o entre 0.05 hertz y 0.005 hertz (y la longitud del ciclo es de este modo entre 0.25 segundos y 2 segundos, o entre 20 segundos y 200 segundos, respectivamente) , el periodo de calentamiento es sin embargo preferiblemente entre 1 segundo y 20 segundos en longitud.

Tal periodo de calentamiento es suficiente para eliminar (o quemar) los depósitos del calentador en una manera efectiva. Al mismo tiempo, la entrada de energía de calor en el dispositivo de tratamiento de gas de escape permanece relativamente baja. En particular, no ocurre un incremento significante en la temperatura del gas de escape. Por medio de una adaptación del periodo de calentamiento, se puede lograr que precisamente la cantidad de energía de calor actualmente requerida para el quemado de los depósitos existentes se introduzca en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. La longitud del ciclo indica el intervalo de tiempo a partir del inicio de un periodo de calentamiento al inicio del siguiente periodo de calentamiento, y se determina por ejemplo, como el recíproco de la frecuencia del ciclo.

El método es además ventajoso si la frecuencia del ciclo se selecciona de manera que el calentador es activado por menos de 20 por ciento de tal tiempo de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape durante el cual, el estado de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape se encuentra en el intervalo del estado de operación predefinido. El calentador es aún preferiblemente activado por menos de 10%, y particularmente preferiblemente menos de 5%. Es aún particularmente preferible para el calentador ser activado por menos de 2% del tiempo de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape. Aquí, los límites superiores pueden ser usados en particular para operación del vehículo a motor en tráfico urbano. Por medio del método de conformidad con la invención, se logra preferiblemente que, promediado sobre el tiempo de operación, una potencia de calentamiento de menos de 500 watts, preferiblemente menos de 100 watts y particularmente preferiblemente menos de 50 watts se introduzca en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. Es de este modo posible realizar particularmente operación de ahorro de energía del método, y depósitos en el calentador son sin embargo, removidos en una manera efectiva. El método es además ventajoso si una temperatura de la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape se eleva por menos de 50°C, preferiblemente aún por menos de 25°C, como un resultado del ciclo de operación del calentador. El método es además ventajoso si una temperatura de la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape se eleva por menos de 15°C, preferiblemente menos de 5°C y particularmente preferiblemente menos de 2°C, como un resultado de la operación cíclica del calentador. Por medio de tal operación del calentador sobre solamente una pequeña fracción del tiempo de operación y con un pequeño incremento en la temperatura de la corriente del gas de escape, es posible realizar particularmente operación de ahorro de energía del método, con el cual los depósitos en el calentador son sin embargo removidos en una manera efectiva.

El método de operación descrito anteriormente es ventajoso en particular si el calentador está en un estado, y/o de un diseño, en el cual la transferencia de calor al gas de escape se reduce. Aquí, el calentador puede por ejemplo, tener un área de superficie calentada pequeña, de manera que una pequeña cantidad de calor es liberado del calentador a la corriente del gas de escape. También es posible para una superficie calentada del calentador o la región calentada ser al menos parcialmente cubierta de la corriente del gas de escape, de manera que solamente una fracción de la corriente del gas de escape entra en contacto con calor conducente con el calentador. El calentador puede ser por ejemplo, arreglado en la sombra de calor de otro componente en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. También es posible para el calentador, estar compuesto de un material, la superficie del cual tiene un bajo coeficiente de transferencia de calor al gas de escape.

En este contexto en particular, es preferible para un dispositivo de alimentación para el aditivo liquido ser arreglado de manera que el aditivo liquido incide tan completamente como sea posible en el calentador. De este modo se puede lograr que, localmente y/o en la cercanía directa del calentador o en el calentador, un incremento de temperatura intenso se logre por medio del calentador y tome lugar la conversión del aditivo líquido. Es de este modo posible para los depósitos del aditivo líquido en el calentador que sean evaporados, quemados y/o aún prevenidos en una manera particularmente efectiva. Al mismo tiempo, solamente una pequeña cantidad de energía de calor se requiere debido a que la corriente del gas de escape es calentada solamente a una menor extensión.

El método además es ventajoso sin el punto de alimentación está arreglado corriente arriba del calentador como se observa en la dirección de flujo del gas de escape a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape, y el aditivo es medido en la dirección de flujo del gas de escape. El aditivo entonces incide en el calentador, en donde el aditivo preferiblemente incide en el calentador mientras permanece en forma liquida (permanece en un estado no evaporado) . El aditivo liquido preferiblemente incide en el calentador mientras está en forma de gotas. Si el aditivo liquido es un agente reductor (y en particular solución agua-urea) , puede ser al menos de forma parcial convertido químicamente en el calentador. El producto de conversión es preferiblemente amoniaco. Si la conversión química no toma lugar completamente (por ejemplo, debido a las bajas temperaturas del gas de escape), se pueden formar depósitos en el calentador. Estos depósitos son compuestos, por ejemplo, de urea cristalina. Los depósitos pueden por ejemplo ser erosionados y/o rotos por medio del método descrito .

