Sistema de gases de escape.

Sistema (1) de gases de escape para la limpieza de un gas de escape de un motor (2) de combustión interna,

especialmente de un motor diésel de un automóvil, por el que puede circular el gas de escape en un sentido de circulación, comprendiendo el sistema (1) de gases de escape, unos tras otros en el sentido (3) de la corriente, un convertidor (4) catalítico, especialmente para la transformación del monóxido de carbono y los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, un catalizador (5) de oxidación, especialmente para la transformación del monóxido de nitrógeno contenido en el gas de escape, y un sumidero (6) de partículas para captar las partículas contenidas en el gas de escape, caracterizado porque el sumidero (6) de partículas presenta canales (13) a los que puede accederse libremente en los que están dispuestos lugares (14) de arremolinado y lugares (15) de calma y / o dispositivos (16) de inversión.

Sistema de gases de escape La presente invención se refiere a un sistema de gases de escape para la limpieza de un gas de escape de un motor de combustión interna, especialmente para la limpieza de gases de escape de un motor diésel de un automóvil.

Debido a las estipulaciones legales que cada vez imponen mayores requisitos a la industria automovilística, estos sistemas de gases de escape se han seguido desarrollando de forma continua en el pasado. En este caso se emplea una pluralidad de componentes que cumplen en cada caso diferentes funciones dentro del sistema de gases de escape. Se conocen, por ejemplo, catalizadores de arranque que tienen un volumen especialmente pequeño y, por tanto, alcanzan rápidamente tras un arranque en frío del motor de combustión interna su temperatura de arranque necesaria para la transformación catalítica. Además, se conocen, por ejemplo, catalizadores que pueden calentarse de forma eléctrica que también posibilitan un comportamiento mejorado del arranque en frío del sistema de gases de escape. Los denominados ‘absorbedores' tienen la función, en un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna, de absorber determinadas sustancias dañinas contenidas en el gas de escape en un determinado intervalo de tiempo, almacenándose éstas preferiblemente hasta que un catalizador conectado posteriormente haya alcanzado su temperatura de funcionamiento. En especial en los sistemas de escape de los motores diésel se emplean además sumideros o filtros de partículas que captan partículas de hollín contenidas en el gas de escape transformando de forma continua o discontinua las acumulaciones de partículas captadas, por ejemplo, mediante la adición de alta energía térmica.

A partir del documento WO-A-00/34632 se conoce un sistema de tratamiento de gases de escape en el que están configurados dos cuerpos de soporte de catalizador y un filtro de hollín. Un primer cuerpo de soporte de catalizador sirve para la oxidación de hidrocarburos, mientras que un segundo cuerpo de catalizador cataliza una transformación de NO a NO2.

El objetivo de la presente invención es hincar un sistema de gases de escape para la limpieza de un gas de escape de un motor de combustión interna, especialmente para la limpieza de gases de escape de un motor diésel de un automóvil, el cual garantiza una transformación especialmente eficaz de las sustancias dañinas contenidas en el gas de escape, garantizándose una regeneración continua de un sumidero de partículas dispuesto en el sistema de gases de escape.

Este objetivo se consigue mediante un sistema de gases de escape con las características de la reivindicación 1. Otras configuraciones ventajosas del sistema de gases de escape se describen en las reivindicaciones dependientes.

El sistema de gases de escape según la invención para la limpieza de un gas de escape de un motor de combustión interna, especialmente de un motor diésel de un automóvil, puede ser atravesado por gas de escape en una dirección de circulación, presentando el sistema de gases de escape, unos tras otros en el sentido de circulación, los siguientes componentes:

1. un convertidor catalítico para la transformación del monóxido de carbono y los hidrocarburos contenidos en el gas de escape,

2. un catalizador de oxidación para la transformación de monóxido de nitrógeno, y

3. un sumidero de partículas para la captación de partículas contenidas en el gas de escape.

El sumidero de partículas presenta canales a los que puede accederse libremente en los que están dispuestos lugares de arremolinado y lugares de calma y / o dispositivos de inversión.

La disposición propuesta de los componentes citados en el sistema de gases de escape tiene efectos especialmente positivos en relación con la regeneración de los sumideros de partículas. Estos efectos positivos se producen de forma inesperada a partir de esta conexión unos tras otros de los componentes anteriormente mencionados, tal como se explicará a continuación de forma más detallada.

45 El convertidor catalítico dispuesto aguas arriba sirve especialmente para la transformación de monóxido de carbono e hidrocarburos. La proporción de monóxido de carbono en el gas de escape de los motores diésel es en total relativamente reducida y sólo aumenta de forma más intensa al aproximarse al límite del hollín. Esto tiene su causa especialmente en las estrategias de funcionamiento en la mayoría de los casos pobres (con exceso de aire) de los motores diésel en relación con la combustión del combustible. En este caso, se originan proporciones aumentadas de hidrocarburos, por ejemplo, en áreas con un empobrecimiento demasiado intenso de la mezcla aire - combustible que no pueden transformarse en el momento adecuado en caso de temperaturas bajas en la cámara de combustión (carga parcial) . Un aumento de la proporción de hidrocarburos en el gas de escape se da también en caso de una combustión temporalmente muy rica (con defecto de aire) . El convertidor catalítico, especialmente en el caso de una disposición cercana al motor, transforma, preferiblemente de forma completa, determinadas sustancias dañinas contenidas en el gas de escape (especialmente monóxido de carbono e hidrocarburos insaturados) , desarrollándose estos procesos de forma rápida y casi por completo gracias a las altas temperaturas en la proximidad del motor.

Debido al hecho de que el convertidor catalítico ya ha transformado la proporción fundamental de monóxido de carbono e hidrocarburos insaturados, el catalizador de oxidación sirve especialmente para la transformación de óxidos de nitrógeno aún contenidos en el gas de escape. Los óxidos de nitrógeno se originan intensamente especialmente en caso de una combustión casi estequiométrica hasta un exceso de aire medio (aproximadamente hasta I = 3) . En este caso la proporción de dióxido de nitrógeno en el gas de escape está normalmente entre 5 y 15%. El catalizador de oxidación presenta ahora un recubrimiento catalíticamente activo que provoca una conversión del monóxido de nitrógeno en dióxido de nitrógeno. Por tanto, la proporción de dióxido de nitrógeno aumenta claramente en el gas de escape, preferiblemente en una proporción en el gas de escape de más del 50%, especialmente superior al 80% o incluso el 95%. Estas tasas de transformación se consiguen en este caso porque el convertidor catalítico dispuesto aguas arriba ya ha transformado otras sustancias dañinas en componentes fundamentalmente no dañinos. La alta proporción de dióxido de nitrógeno generada de esta manera por el catalizador de oxidación tiene un efecto especialmente positivo en relación con la regeneración del sumidero de partículas dispuesto aguas abajo.

Las partículas y, especialmente, el hollín se presentan en el gas de escape durante la combustión del combustible con una carencia de aire extrema y debido a la mezcla aire-combustible muy poco homogénea localmente son típicos en la combustión en los motores diésel. Las partículas normalmente se depositan en los recubrimientos de los componentes y / o en la pared exterior, tal como, por ejemplo, en el ramal de escape del sistema de escape. En caso de variaciones de la carga, se expulsan en forma de una nube de partículas. Estas partículas se retienen con el sumidero De partículas, dispuesto aguas abajo según la invención, debido a los procesos de difusión y adsorción y se transforma químicamente de forma continua. Con ello se garantiza una regeneración continua de las partículas y se impide que se taponen las vías de circulación en el interior del sumidero de partículas. Este proceso de regeneración se favorece de forma sorprendentemente efectiva mediante el dióxido de nitrógeno generado anteriormente por el catalizador de oxidación. A continuación consiguientemente, se garantiza, por un lado, una transformación eficaz de las partículas de hollín y, por otro lado, se evita un aumento de la presión en el sistema de escape ocasionado por vías de circulación taponadas. En este caso se prefiere la disposición de todos los componentes cerca del motor, es decir, especialmente no en la parte inferior de un automóvil. Por tanto, mediante el tiempo de funcionamiento del motor de combustión interna se garantizan temperaturas suficientemente altas (también directamente después de un arranque en frío) de manera que los valores indicativos válidos por el momento en relación con las partículas individuales que permanecen en el gas de escape quedan claramente por debajo.

Además, el sumidero de partículas está dispuesto, en el...

1. Sistema (1) de gases de escape para la limpieza de un gas de escape de un motor (2) de combustión interna, especialmente de un motor diésel de un automóvil, por el que puede circular el gas de escape en un sentido de circulación, comprendiendo el sistema (1) de gases de escape, unos tras otros en el sentido (3) de la corriente, un convertidor (4) catalítico para la transformación del monóxido de carbono y los hidrocarburos contenidos en el gas de escape, un catalizador (5) de oxidación para la transformación del monóxido de nitrógeno contenido en el gas de escape, y un sumidero (6) de partículas para captar las partículas contenidas en el gas de escape, presentando el sumidero (6) de partículas canales (13) a los que puede accederse libremente en los que están dispuestos lugares (14) de arremolinado y lugares (15) de calma y / o dispositivos (16) de inversión y estando dispuesto el sumidero (6) de partículas, en el sentido (3) de la corriente, directamente detrás del catalizador (5) de oxidación, especialmente con una separación (10) inferior a 50 mm, especialmente incluso inferior a 20 mm.

2. Sistema (1) de gases de escape según la reivindicación 1, en el que el sistema (1) de gases de escape presenta un turbocompresor (7) , caracterizado porque el convertidor (4) catalítico está dispuesto, en el sentido (3) de la corriente, delante del turbocompresor (7) y el catalizador (5) de oxidación, detrás.

3. Sistema (1) de gases de escape según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el convertidor (4) catalítico está dispuesto cerca del motor (2) de combustión interna, especialmente en un tubo (8) acodado para el gas de escape que está unido directamente con el motor (2) de combustión interna.

4. Sistema (1) de gases de escape según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el catalizador (5) de oxidación presenta como mínimo dos zonas (9) , estando realizada la zona (9) más alejada del motor (2) de combustión interna con una capacidad térmica específica más alta que las dos zonas (9) restantes.

5. Sistema (1) de gases de escape según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el catalizador (5) de oxidación y el sumidero (6) de partículas están dispuestos en una carcasa (26) común.

6. Sistema (1) de gases de escape según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sumidero (6) de partículas tiene un volumen (11) total que es inferior al 75% del volumen (12) de la cilindrada del motor (2) de combustión interna, especialmente inferior al 50% e incluso preferiblemente inferior al 25%.

7. Sistema (1) de gases de escape según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el convertidor (4) catalítico presenta un volumen (17) del convertidor que tiene un tamaño equivalente como máximo a la mitad del volumen (18) del catalizador (5) de oxidación.

8. Sistema (1) de gases de escape según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como mínimo un componente (4, 5, 6) del sistema (1) de gases de escape, preferiblemente cada uno de ellos, presenta una estructura (19) en forma de panal de abejas con canales (13) por los que puede fluir a través el gas de escape, estando formada dicha estructura de panal de abejas con láminas (20) de chapa al menos parcialmente estructuradas.