PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA TRAMPA DE PARTICULAS Y DISPOSITIVO DE EJECUCION DEL PROCEDIMIENTO.

Procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas (1),

especialmente abierta, en una instalación de escape (2) de un motor de combustión interna (3), en el que la trampa de partículas (1) presenta, respecto de la depuración de un gas de escape, una efectividad (E) que resulta de la relación de partículas retenidas a partículas entrantes, cuyo procedimiento comprende al menos los pasos siguientes:

a) determinación de un primer momento (t1) de la trampa de partículas (1) en el que la efectividad (E) de dicha trampa de partículas (1) cae por debajo de un primer valor límite de efectividad (E1),

b) realización de un aumento de efectividad de la trampa de partículas (1) ajustando al menos un parámetro de funcionamiento específico (B) del motor de combustión interna (3), teniendo el gas de escape generado por el motor de combustión interna (3) en la zona de la trampa de partículas (1) una temperatura tan baja que no tenga lugar sustancialmente una regeneración térmica de las partículas (4),

c) determinación de un segundo momento (t2) de la trampa de partículas (1) en el que la efectividad (E) de dicha trampa de partículas (1) sobrepasa un segundo valor límite de efectividad (E2), y

d) activación de un funcionamiento normal del motor de combustión interna (3),

determinándose el periodo de tiempo para el paso b) en función de al menos un parámetro del grupo de:

- la temperatura del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de dióxido de nitrógeno del gas durante el aumento de efectividad,

- la concentración de agua del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de ozono del gas de escape durante el aumento de efectividad

Procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas y dispositivo de ejecución del procedimiento.

La presente invención concierne a un procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas, especialmente abierta, en una instalación de escape de un motor de combustión interna. Asimismo, se describe también un dispositivo de ejecución del procedimiento. El procedimiento y el dispositivo se aplican preferiblemente en el sector del automóvil.

Aparte de contener constituyentes gaseosos, el gas de escape generado por un motor de combustión interna comprende frecuentemente también partículas sólidas que no deben ser entregadas al ambiente o que sólo deben serlo en medida limitada. A este fin, es conocido el recurso de conducir el gas de escape por un filtro, en el que las partículas contenidas en dicho gas son retenidas al menos temporalmente en una estructura de pared porosa. Para impedir una obstrucción completa de la estructura de pared se tienen que regenerar tales filtros en repetidas ocasiones. Durante esta regeneración se queman las partículas de hollín. Para la combustión de las partículas se tienen que habilitar temperaturas superiores a aproximadamente 600ºC. Esto puede efectuarse mediante una breve elevación de la temperatura del filtro o del gas de escape y/o mediante la aportación de aditivos. Para esta regeneración es conocido, por ejemplo, el recurso de realizar un desplazamiento del punto de carga del motor por medio del sistema de gestión de dicho motor de modo que llegue al filtro un gas de escape netamente más caliente. Es posible también alimentar una cantidad de carburante al sistema de escape mediante la supresión de un encendido en un cilindro del motor de modo que una elevada concentración de hidrocarburos insaturados alcance a un catalizador. Al contacto con el calentador se produce una combustión que conduce al aumento deseado de la temperatura del gas de escape en el filtro. Sin embargo, estos procedimientos de regeneración están ligados generalmente a un mayor consumo de carburante y a cargas netamente mayores del filtro.

Aparte de los filtros anteriormente citados, que presentan canales alternativamente cerrados y que, por tanto, aseguran que toda la cantidad de gas de escape atraviese las paredes del filtro, se conocen aún otros dispositivos para retener partículas de una corriente de gas de escape. Hay que aludir especialmente a las llamadas trampas de partículas "abiertas". Esta trampa de partículas "abierta" se caracteriza porque existen en ella vías de flujo o canales que hacen posible que el gas de escape atraviese la trampa de partículas sin circular a través del material filtrante que limita al menos parcialmente las paredes de flujo. Como ejemplo de un filtro de partículas abierto de esta clase cabe citar el modelo de utilidad alemán DE 201 17 873, ya que aquí se indican un gran número de parámetros de una trampa de partículas de esta clase.

