Método de diagnóstico para llevar a cabo durante el funcionamiento a bordo de un vehículo y para un catalizador de oxidación (5,

25), para la oxidación de NO en NO2, dispuesto en un vehículo dotado de un motor de combustión interna (1), que durante su funcionamiento emite gases de escape hacia un sistema (2) de post-tratamiento de gases de escape, comprendiendo, como mínimo, el mencionado catalizador de oxidación (5, 25), un catalizador reductor de NOx (4, 26) y/o un filtro de partículas (6, 26) dispuesto más abajo de dicho catalizador de oxidación, de manera que se añade una cantidad predeterminada de un agente reductor al sistema (2, 22) de post-tratamiento de gases de escape durante, como mínimo, un intervalo de tiempo predeterminado, más arriba del catalizador de oxidación y porque uno de los contenidos de NOx y NO2 es medido más abajo del catalizador de oxidación (5, 25), conjuntamente con lo cual el procedimiento se caracteriza por las siguientes etapas:

- una primera medición (S2, S31) y un registro de un primer valor (m11, m31) para uno de dichos contenidos de NOx o de NO2 son realizados en un momento de tiempo inmediatamente anterior al suministro del agente reductor al sistema (2, 22) de post-tratamiento de gases de escape;

- una segunda medición (S4, S33) y un registro de un segundo valor (m12, m32) para uno de dichos contenidos de NOx o de NO2 son realizados en un momento de tiempo durante el periodo cuando el agente reductor es suministrado al sistema (2, 22) de post-tratamiento de gases de escape, en el que el suministro del agente reductor contamina temporalmente dicho catalizador de oxidación, de manera que la cantidad de NO2 producida en el catalizador de oxidación es despreciable;

- se realiza una comparación (S6, S35) entre el primer y segundo valores antes mencionados, conjuntamente con la cual se obtiene una indicación del funcionamiento defectuoso del catalizador de oxidación (5, 25) cuando la diferencia entre los valores medidos que se han mencionado es menor de un primer valor predeterminado (k11, k31)

Método, dispositivo y producto programa de ordenador para el diagnóstico de un catalizador de oxidación.

Sector técnico de la invención

La presente invención da a conocer un procedimiento para el diagnóstico de la función de una catalizador de oxidación, para la conversión de NO en NO₂, durante el funcionamiento a bordo de un vehículo, cuyo catalizador de oxidación está dispuesto en un vehículo que comprende un motor de combustión interna que durante su funcionamiento emite gases hacia un sistema de post-tratamiento de gases de escape que comprende el mencionado catalizador de oxidación.

La presente invención da a conocer también un vehículo accionado por un motor que comprende un motor de combustión interna el cual, durante su funcionamiento, emite gases de escape hacia un sistema de post-tratamiento de dichos gases que comprende un catalizador de oxidación para la oxidación de NO a NO₂, un dispositivo de inyección para la inyección de un agente reductor en el sistema de post-tratamiento de gases de escape más arriba del catalizador de oxidación, un catalizador para la reducción de NO_x- y/o un filtro de partículas dispuesto más abajo del catalizador de oxidación, un detector de gases dispuesto, como mínimo, más abajo del catalizador de oxidación y una unidad de control para registrar señales procedentes del detector de gases y para controlar, como mínimo, el dispositivo de inyección.

La presente invención da a conocer también un producto de programa de ordenador que comprende un programa de ordenador destinado a llevar a cabo dicho procedimiento mediante un ordenador.

Estado de la técnica

Las exigencias normativas respecto a motores diésel se han hecho más rígidas y lo serán todavía más, en particular con respecto a las emisiones de compuestos de óxido de nitrógeno y de partículas. La cantidad de óxido de nitrógeno formado durante la combustión del combustible en un cilindro de un motor depende de la temperatura durante la combustión. Las temperaturas más elevadas llevan a la conversión de una proporción mayor del nitrógeno presente en el aire en óxidos de nitrógeno. Los catalizadores utilizados en motores diésel y en otros motores que funcionan con un exceso de aire son, en su mayor parte, catalizadores de oxidación. Dado que los gases de escape contienen oxígeno, es difícil reducir los óxidos de nitrógeno con elevada selectividad. Además de los óxidos de nitrógeno, las emisiones no deseables de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y partículas, entre otros, se forman también durante el proceso de combustión principalmente en forma de hollín (C).

