SISTEMA DE PURIFICACION DE GASES DE ESCAPE PARA UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.

Sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna,

incluyendo: un conducto de escape (20) conectable a un orificio de escape del motor de combustión interna para descargar gases de escape; un catalizador de reducción separado en un primer catalizador de reducción (30) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) para purificar los gases de escape y un segundo catalizador de reducción (40, 70, 100) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) más hacia abajo que el primer catalizador (30) para purificar gases de escape salidos del primer catalizador (30); un tercer catalizador (50) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que el segundo catalizador (40, 70, 100) para purificar gases de escape salidos del segundo catalizador; un conducto de introducción de aire secundario (60, 80, 110, 190) dispuesto en el conducto de escape (20) en una posición entre los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 100, 50) para introducir aire secundario al conducto de escape (20), donde dicho primer catalizador (30) es un catalizador de precalentamiento para activar rápidamente los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 700, 50)

Sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a un sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna instalado en una motocicleta, por ejemplo.

El documento de la técnica anterior US 3.810.361 describe un sistema de escape que tiene reactores primero a tercero dispuestos dentro de unos medios de conducto de escape. Dichos medios de conducto de escape están provistos de un tubo de escape situado hacia arriba conectado con un motor, donde se ha dispuesto una válvula para dividir los gases de escape en un primer conducto y un segundo conducto. Dentro de dicho primer conducto se encuentra un primer reactor catalítico, mientras que el segundo conducto sirve como un conducto de derivación con relación a dicho primer reactor catalítico. Hacia abajo de dicho primer reactor catalítico, dichos conductos se unen de modo que los gases de escape sean dirigidos a un segundo reactor catalítico. Más hacia abajo de dicho segundo reactor catalítico se ha dispuesto una entrada de aire secundario para suministrar aire a los gases de escape hacia arriba del tercer reactor, que está dispuesto más hacia abajo. Dicho primer reactor sirve para catalizar la conversión de NO_x a amoníaco, mientras que el segundo reactor cataliza la reacción entre NO_x de los gases de escape dirigidos a través del conducto de derivación y el amoníaco dentro de los gases de escape ya tratado que entra procedente del primer reactor. Los gases de escape tratados que salen del segundo reactor se mezclan con aire y se dirigen a través del tercer reactor para catalizar la oxidación de los hidrocarbonos no quemados y monóxido de carbono, con el fin de acabar el tratamiento de los gases de escape. Según dicho dispositivo de la técnica anterior, se facilita un primer tipo específico de reactor para la reducción de NO_x para producir amoníaco, mientras que se ha previsto un segundo tipo de reactor que reduce más el NO_x usando gases de escape no tratados en combinación con los gases de escape ya tratados conteniendo el amoníaco. Para la oxidación de los hidrocarbonos no quemados o monóxido de carbono se facilita un tercer tipo de reactor para llevar a cabo dicha oxidación. Para el tratamiento apropiado de los gases de escape cada uno de los reactores se tiene que poner en su estado operativo específico, especialmente la temperatura operativa específica. Por lo tanto, el respectivo tratamiento suficiente de los gases de escape se puede lograr solamente después de poner todo el sistema en estado operativo estable y suficiente.

El documento de la técnica anterior WO 2004/079170 A1 describe un sistema de escape para un motor de combustión interna que tiene un filtro de partículas y un absorbente de NO_x constituido por un primer absorbente de NO_x dispuesto hacia arriba del filtro y un segundo absorbente de NO_x dispuesto hacia abajo del filtro. Para controlar el tratamiento de los gases de escape, se puede inyectar carburante adicional hacia arriba del primer absorbente de NO_x, hacia arriba del filtro de partículas y hacia arriba del segundo absorbente de NO_x. Además, también se puede inyectar aire hacia arriba del segundo absorbente de NO_x. Aunque dicho documento de la técnica anterior describe un tratamiento específico de gases de escape en consideración a los niveles de temperatura dentro del sistema de gases de escape, nada de dicho documento parece indicar que proporciona un primer catalizador de reducción como un catalizador de precalentamiento para activar rápidamente los respectivos catalizadores segundo y tercero. Además, dicho documento adicional de la técnica anterior se centra en un filtro de partículas dispuesto entre el absorbente de NO_x y no se refiere a un tercer catalizador como el de la presente invención. Por lo tanto, dicho documento adicional de la técnica anterior no puede dar ninguna pista adicional con vistas a la materia de la presente invención.

Normalmente, los gases de escape de un motor, que es un motor de combustión interna instalado en una motocicleta, etc, son expulsados al aire. Sin embargo, es preferible que los gases de escape sean purificados todo lo posible antes de la emisión de los gases de escape. Por lo tanto, convencionalmente, se coloca un catalizador a mitad de camino de un conducto de escape, a través del que se descargan los gases de escape del motor, y por ello se facilita la purificación realizada por el catalizador.

Se conoce un sistema descrito a continuación como un sistema convencional de purificación de gases de escape para purificar gases de escape con el catalizador (véase, por ejemplo, el documento de Patente 1).