El agente reductor convertido en amoníaco es preferiblemente de forma temporal almacenado en una tienda para ser utilizado en un momento posterior para la reducción de contaminantes en el gas de escape. La tienda puede por ejemplo proporcionar, un catalizador SCR, como un recubrimiento. El recubrimiento temporalmente une el amoníaco. Cuando la tienda es completamente (o totalmente cargada) , amoníaco adicional presente en el dispositivo de tratamiento de gas de escape (o agente reductor adicionalmente alimentado) puede también formar depósitos. Estos depósitos, también, pueden por ejemplo ser erosionados o rotos por medio del método descrito.

El método es también ventajoso si el punto de alimentación está arreglado corriente abajo del calentador como se observa en una dirección de flujo del gas de escape a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape, y el aditivo es medido contra la dirección de flujo del gas de escape. El aditivo liquido es preferiblemente alimentado a una presión que es suficiente para acelerar el aditivo liquido al punto de alimentación de forma que el aditivo liquido pasa a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape al calentador contra el flujo de gas de escape. En esta variante de diseño, también, los depósitos pueden ser erosionados y/o rotos por medio del método descrito.

El método es además ventajoso si la alimentación del aditivo en la etapa a) toma lugar al menos en un tiempo de inyección predefinido, en donde al menos un tiempo de inyección predefinido está adaptado al menos al ciclo de frecuencia de la activación del calentador. Este tiempo de inyección predefinido es muy particularmente preferido también adaptado para la duración del ciclo de la activación del calentador.

Es preferible para no solamente un tiempo de inyección, pero también al menos una duración de inyección ser adaptada a la frecuencia del ciclo y si es apropiado también a la duración del ciclo de la activación del calentador. Es por ejemplo posible para el tiempo de inyección (y la duración de inyección) ser ajustado de forma que la alimentación del aditivo toma lugar directamente antes de la activación del calentador. Si es apropiado, la duración de inyección puede también traslaparse con la activación del calentador. La alimentación del aditivo liquido puede entonces ser realizada con una frecuencia de ciclo que corresponde a la frecuencia de ciclo de la activación de calentador, en donde los ciclos de operación individuales de los medios de alimentación son compensados en relación a los ciclos de operación del calentador. Aquí, por una parte, es posible siempre que, para cada activación del calentador, se lleve a cabo una alimentación del aditivo a un tiempo de inyección predefinido. Por otra parte, también es posible siempre que, para una multiplicidad de activaciones del calentador, se lleve a cabo una alimentación común (continua) del aditivo a un tiempo de inyección predefinido. Una multiplicidad de activaciones de un calentador referida en este caso a una multiplicidad de ciclos de operación del calentador con una frecuencia de ciclo. En una modalidad adicional, el tiempo de inyección puede ser establecido de manera que una serie de activaciones del calentador tomen lugar después de una alimentación del aditivo liquido.

El tiempo de inyección y/o la duración de inyección puedan ser adaptados no solamente a la frecuencia del ciclo de la activación del calentador. Es alternativamente o adicionalmente también posible para el tiempo de inyección y/o duración de inyección ser adaptado a la duración del ciclo de la activación del calentador o para el periodo de calentamiento de la operación del calentador durante un ciclo de operación único. Aquí, el periodo de calentamiento se refiere en particular a una duración de la operación del calentador durante un ciclo único de la frecuencia del ciclo.

El tiempo de inyección corresponde, por ejemplo, al tiempo de operación de un inyector al punto de alimentación, por medio del cual el inyector que alimenta el aditivo liquido al dispositivo de tratamiento de gas de escape puede ser controlado. La duración de inyección entonces corresponde en particular al periodo de tiempo el cual sigue al tiempo de inyección y durante el cual el inyector es abierto. La duración de inyección es seguida por un tiempo de cierre en el cual en inyector es cerrado nuevamente .