En contraste con el filtro cerrado, que presenta siempre una efectividad relativamente constante, ya que todas las partículas tienen que atravesar las paredes del filtro, varía la efectividad de la trampa de partículas abierta. Con efectividad se quiere dar a entender en este contexto la relación de partículas retenidas a las partículas entrantes (E = P_retenidas/P_introducidas). Por tanto, si se retienen todas las partículas, la efectividad es entonces del 100%, mientras que si solamente se retienen dos tercios de las partículas y el resto de ellas salen nuevamente, la efectividad asciende entonces a un 67%.

En trampas de partículas abiertas la efectividad viene determinada decisivamente por las condiciones de presión en el interior y en el entorno de la trampa de partículas. Hay que tener en cuenta a este respecto que al aumentar el periodo de funcionamiento se acumulan partículas en o sobre el material filtrante, con lo que al menos se reducen o se hacen más pequeños los poros o cavidades del material filtrante que pueden ser atravesados. Aumenta así la diferencia de presión con respecto a canales contiguos, lo que tiene la consecuencia de que con un periodo de funcionamiento más prolongado las partículas afluyentes elijan en medida creciente las vías de flujo libres hacia el ambiente y no sean capturadas. Se reduce así la efectividad.

El documento US-A1-2003/0106309 revela un procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas en una instalación de escape de un motor de combustión interna, en el que la regeneración de la trampa de partículas tiene lugar a bajas temperaturas, con lo que no se realiza una regeneración térmica de las partículas.

El documento EP-A-1 512 860 describe un sistema de depuración de gas de escape, en el que la regeneración de un filtro de partículas de gasóleo se consigue por medio del aumento controlado de la temperatura del gas de escapa a consecuencia de una inyección adaptada de carburante.

El problema de la presente invención consiste en mitigar al menos parcialmente los problemas descritos en relación con el estado de la técnica. Se pretende describir aquí especialmente un procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas abierta que contrarreste la pérdida de efectividad descrita. Además, el procedimiento deberá actuar ahorrando carburante y protegiendo el material en lo que respecta al filtro utilizado. Por lo demás, se pretende indicar también un dispositivo que sea adecuado especialmente para la ejecución de este procedimiento.

Estos problemas se resuelven con un procedimiento que comprende las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones formuladas como subordinadas se describen ejecuciones especialmente ventajosas del procedimiento y un dispositivo especialmente adecuado para la realización del procedimiento. Cabe consignar que las características expuestas individualmente en las reivindicaciones pueden combinarse unas con otras de cualquier manera tecnológicamente pertinente y que pueden describirse otras ejecuciones del procedimiento y del dispositivo. Como complemento, en la descripción de la invención se puede recurrir también a características o parámetros complementarios de la memoria.

El procedimiento según la invención para el funcionamiento de una trampa de partículas, especialmente abierta, en una instalación de escape de un motor de combustión interna, en donde la trampa de partículas presenta una efectividad respecto de la depuración de un gas de escape que resulta de la relación de partículas retenidas a partículas entrantes, comprende al menos los pasos siguientes:

a) determinación de un primer momento de la trampa de partículas en el que dicha trampa de partículas cae por debajo de un primer valor límite de efectividad,

b) realización de un aumento de efectividad de la trampa de partículas ajustando al menos un parámetro de funcionamiento específico del motor de combustión interna, teniendo el gas de escape generado por el motor de combustión interna en la zona de la trampa de partículas una temperatura tan baja que no tenga lugar sustancialmente una regeneración térmica de las partículas,

c) determinación de un segundo momento de la trampa de partículas en el que esta trampa de partículas sobrepasa un segundo valor límite de actividad, y

d) activación de un funcionamiento normal del motor de combustión interna,

en donde el periodo de tiempo para el paso b) se determina en función de al menos un parámetro del grupo de:

- la temperatura del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de dióxido de nitrógeno del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de agua del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de ozono del gas de escape durante el aumento de efectividad.