Es decir, en el sistema convencional de purificación de gases de escape, catalizadores primero, segundo y tercero están dispuestos uno después de otro en partes a mitad del camino del conducto de escape de arriba hacia abajo del conducto de escape. Además, un primer conducto de introducción de aire secundario está conectado a una parte a mitad del camino del conducto de escape en una posición entre el motor y el primer catalizador. Un segundo conducto de introducción de aire secundario bifurcado de una parte a mitad del camino del primer conducto de introducción de aire secundario mediante una válvula de conmutación está conectado a una parte a mitad del camino del conducto de escape en una posición entre los catalizadores segundo y tercero.

Además, cuando el primer conducto de introducción de aire secundario es conectado con comunicación con el conducto de escape por una señal enviada desde un controlador a la válvula de conmutación, los catalizadores primero, segundo y tercero purifican (facilitan la oxidación de) CO y HC. Cuando el segundo conducto de introducción de aire secundario es conectado con comunicación con el conducto de escape por una señal enviada desde el controlador a la válvula de conmutación, se reduce NO_x en los catalizadores primero y segundo, y se oxidan CO y HC en el tercer catalizador.

Documento de Patente 1: JP-A-Hei 5-321653.

En la técnica convencional, cuando el segundo conducto de introducción de aire secundario es conectado con comunicación con el conducto de escape por la señal enviada desde el controlador a la válvula de conmutación, se reduce NO_x contenido en los gases de escape en los catalizadores primero y segundo, y se oxidan CO y HC contenidos en los gases de escape en el tercer catalizador.

Sin embargo, los catalizadores primero y segundo según la técnica convencional no se forman teniendo en consideración los materiales apropiados para reducir NO_x. El tercer catalizador tampoco se forma teniendo en consideración un material apropiado para oxidar CO y HC. Por lo tanto, existe el problema de que los tres catalizadores no pueden purificar necesariamente suficientemente NO_x, CO o HC.

Además, cuando el primer conducto de introducción de aire secundario es conectado con comunicación con el conducto de escape por la señal enviada desde el controlador a la válvula de conmutación, los tres catalizadores (los catalizadores primero, segundo y tercero) se usan para la oxidación de CO y HC contenidos en los gases de escape. Por lo tanto, existe el problema de que el NO_x contenido en los gases de escape no se puede reducir suficientemente.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna como el indicado anteriormente que tiene alto rendimiento de tratamiento de gases de escape aunque se usen varios catalizadores.

Según la presente invención, dicho objetivo se logra con el sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna que tiene las características de la reivindicación independiente 1. Se exponen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.

Consiguientemente, se facilita un sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna, en que tanto la reducción de NO_x como la oxidación de CO y HC contenidos en los gases de escape se pueden llevar a cabo efectivamente mediante la utilización de tres catalizadores.

Se facilita un sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna, incluyendo: un conducto de escape conectable a un orificio de escape del motor de combustión interna para descargar gases de escape; un primer catalizador dispuesto en una parte a mitad del camino...

1. Sistema de purificación de gases de escape para un motor de combustión interna, incluyendo:

un conducto de escape (20) conectable a un orificio de escape del motor de combustión interna para descargar gases de escape;

un catalizador de reducción separado en un primer catalizador de reducción (30) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) para purificar los gases de escape y un segundo catalizador de reducción (40, 70, 100) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape (20) más hacia abajo que el primer catalizador (30) para purificar gases de escape salidos del primer catalizador (30);

un tercer catalizador (50) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que el segundo catalizador (40, 70, 100) para purificar gases de escape salidos del segundo catalizador;

un conducto de introducción de aire secundario (60, 80, 110, 190) dispuesto en el conducto de escape (20) en una posición entre los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 100, 50) para introducir aire secundario al conducto de escape (20), donde dicho primer catalizador (30) es un catalizador de precalentamiento para activar rápidamente los catalizadores segundo y tercero (40, 70, 700, 50).

2. Sistema de purificación de gases de escape según la reivindicación 1, donde otro conducto de introducción de aire secundario (160, 200) está dispuesto en el conducto de escape (20) en una posición entre los catalizadores primero y segundo (30, 40) para introducir aire secundario al conducto de escape (20).

3. Sistema de purificación de gases de escape según la reivindicación 2, donde el conducto de introducción de aire secundario (160, 200) dispuesto en una posición entre los catalizadores primero y segundo (30, 40) tiene una válvula de control de flujo (170, 220) para controlar un flujo de aire secundario introducido desde el conducto de introducción (160, 200) al conducto de escape (20).

4. Sistema de purificación de gases de escape según una de las reivindicaciones 1 a 3, donde el primer catalizador (30) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape está configurado para reducir al menos NO_x contenido en los gases de escape, y donde el segundo catalizador (40, 70, 100, 50) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que el primer catalizador (30) está configurado para reducir al menos NO_x en componentes de gases de escape contenidos en gases de escape salidos del primer catalizador (30).

5. Sistema de purificación de gases de escape según la reivindicación 4, donde el tercer catalizador (50) dispuesto en una parte a mitad del camino del conducto de escape más hacia abajo que el segundo catalizador se ha formado de un material diferente de los catalizadores primero y segundo (30, 40, 70, 100, 50) y está configurado para oxidar al menos CO y HC en componentes de gases de escape contenidos en gases de escape salidos del segundo catalizador (40, 70, 100, 50).