También propuesto dentro del contexto de la invención es un vehículo a motor, que tiene una máquina de combustión interna y un dispositivo de tratamiento de gas de escape para la purificación de los gases de escape de la máquina de combustión interna, y una unidad de control, la cual se diseña y se configura para operar el dispositivo de tratamiento de gas de escape de conformidad con el método descrito .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención y el campo técnico pueden ser explicados en mayor detalle a continuación en las bases de las figuras 1 a 8. Las figuras muestran modalidades ejemplares particularmente preferidas, para las cuales la invención sin embargo no es restringida, se deberá notar que las figuras y en particular las proporciones ilustradas son solamente esquemáticas. En las figuras: Figura 1: muestra una primera modalidad de un dispositivo de tratamiento de gas de escape; Figura 2: muestra una segunda modalidad de un dispositivo de tratamiento de gas de escape; Figura 3: muestra una tercera modalidad de un dispositivo de tratamiento de gas de escape; Figura 4: muestra una cuarta modalidad de un dispositivo de tratamiento de gas de escape; Figura 5: muestra un diagrama en bloque que ilustra la secuencia del método descrito; Figura 6: muestra un diagrama que ilustra la operación de un dispositivo de tratamiento de gas de escape ; Figura 7: muestra un cuerpo en forma de panal calentable .

Figura 8: muestra una modificación del diagrama de la figura 6.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las figuras 1 a 4 muestran diferentes modalidades de un dispositivo de tratamiento de gas de escape el cual puede ser operado de conformidad con el método descrito y las características comunes las cuales pueden primeramente ser explicadas conjuntamente aquí. Cada una de las figuras muestra el dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 e un vehículo a motor 14 que tiene una máquina de combustión interna 15. El dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 se configura y proporciona para purificar los gases de escape producidos por la máquina de combustión interna 15. Los gases de escape fluyen a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 en una dirección de flujo del gas de escape 9. En un dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 aquí es proporcionado, en cada caso, un punto de alimentación 3 por medio del cual puede ser alimentado un aditivo. El punto de alimentación 3 es suministrado con un aditivo por un suministro de aditivo 24 y puede comprender una boquilla, una válvula, un inyector o similares. En cada caso, se proporciona un calentador 2 en la forma de un sustrato de catalizador calentable 8 en un dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 para el propósito de calentar los gases de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape 1. El calentador 2 es controlado por una unidad de control 16 que puede activar (por suministro de corriente eléctrica) y desactivar el calentador 2.

En cada una de las modalidades según las figuras 1 y 2, se proporciona un catalizador SCR 10 en el dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 corriente abajo del punto de alimentación 3 (y en particular también corriente abajo del calentador 2) como se observa en la dirección de flujo del gas de escape 9, en este catalizador SCR se puede realizar el proceso de reducción catalítica selectiva. En cada una de las modalidades según las figuras 1 y 2, el agente reductor, y en particular la solución urea-agua se alimenta como aditivo. En una modalidad según la figura 1, el punto de alimentación 3 está arreglado corriente arriba del calentador 2 como se observa en la dirección de flujo del gas de escape 9. En la modalidad según la figura 2, el punto de alimentación 3 está arreglado corriente abajo del calentador 2 como se observa en la dirección de flujo del gas de escape 9.

En la modalidad según la figura 3, se proporciona un adsorbedor 19 (en particular un catalizador adsorbedor) en el dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 corriente abajo del punto de alimentación 3 (y preferiblemente también corriente abajo del calentador 2) como se observa en la dirección de flujo del gas de escape 9, en la cual se absorben ciertos constituyentes contaminantes presentes en el gas de escape de la máquina de combustión interna 15 que puede ser temporalmente almacenado. En esta modalidad, los hidrocarburos (o en particular combustible) son o es preferiblemente alimentado como aditivo por medio del punto de alimentación 3.

En una modalidad según la figura 4, se proporciona un catalizador de oxidación 20 en el dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 corriente abajo del punto de alimentación 3 (y preferiblemente también corriente abajo del calentador 2) como se observa en la dirección de flujo del gas de escape 9, en la cual el catalizador de oxidación de ciertos constituyentes contaminantes en el gas de escape de la máquina de combustión interna 15 puede ser convertido. En esta modalidad, es preferible para hidrocarburo (y en particular combustible) ser alimentados como aditivo en el punto de alimentación 3, estos hidrocarburos pueden ser quemados en el dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 para incrementar la temperatura en el catalizador de oxidación 20 y asi activar ciertas reacciones de conversión en el catalizador de oxidación 20.

