Motor de combustión interna (10) del tipo a pistón que tiene un conducto de admisión (20) para suministrar aire a cámaras de combustión del motor y un sistema de escape (15,

22) para extraer gases de escape de dichas cámaras de combustión, el sistema de escape comprende equipamiento (29, 30) para reducir las emisiones de escape dañinas para el medio ambiente del motor, el cual está previsto que funcione con carga variable a fin de impulsar un vehículo, el sistema de escape (15, 22) comprende una tubería de ramal (26) controlada por una válvula (24) y derivando al menos una parte de dicho equipamiento (29, 30) para reducir las emisiones de escape dañinas para el medio ambiente, que la válvula (24) está controlada de forma que conduce el flujo de gas de escape a través de la tubería de ramal (26) en una parte del intervalo total de carga del motor y que el motor está optimizado a fin de proporcionar emisiones de escape aceptables en dicha parte del intervalo total de carga del motor caracterizado por el hecho de que la tubería de ramal (26) está acoplada en paralelo con un sistema de tratamiento posterior de escape que comprende un convertidor catalítico SCR (30) y un filtro de partículas regenerable (30) se sitúa curso arriba de la válvula (24), siendo posible la regeneración mientras el flujo de gas de escape se conduzca a través de la tubería de ramal (26)

Motor de combustión interna del tipo a pistón.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un motor de combustión interna del tipo a pistón que tiene un conducto de admisión para suministrar aire a cámaras de combustión del motor y un sistema de escape para extraer gases de escape de dichas cámaras de combustión, el sistema de escape comprende equipamiento para reducir las emisiones de escape dañinas para el medio ambiente del motor, el cual está previsto que funcione con carga variable a fin de impulsar un vehículo.

Antecedentes de la invención

Los requisitos legales referidos a los motores diesel se han ido endureciendo y se irán haciendo más estrictos, concretamente en relación a las emisiones de contaminantes de óxido de nitrógeno y las emisiones de partículas.

La cantidad de óxidos de nitrógeno formada por la combustión de combustible en un cilindro del motor depende de la temperatura de combustión. Las altas temperaturas conducen a una mayor proporción de nitrógeno atmosférico que se convierte en óxidos de nitrógeno. Un método basado en el motor de reducir la cantidad de dióxido de nitrógeno formado es la denominada recirculación de gases de escape (EGR) y en concreto EGR refrigerada, lo cual posibilita reducir la temperatura de combustión. Este método normalmente no es suficiente, sin embargo, para cumplir los requisitos legales cuando el motor está funcionando en carga elevada. Este método de recirculación de gas de escape refrigerada (EGR) sitúa una carga incrementada en el sistema de refrigeración del motor y el vehículo, especialmente en cargas de motor elevadas. Esto constituye un límite a la consecución de una elevada salida de potencia mientras se logran bajas emisiones. Otro método conocido de reducir la cantidad de dióxido de nitrógeno, que se basa en el tratamiento posterior del gas de escape, utiliza una denominada trampa de NO_x (absorbedor de NO_x en exceso de oxígeno, LNA) para almacenar NO_x mientras el motor funciona con exceso de oxígeno. La trampa de NO_x se regenera al permitir que el motor funcione con un defecto de oxígeno, es decir con un mezcla enriquecida de combustible y/o flujo de aire reducido, como se describe en el documento US 5,473,887, por ejemplo. El método puede resultar en una determinada carga incrementada sobre el motor en forma de formación de hollín y contaminación del aceite lubricante del motor, o dilución del aceite lubricante con combustible y elevadas temperaturas del gas de escape que son perjudiciales para el sistema de escape. Además, puede generar determinados problemas para el sistema LNA al funcionar eficientemente en carga baja o parcial, ya que un sistema LNA normalmente como mejor funciona es a tempera-turas del gas de escape superiores a aproximadamente 300ºC, lo cual normalmente significa carga elevada o media.

En el documento US 5,207,990 se describe un dispositivo depurador del gas de escape para reducir el material en partículas. En dicho dispositivo se dispone un catalizador de oxidación en un ramal principal curso arriba de una trampa de partículas, dicha trampa está dotada de un ramal de derivación.

En el documento JP 6033735 se describe un equipamiento para la reducción de partículas, NO_x y olor de formaldehído dispuesto en el sistema de escape conectado a un motor diesel. En dicho dispositivo se dispone un catalizador de oxidación en un ramal principal curso arriba de un catalizador de reducción que podría tener una derivación, dicho catalizador de reducción y su ramal de derivación a su vez están dispuestos curso arriba de una trampa de partículas.

Otros sistemas conocidos para reducir óxidos de nitrógeno son el LNC (catalizador de NO_x en exceso de oxígeno), el cual reduce continuamente los óxidos de nitrógeno bajo condiciones de combustión pobre. El SCR de urea (Reducción Catalítica Selectiva) también se usa para la reducción de NO_x, ver el documento 5,540,047, por ejemplo.

Descripción de la invención

Un objeto de la invención es por lo tanto crear un motor de combustión interna, que permitirá un uso mejorado funcionalmente y económico de un sistema de tratamiento posterior de escape.

Este objeto se logra mediante un motor de acuerdo con la parte caracterizada de la reivindicación 1.