Este procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas abierta se utiliza de manera espacialmente preferida como el que se ha descrito al principio o en el documento DE 201 17 873. Respecto de su utilización en la instalación de escape de un motor de combustión interna, se prefiere la de un motor Otto o Diesel como las que se pueden encontrar en el sector del automóvil. La idoneidad especial de un filtro de partículas abierto resulta de que aquí se puede presentar en el transcurso del funcionamiento una disminución de efectividad perceptible en ciertas circunstancias que puede ser reducida o eliminada según la invención. No obstante, es en principio posible hacer que funcionen también filtros cerrados...

1. Procedimiento de funcionamiento de una trampa de partículas (1), especialmente abierta, en una instalación de escape (2) de un motor de combustión interna (3), en el que la trampa de partículas (1) presenta, respecto de la depuración de un gas de escape, una efectividad (E) que resulta de la relación de partículas retenidas a partículas entrantes, cuyo procedimiento comprende al menos los pasos siguientes:

a) determinación de un primer momento (t1) de la trampa de partículas (1) en el que la efectividad (E) de dicha trampa de partículas (1) cae por debajo de un primer valor límite de efectividad (E1),

b) realización de un aumento de efectividad de la trampa de partículas (1) ajustando al menos un parámetro de funcionamiento específico (B) del motor de combustión interna (3), teniendo el gas de escape generado por el motor de combustión interna (3) en la zona de la trampa de partículas (1) una temperatura tan baja que no tenga lugar sustancialmente una regeneración térmica de las partículas (4),

c) determinación de un segundo momento (t2) de la trampa de partículas (1) en el que la efectividad (E) de dicha trampa de partículas (1) sobrepasa un segundo valor límite de efectividad (E2), y

d) activación de un funcionamiento normal del motor de combustión interna (3),

determinándose el periodo de tiempo para el paso b) en función de al menos un parámetro del grupo de:

- la temperatura del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de dióxido de nitrógeno del gas durante el aumento de efectividad,

- la concentración de agua del gas de escape durante el aumento de efectividad,

- la concentración de ozono del gas de escape durante el aumento de efectividad.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el paso a) comprende la determinación de un estado de carga actual de la trampa de partículas (1) con partículas (4).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que se calcula el estado de carga actual.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que se obtiene el estado de carga actual con ayuda de una diferencia de presión en la instalación de escape (2) entre una primera posición (P1) antes de la trampa de partículas (1) y una segunda posición (P2) después de dicha trampa de partículas (1).

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se aumenta durante el paso b) en al menos un 20% una efectividad de la trampa de partículas (1) respecto de partículas (4) contenidas en el gas de escape en comparación con un funcionamiento normal del motor de combustión interna (3).

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se determina el periodo de tiempo para el paso b) en función del estado de carga tomado como base.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se ajusta el al menos un parámetro de funcionamiento (B) del motor de combustión interna (3) durante el paso b) de modo que el gas de escape generado experimente un aumento de la concentración de dióxido de nitrógeno.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se ajusta el al menos un parámetro de funcionamiento (B) del motor de combustión interna (3) durante el paso b) de modo que el gas de escape generado experimente un aumento de la concentración de oxígeno.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se ajusta el al menos un parámetro de funcionamiento (B) del motor de combustión interna (3) durante el paso b) de modo que el gas de escape generado experimente en la zona de la trampa de partículas (1) un aumento de temperatura de a lo sumo 50ºC.

10. Dispositivo de ejecución del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos:

- un vehículo (5) con un motor de combustión interna (3) y una instalación de escape (2),

- en donde se hace funcionar el motor de combustión interna (3) por medio de un controlador (6) de dicho motor y

- la instalación de escape (2) presenta al menos una trampa de partículas (1), especialmente abierta,

caracterizado porque están previstos unos medios para determinar la efectividad - que resulta de la relación de partículas retenidas a partículas entrantes - de la al menos una trampa de partículas (1), y porque se ajusta por el controlador (6) del motor el al menos un parámetro de funcionamiento específico (B) de modo que se produzca un aumento de efectividad de la trampa de partículas (1).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque la instalación de escape (2) comprende un dispositivo de retorno de gas de escape (7).