La figura 5 muestra un diagrama de flujo de una modalidad del método descrito. La ilustración muestra las etapas a) , b) , c y d) del método, las cuales se realizan en sucesión. Las etapas a), b) , c) y d) del método pueden ser repetidas conjuntamente a manera de un bucle. La medición del aditivo es inicialmente realizada en la etapa a) . La medición del aditivo en la etapa a) es un prerrequisito para el inicio de las posteriores etapas b) , c) y d) del método. El método descrito es preferiblemente realizado siempre que se lleve a cabo una alimentación del aditivo en el dispositivo de tratamiento de gas de escape. Las etapas b) , c) y d) del método no necesitan ser realizadas cada vez que la etapa a) del método se realice. Es por ejemplo adecuado para que las etapas del método sean realizadas con esta regularidad que los depósitos en el calentador puedan ser identificados en buen tiempo y eliminados por medio del método. En la etapa b) del método, se determina o calcula un estado de operación 4 a partir de varias variables de estado 5 del dispositivo de tratamiento de gas de escape. Este estado de operación 4 se proporciona por la etapa b) del método por las etapas c) y d) del método. En la etapa c) del método, si el estado de operación 4 se encuentra en un cierto intervalo del estado de operación, se determinan una frecuencia de ciclo 6 y un periodo de calentamiento 11 (o una duración del periodo de calentamiento) . También se proporcionan la frecuencia del ciclo 6 y el periodo de calentamiento 11 por la etapa d) . En la etapa d) del método, un calentador en un dispositivo de tratamiento de gas de escape se opera con la frecuencia del ciclo 6 y el periodo de calentamiento 11 si el estado de operación 4 se encuentra en un cierto intervalo de estado de operación.

La figura 6 muestra un diagrama que ilustra la operación de un dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 de conformidad con uno de los métodos descritos aquí . Un tiempo de operación 13 de un dispositivo de tratamiento de gas de escape 1, o de una máquina de combustión interna 15 conectada al dispositivo de tratamiento de gas de escape 1, se traza en el eje horizontal. El estado de operación 4 del dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 se traza en el eje vertical. Un intervalo del estado de operación 7 también se marca. El estado de operación 4 se encuentra en el intervalo del estado de operación 7 durante el intervalo de tiempo 17. El dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 es por lo tanto operado de conformidad con el método descrito en el intervalo de tiempo 17. Aquí, un calentador 2 es operado cíclicamente con una frecuencia de ciclo 6 y una duración de ciclo resultante 12, en donde se proporciona el periodo de calentamiento 11 en cada duración del ciclo 12. Para ilustrar el efecto del calentador, también se gráfica una temperatura del calentador 18 en la figura 6. La temperatura del calentador 18 registra deflexiones siempre que el calentador 2 sea activado. Las deflexiones de la temperatura del calentador 18 se seleccionan por ser específicamente tal intensidad que los depósitos del calentador 2 sean quemados o erosionados en una manera efectiva.

La figura 7 muestra un calentador 2 en la forma de un cuerpo en forma de panal calentable 8. El cuerpo en forma de panal 8 es en forma de S y tiene ductos 21 a través del cual el gas de escape puede fluir. El cuerpo en forma de panal 8 es producido de un paquete de laceraciones en las capas metálicas lisas y corrugadas (preferiblemente láminas) en una forma de S. Para ser estables mecánicamente, un cuerpo en forma de panal 8 de este tipo es preferiblemente soportado, por medio de broches de soporte eléctricamente aislados, en un cuerpo en forma de panal soportado (no ilustrado aquí) . En el cuerpo en forma de panal 8 se proporcionan terminales 23 para la introducción de una corriente de calentamiento eléctrica en el cuerpo en forma de panal 8. El cuerpo en forma de panal 8 tiene un aislador 22 formado como una abertura o con material de aislamiento, este aislamiento predefine una trayectoria de corriente a través del cuerpo en forma de panal 8 y por medio del aislador se conectan las terminales 23 entre si. La construcción de un cuerpo en forma de panal 8 calentable de este tipo se describe por ejemplo, en la patente Europea EP 0 541 585 Bl, el contenido completo de la descripción el cual es referido en la presente. Si los ductos 21 del sustrato catalizador 8 llegan a ser bloqueado por depósitos, menos gas del escape fluye a través de estos. Esto resulta en una contrapresión incrementada del dispositivo de tratamiento de gas de escape 1, y se previene el calentamiento efectivo de la corriente de gas de escape por el cuerpo en forma de panal 8. El cuerpo en forma de panal 8 calentable tiene una superficie 25 que es calentada cuando el cuerpo en forma de panal 8 calentable es operado.