Un procedimiento que se ha dado a conocer con anterioridad para la reducción de la cantidad de óxidos de nitrógeno y que se basa en el post-tratamiento de los gases de escape es el LNA (Lean NO_x Adsorber) (Adsorbedor de NO_x Pobre), adsorbedor de NO_x. Se puede hacer referencia al LNA asimismo como LNT (Lean NO_x Trap) (Retención de NO_x Pobre). El método se basa en oxidar en primer lugar NO a NO₂ en un catalizador de oxidación, después de lo cual el NO₂ es almacenado en el dispositivo de adsorción o adsorbedor en forma de nitratos. El almacenamiento de NO₂ tiene lugar cuando el motor funciona con un exceso de oxígeno. La regeneración del adsorbedor de NO_x (catalizador reductor de NO_x) tiene lugar de forma intermitente a intervalos predeterminados al hacer que el motor funcione con deficiencia de oxígeno, es decir, con la añadidura de hidrocarburos adicionales (agente reductor) y/o un flujo de aire reducido, que desestabiliza los nitratos y reduce el dióxido de nitrógeno, NO₂, atrapado en el adsorbedor de NO_x en nitrógeno N₂ y agua H₂O. Ver, por ejemplo, los documentos US 5473887 ó 6718757. Tanto el almacenamiento como la regeneración requieren que la temperatura del adsorbedor de NO_x sea suficientemente elevada (más de 200ºC para el almacenamiento y aproximadamente 300ºC para la regeneración). A bajas cargas del motor (por ejemplo conducción urbana de un vehículo comercial descargado), la temperatura de los gases de escape no será suficiente para mantener al adsorbedor de NO_x a la temperatura necesaria. Una forma de obligar el aumento de temperatura hasta el nivel apropiado consiste en inyectar hidrocarburos en los gases de escape que, a continuación, son quemados catalíticamente en el adsorbedor de NO_x, de manera que se consiguen las temperaturas adecuadas. Los hidrocarburos tienen una influencia negativa en la formación útil de NO₂, con lo que la conversión total de óxidos de nitrógeno en el sistema de gases de escape disminuye durante el calentamiento. De acuerdo con las técnicas anteriores, es posible controlar la inyección de manera tal que los hidrocarburos contaminen a todos los efectos el catalizador de oxidación de manera total, de manera que la formación de NO₂ en el catalizador de oxidación es, en principio, inexistente.

Si el catalizador de oxidación, por unas u otras razones, tiene dificultades en la función de formación de NO₂, se almacenará una cantidad de NO₂ reducida en el adsorbedor de NO_x y se liberará una cantidad incrementada de NO_x a la atmósfera.

De manera conjunta con el suministro de hidrocarburos, esto puede tener lugar como inyección adicional (post-inyección) con una válvula de escape abierta en el motor o mediante un inyector dispuesto en el conducto de escape.

Otro método de post-tratamiento de gases de escape que se ha dado a conocer con anterioridad, para el que es fundamental la formación de NO₂ mediante un catalizador de oxidación, es el CRT^TM (Continously Regenerating Trap) (Retención con Regeneración Continua). Las partículas, es decir, el hollín y compuestos de azufre, por ejemplo, son recogidas en un retenedor en el que el hollín puede ser transformado en dióxido de carbono CO₂. El NO₂ funciona en este caso como agente de oxidación conjuntamente con la conversión de las partículas. A efectos de asegurar que la combustión del hollín tiene lugar con ayuda de NO₂, la temperatura del sistema de post-tratamiento de gases de escape debe encontrarse por encima de 250ºC. También en este caso, la temperatura en el sistema de post-tratamiento de gases de escape puede ser incrementada a un nivel apropiado con la ayuda de la añadidura de hidrocarburos que se queman en el catalizador.

Si el catalizador de oxidación en el CRT, por unas u otras razones, tiene una función de formación de NO₂ deteriorada, se oxidará una cantidad reducida de hollín en el filtro de partículas, lo que significa que existe el riesgo de que el filtro de partículas se pueda sobrecargar y que a una temperatura suficientemente elevada en el filtro de partículas se pueda producir el encendido del hollín, que gracias a la cantidad elevada de hollín que se quema puede desarrollarse de forma tal que el filtro de partículas pueda quedar dañado.

Otras técnicas de post-tratamiento de gases de escape que se han dado a conocer con anterioridad en las cuales es fundamental la formación de NO₂ son:

- LCN (Lean NO_x Catalyst) (catalizador NO_x pobre) en el que los óxidos de nitrógeno son reducidos de forma continua en condiciones de riqueza de oxígeno.

- Filtros de partículas recubiertos con "washcoat" (recubrimiento delgado).

- Reducción basada en urea o amoniaco SCR (Selective Catalyst Reduction) (Reducción selectiva por catalizador) por reducción de NO_x; ver por ejemplo el documento US 5540047.

- SCR basado en hidrocarburos (basado en HC) (Selective Catalyst Reduction) (Reducción Selectiva por Catalizador).

A efectos de garantizar el funcionamiento y, como consecuencia, que se cumplan las exigencias reglamentarias, se llevan a cabo varios diagnósticos a bordo del vehículo y durante el funcionamiento del mismo en piezas del sistema de post-tratamiento de gases de escape o en el conjunto del mismo. El documento EP 1174601 muestra un ejemplo de un método de diagnóstico para el sistema de post-tratamiento de gases de escape basados en mediciones de temperatura. Una cantidad predeterminada de hidrocarburo HC es inyectada periódicamente. La exotermia es medida con un detector de temperatura, es decir, se lleva a cabo el registro de la temperatura de apagado y en base a la temperatura...

1. Método de diagnóstico para llevar a cabo durante el funcionamiento a bordo de un vehículo y para un catalizador de oxidación (5, 25), para la oxidación de NO en NO₂, dispuesto en un vehículo dotado de un motor de combustión interna (1), que durante su funcionamiento emite gases de escape hacia un sistema (2) de post-tratamiento de gases de escape, comprendiendo, como mínimo, el mencionado catalizador de oxidación (5, 25), un catalizador reductor de NO_x (4, 26) y/o un filtro de partículas (6, 26) dispuesto más abajo de dicho catalizador de oxidación, de manera que se añade una cantidad predeterminada de un agente reductor al sistema (2, 22) de post-tratamiento de gases de escape durante, como mínimo, un intervalo de tiempo predeterminado, más arriba del catalizador de oxidación y porque uno de los contenidos de NO_x y NO₂ es medido más abajo del catalizador de oxidación (5, 25), conjuntamente con lo cual el procedimiento se caracteriza por las siguientes etapas:

- una primera medición (S2, S31) y un registro de un primer valor (m11, m31) para uno de dichos contenidos de NO_x o de NO₂ son realizados en un momento de tiempo inmediatamente anterior al suministro del agente reductor al sistema (2, 22) de post-tratamiento de gases de escape;

- una segunda medición (S4, S33) y un registro de un segundo valor (m12, m32) para uno de dichos contenidos de NO_x o de NO₂ son realizados en un momento de tiempo durante el periodo cuando el agente reductor es suministrado al sistema (2, 22) de post-tratamiento de gases de escape, en el que el suministro del agente reductor contamina temporalmente dicho catalizador de oxidación, de manera que la cantidad de NO₂ producida en el catalizador de oxidación es despreciable;

- se realiza una comparación (S6, S35) entre el primer y segundo valores antes mencionados, conjuntamente con la cual se obtiene una indicación del funcionamiento defectuoso del catalizador de oxidación (5, 25) cuando la diferencia entre los valores medidos que se han mencionado es menor de un primer valor predeterminado (k11, k31).

2. Procedimiento de diagnóstico, según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la diferencia es menor que el valor predeterminado antes mencionado (k11) y dependiendo de las dimensiones de la diferencia antes mencionada, se facilita una indicación de la función defectuosa del catalizador de oxidación inmediatamente al conductor del vehículo conjuntamente con el siguiente servicio de mantenimiento del vehículo.

3. Procedimiento de diagnóstico, según la reivindicación anterior, caracterizado porque si la diferencia antes mencionada es superior a un segundo valor predeterminado (k22), que corresponde al límite de emisiones de gases de escape permisibles según reglamentación y es menor que el primer valor predeterminado antes mencionado (k11), la indicación antes mencionada tendrá lugar conjuntamente con el siguiente servicio regular de mantenimiento del vehículo.

4. Procedimiento de diagnóstico, según la reivindicación 1, con un filtro de partículas (6) dispuesto más abajo del catalizador de oxidación (5), caracterizado porque cuando la diferencia antes mencionada es menor que un segundo valor predeterminado (k22), se facilita inmediatamente una indicación de la función defectuosa del catalizador de oxidación al conductor del vehículo.

5. Procedimiento de diagnóstico, según la reivindicación 1, caracterizado porque las mediciones antes mencionadas del contenido de NO₂ son llevados a cabo entre el catalizador de oxidación (25) y dicho catalizador (26) reductor de NO_x y/o dicho filtro de partículas (26).

6. Procedimiento de diagnóstico, según la reivindicación 5, con un filtro de partículas (26) dispuesto más abajo del catalizador de oxidación (25), caracterizado porque cuando la diferencia antes mencionada es menor que un segundo valor predeterminado (k31), se facilita inmediatamente al conductor del vehículo indicación de la función defectuosa del catalizador de oxidación.

7. Vehículo impulsado por motor, con un motor de combustión interna (1, 21), que durante el funcionamiento emite gases de escape hacia un sistema (2, 22) de post-tratamiento de los gases de escape, que comprende un catalizador de oxidación (5, 25) para la oxidación de NO en NO₂, un catalizador (4, 26) reductor de NO_x y/o un filtro de partículas (6, 26) dispuesto más abajo de dicho catalizador de oxidación, un dispositivo de inyección para la inyección de un agente reductor en el sistema (2, 22) de post-tratamiento de los gases de escape más arriba del catalizador de oxidación (5, 25), un detector (12, 212) de NO_x y NO₂ dispuesto más abajo del catalizador de oxidación (5, 25), una unidad de control (11, 211) para registrar señales de dicho detector (12, 212) de NO_x o NO₂ y para controlar, como mínimo, el dispositivo de inyección, caracterizado porque la unidad de control (11, 211) está dispuesta de manera tal que registra un primer valor (m11, m31) para uno de los contenidos de NO_x o NO₂ con intermedio de dicho detector (12, 212) de NO_x o NO₂ en un momento de tiempo inmediatamente anterior a la inyección del agente de reducción y un segundo valor (m12, m32) para dicho contenido de NO_x o NO₂ en un punto de tiempo durante el periodo en el que tiene lugar la inyección del agente reductor y contamina el catalizador de oxidación antes mencionado (5, 25), conjuntamente con la cual la unidad de control (11, 211) está dispuesta de manera tal que efectúa la comparación de dichos primer y segundo valores antes mencionados y para indicar la función defectuosa del catalizador de oxidación (5, 25) cuando la diferencia entre los valores medidos antes mencionados es menor que un primer valor predeterminado (k11, k31).

8. Vehículo impulsado a motor, según la reivindicación 8, caracterizado porque cuando la diferencia es menor que el primer valor predeterminado antes indicado (k11) y dependiendo del valor de dicha diferencia antes mencionada, la unidad de control (11) está dispuesta de forma tal que indica la función defectuosa del catalizador de oxidación inmediatamente al conductor del vehículo o conjuntamente con el siguiente servicio de mantenimiento del vehículo.

9. Vehículo impulsado a motor, según la reivindicación anterior, caracterizado porque si la diferencia antes mencionada es superior a un segundo valor predeterminado (k22), que corresponde al límite máximo permisible de emisión de gases, según reglamentación y que es menor que el primer valor predeterminado antes mencionado (k11) la unidad de control (11) es dispuesta de forma tal que lleve a cabo la indicación antes mencionada conjuntamente con el siguiente servicio regular de mantenimiento del vehículo.

10. Vehículo impulsado a motor, según la reivindicación 8, que comprende también un filtro de partículas (6) dispuesto más abajo del catalizador de oxidación (5), caracterizado porque cuando la diferencia antes mencionada es menor que un segundo valor predeterminado (k22), la unidad de control (11) está dispuesta de forma que indica la función reducida del catalizador de oxidación inmediatamente al conductor del vehículo.

11. Vehículo impulsado a motor, según la anterior reivindicación 7, caracterizado porque el detector antes mencionado de NO₂ (212) está dispuesto entre el catalizador de oxidación (25) y la unidad (26) de post-tratamiento de gases de escape está dispuesta más abajo que el catalizador de oxidación (25).

12. Vehículo impulsado a motor, según la reivindicación 7, que comprende un filtro de partículas (26) dispuesto más abajo del catalizador de oxidación (25), caracterizado porque cuando la diferencia antes mencionada es menor que un segundo valor predeterminado (k31), la unidad de control (211) está dispuesta de forma tal que indica el funcionamiento defectuoso del catalizador de oxidación de manera inmediata al conductor del vehículo.

13. Producto de programa de ordenador que comprende un código de programa almacenado en un soporte legible por el ordenador para llevar a cabo las etapas de procedimiento de la reivindicación 1 cuando dichos programas de ordenador antes mencionados son llevados a cabo en el ordenador.

14. Producto de programa de ordenador capaz de ser cargado directamente en una memoria interna de un ordenador, que comprende programas de ordenador para llevar a cabo las etapas de método reivindicadas en la reivindicación 1 cuando dichos programas de ordenador antes mencionados en el producto de programa de ordenador son llevados a cabo en el ordenador.