Descripción de los dibujos

La invención se describirá con más detalle a continuación en referencia a realizaciones ejemplares como se muestra en el dibujo adjunto, en el cual

la Fig. 1 muestra un esquema de un motor de combustión interna de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

El motor de combustión interna 10 comprende un bloque motor 11 con seis cilindros de pistón 12 junto con un colector de admisión 13 y un colector de escape 14. Los gases de escape del motor alimentan vía un conducto de escape 15 un rotor de turbina 17 de una unidad de turbocompresor 16. El eje de la turbina 18 acciona la rueda del compresor 19 de la unidad de turbocompresor, la cual por medio de un conducto de admisión 20 comprime el aire de entrada y lo suministra al colector de admisión 13 vía un intercambiador de aire 21. El combustible alimenta a cada cilindro 12 vía los dispositivos de inyección (no mostrados). Aunque la figura ilustra un motor de seis cilindros, la invención también puede ser usada junto con otras configuraciones de cilindros.

Los gases de escape que han atravesado la unidad de turbocompresor 16 son dirigidos hacia delante por medio del conducto de escape 22, a un dispositivo de filtro de oxidación 23 para separar las partículas del flujo de gas. Curso abajo del dispositivo de filtro hay una válvula de tres vías 24, que de acuerdo con la técnica anterior puede conducir los gases de escape o bien a una tubería de ramal 25 o bien vía una tubería de ramal 26, las dos tuberías de ramal discurren paralelas y se reunifican curso abajo en un punto 27. El flujo del gas de escape es conducido después hacia delante a la atmósfera vía una denominada unidad de limpieza 28, que puede comprender un convertidor catalítico de oxidación que oxida (quema) los residuos de emisión (HC, CO, etc.). Esta unidad puede adoptar varias formas de acuerdo a las demandas dispuestas en él (diseño del sistema).

El motor 10 tiene un sistema para retornar los gases de escape al lado de admisión del motor como el denominado gas EGR, vía una tubería 31, para reducir la emisión de óxidos de nitrógeno del motor de acuerdo con la técnica anterior. Este conducto comprende una válvula 32, que sirve como válvula de corte y como válvula de regulación para regular el flujo EGR. Además hay un refrigerador 33 para refrigerar los gases EGR. El sistema EGR, por ejemplo, puede recircular flujos del orden del 30-60% (el gas en la carcasa de admisión 20 está compuesto del 30-60% de gases de escape recirculados y el restante 40-70% es aire fresco). Cuando el motor está funcionando en carga baja esto es viable sin sobrecargar el sistema de refrigeración. En cargas elevadas del motor, por otro lado, con una presión media efectiva del orden de pme = 10-15 bar y superiores, estas relaciones elevadas de flujo EGR tiene como resultado un incremento de carga del sistema de refrigeración de vehículo para el que normalmente no está diseñado. La estructura interna del motor tampoco está diseñada para las elevadas presiones del cilindro que pueden tener lugar con altos contenidos de EGR.

Cuando un motor está funcionando en carga baja y la composición del gas en la carcasa de admisión 20 está compuesta del 30-60% de EGR, se pueden lograr emisiones de gas muy bajas tanto de NO_x como hollín, por ejemplo, mediante el uso de la combustión denominada de carga homogénea y encendido por compresión (HCCI). Por ejemplo, se pueden lograr niveles de NO_x < 0,5 g/kWh y teóricamente combustión libre de hollín. Cuando el motor está funcionando en carga elevada, el sistema EGR, entre otras cosas, es restrictivo.

Las válvulas 24 y 32 están conectadas a una unidad de control del motor que contiene un programa de control y datos de control para controlar el motor con referencia a los datos de entrada. La unidad de control del motor está conectada, por ejemplo, a sensores que detectan la velocidad del motor y la posición del pedal del acelerador. La unidad de control del motor está diseñada para controlar la válvula 24 de manera que en carga baja el flujo de gas de escape es conducido a través de la tubería de ramal 26. Dentro de...

1. Motor de combustión interna (10) del tipo a pistón que tiene un conducto de admisión (20) para suministrar aire a cámaras de combustión del motor y un sistema de escape (15, 22) para extraer gases de escape de dichas cámaras de combustión, el sistema de escape comprende equipamiento (29, 30) para reducir las emisiones de escape dañinas para el medio ambiente del motor, el cual está previsto que funcione con carga variable a fin de impulsar un vehículo, el sistema de escape (15, 22) comprende una tubería de ramal (26) controlada por una válvula (24) y derivando al menos una parte de dicho equipamiento (29, 30) para reducir las emisiones de escape dañinas para el medio ambiente, que la válvula (24) está controlada de forma que conduce el flujo de gas de escape a través de la tubería de ramal (26) en una parte del intervalo total de carga del motor y que el motor está optimizado a fin de proporcionar emisiones de escape aceptables en dicha parte del intervalo total de carga del motor caracterizado por el hecho de que la tubería de ramal (26) está acoplada en paralelo con un sistema de tratamiento posterior de escape que comprende un convertidor catalítico SCR (30) y un filtro de partículas regenerable (30) se sitúa curso arriba de la válvula (24), siendo posible la regeneración mientras el flujo de gas de escape se conduzca a través de la tubería de ramal (26).

2. El motor de combustión interna reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha parte del intervalo total de carga del motor sobre todo comprende el intervalo de carga baja del motor.

3. El motor de combustión interna reivindicado en la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que un sistema (31-33) está diseñado para retornar los gases de escape al lado de admisión del motor a fin de reducir la temperatura de combustión.