La figura 8 muestra una modificación del diagrama de la figura 6. Los signos de referencia ya explicados con respecto a la figura 6 también se usan nuevamente el en diagrama de la figura 8, y por lo tanto no necesitan ser explicados nuevamente. La alimentación de un aditivo liquido es adicionalmente ilustrada en la figura 8. La alimentación del aditivo liquido se lleva a cabo en cada caso a un tiempo de inyección 26, y con una duración de inyección 27. El tiempo de inyección 26 y la duración de inyección 27 pueden ser adaptados a la operación del calentador y en particular a la frecuencia del ciclo 6 de la operación del calentador, a la duración del ciclo 12 y/o al periodo de calentamiento 11 del calentador.

El método descrito hace posible que un calentador en un dispositivo de tratamiento de gas de escape 1 sea operado de tal manera que los depósitos en el calentador 2 sean prevenidos o eliminados en una manera efectiva sin la necesidad de usar una cantidad excesivamente grande de la energía de calentamiento LISTA DE NÚMEROS DE REFERENCIA 1 Dispositivo de tratamiento de gas de escape 2 Calentador 3 Punto de alimentación 4 Estado de operación 5 Variable de estado 6 Frecuencia del ciclo 7 Intervalo de estado de operación 8 Cuerpo en forma de panal 9 Dirección de flujo del gas de escape 10 Catalizador SCR 11 Periodo de calentamiento 12 Longitud del ciclo 13 Tiempo de operación 14 Vehículo de motor 15 Motor de combustión interna Unidad de control Intervalo de tiempo Temperatura del calentador Adsorbedor Catalizador de oxidación Ducto Aislador Terminal Suministro de aditivo Superficie Tiempo de inyección Duración de inyección 15 20 25

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para operar un dispositivo de tratamiento de gas de escape, que tiene un calentador eléctrico para calentar al menos una corriente o una superficie de gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape, y que tiene un punto de alimentación para alimentar un aditivo en el dispositivo de tratamiento de gas de escape de manera que el aditivo incide en el calentador eléctrico, caracterizado porque tiene las siguientes etapas: a) alimentar el aditivo en el punto de alimentación; b) identificar, en base de al menos un estado variable, un estado de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape en el cual los depósitos pueden formarse en el calentador eléctrico; c) ajusfar una frecuencia de ciclo como una función del estado de operación si el estado de operación identificado en la etapa b) se encuentra en un intervalo de estado de operación predefinido; d) activar y desactivar cíclicamente el calentador eléctrico en la frecuencia de ciclo de ajuste si el estado de operación identificado en la etapa b) se encuentra en el intervalo del estado de operación predefinido.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el calentador comprende un cuerpo en forma de panal calentable eléctricamente .

3. El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aditivo es un agente reductor, y al menos un catalizador SCR es arreglado en el dispositivo de tratamiento de gas de escape corriente abajo del punto de alimentación como se observa en una dirección de flujo del gas de escape.

4. El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en la etapa b) , al menos una de las siguientes variables de estado se usa para identificar el estado de operación: - al menos una temperatura; un flujo de masa del aditivo a través del punto de alimentación en el dispositivo de tratamiento de gas de escape; y un flujo de masa de la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape.

5. El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en la etapa c) , no solamente se ajusta la frecuencia del ciclo sino también un periodo de calentamiento, sobre el cual el calentador es operado durante cada longitud del ciclo de la frecuencia del ciclo.

6. El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la frecuencia del ciclo se selecciona de manera que el calentador es activado por menos de 20 por ciento de tal tiempo de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape durante lo cual el estado de operación del dispositivo de tratamiento de gas de escape se encuentra en el intervalo del estado de operación predefinido.

7. El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una temperatura de la corriente del gas de escape en el dispositivo de tratamiento de gas de escape se eleva por menos de 50°C como un resultado de la operación cíclica del calentador.

8. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el punto de alimentación es arreglado corriente arriba del calentador como se observa en una dirección de flujo del gas de escape a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape, y el aditivo es medido en la dirección de flujo del gas de escape .

9. El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el punto de alimentación es arreglado corriente abajo del calentador como se observa en una dirección de flujo del gas de escape a través del dispositivo de tratamiento de gas de escape, y el aditivo es medido en un contador en la dirección de flujo del gas de escape.

10. El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la alimentación del aditivo en la etapa a) toma lugar en al menos un tiempo de inyección predefinido, en donde al menos tal tiempo de inyección predefinido se adapta al menos a la frecuencia del ciclo de la activación del calentador.

11. Un vehículo de motor caracterizado porque tiene un motor de combustión interna y que tiene un dispositivo de tratamiento de gas de escape para la purificación de los gases de escape del motor de combustión interna y que tiene una unidad de control la cual está diseñada y ajustada para operar el dispositivo de tratamiento de gas de escape de conformidad con un método como se reivindica de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes.