Un aparato de purificación de emisiones de gases de escape para un motor incluyendo:

un convertidor catalítico de reducción (20) que purifica de forma reductiva óxidos de nitrógeno en la emisión de gases de escape usando un agente reductor; un depósito de agente reductor (24) que guarda un agente reductor líquido o su precursor; un dispositivo de dosificación de agente reductor (32) que dosifica el agente reductor líquido o su precursor almacenado en el depósito de agente reductor (24) al lado de emisión de gases de escape situado hacia arriba del convertidor catalítico de reducción (20); un dispositivo medidor de nivel (36) que mide un nivel del agente reductor líquido o su precursor almacenado en el depósito de agente reductor (24); y una unidad de control (40) que incorpora un ordenador, donde la unidad de control (40) ejecuta: un proceso de cálculo de tasa de flujo de dosificación consistente en calcular una tasa de flujo de dosificación del agente reductor líquido o su precursor según condiciones operativas del motor; un proceso de dosificación de agente reductor consistente en controlar el dispositivo de dosificación de agente reductor (32), en base a la tasa de flujo de dosificación calculada en el proceso de cálculo de tasa de flujo de dosificación; un proceso de cálculo de cantidad integrada consistente en calcular una cantidad integrada obtenida integrando secuencialmente la tasa de flujo de dosificación calculada en el proceso de cálculo de tasa de flujo de dosificación; un proceso de cálculo de cantidad consumida consistente en calcular una cantidad consumida del agente reductor líquido o su precursor, en base al nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36); y un proceso de determinación de fallo consistente en determinar si un sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado, en base a una relación entre la cantidad integrada calculada en el proceso de cálculo de cantidad integrada y la cantidad consumida calculada en el proceso de cálculo de cantidad consumida; caracterizado porque la unidad de control (40) también ejecuta un primer proceso de reseteo consistente en resetear la cantidad integrada y la cantidad consumida, cuando la temperatura del agente reductor líquido o su precursor en el depósito de agente reductor (24) es inferior a la temperatura predeterminada

Campo

La presente invención se refiere a una tecnología para realizar un diagnóstico general de fallos en un sistema de suministro de un agente reductor líquido o su precursor en un aparato de purificación de emisiones de escape de motor para purificar de forma reductiva óxidos de nitrógeno (NOx) en la emisión de gases de escape (que se denominará un aparato de purificación de emisiones de escape). Más en concreto, la presente invención se refiere a un aparato de purificación de emisiones de gases de escape según el preámbulo de la reivindicación 1. Un aparato de este tipo se conoce por US 2005/0251318 A1.

Antecedentes

Se han propuesto varios aparatos de purificación de emisiones de gases de escape en cada uno de los cuales un agente reductor líquido o su precursor se suministra por inyección a un lado de emisión de gases de escape situado hacia arriba de un convertidor catalítico de reducción de NOx dispuesto en un sistema de escape de motor, de modo que NOx en la emisión de gases de escape y el agente reductor se sometan a la reacción de reducción catalítica, para purificar por ello de forma reductiva NOx a componentes inocuos. En el aparato de purificación de emisiones de gases de escape, cuando una boquilla de inyección que suministra por inyección el agente reductor líquido o su precursor está obstruida, dado que una cantidad apropiada de agente reductor no es suministrada al convertidor catalítico de reducción de NOx, no se puede lograr una función como el aparato de purificación de emisiones de gases de escape. Por lo tanto, como se describe en la Solicitud de Patente japonesa publicada (Kokai) número 2006-132442 (literatura de patentes 1), se ha propuesto una tecnología para determinar indirectamente si la boquilla de inyección está obstruida, en base a varios tipos de parámetros.

Lista de citas

Literatura de patentes 1: Solicitud de Patente japonesa publicada (Kokai) número 2006-132442

Resumen

Problema técnico

Sin embargo, como factores de que no se suministre la cantidad apropiada de agente reductor al convertidor catalítico de reducción de NOx, se pueden suponer varios factores, por ejemplo, no solamente la obstrucción de la boquilla de inyección, sino también la obstrucción o fisuras de tubo, un fallo en un sistema electrónico de control o análogos. Por lo tanto, se necesita una tecnología para realizar no solamente la determinación de obstrucción de la boquilla de inyección, sino también el diagnóstico general de fallos en un sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor.

En consecuencia, en vista de los problemas convencionales anteriores, centrando la atención en que hay una correlación entre una cantidad consumida del agente reductor líquido o su precursor y una cantidad integrada obtenida integrando secuencialmente un valor de control (una tasa de flujo de dosificación), la presente invención tiene por objeto proporcionar un aparato de purificación de emisiones de gases de escape capaz de realizar el diagnóstico general de fallos en el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor.

Solución de los problemas

La presente invención proporciona un aparato de purificación de emisiones de gases de escape para un motor incluyendo las características de la reivindicación 1. Se definen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.

Efectos ventajosos de la invención

En virtud del aparato de purificación de emisiones de gases de escape según la presente invención, se calcula la cantidad integrada obtenida integrando secuencialmente la tasa de flujo de dosificación del agente reductor líquido o su precursor según las condiciones operativas del motor, y también se calcula la cantidad consumida en base al nivel del agente reductor líquido o su precursor almacenado en el depósito de agente reductor. Entonces, se determina si el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado, en base a la relación entre la cantidad integrada y la cantidad consumida. A saber, cuando la cantidad prácticamente consumida es considerablemente menor o mayor que la cantidad integrada que se considera que se consume en el control, se puede determinar que algún tipo de fallo tiene lugar en el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor. Por lo tanto, es posible realizar el diagnóstico general de fallos en el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor, por ejemplo, no solamente la obstrucción de la boquilla de inyección, sino también la

obstrucción o fisuras de tubo, un fallo en un sistema electrónico de control o análogos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista que ilustra una constitución estructural de un ejemplo de un aparato de purificación de emisiones de gases de escape según la presente invención.

La figura 2 es una vista explicativa de un sensor para medir el nivel de la solución acuosa de urea y su concentración.

La figura 3 es una vista explicativa de un principio de medición de la concentración de solución acuosa de urea.

La figura 4 es un diagrama de flujo de un programa de diagnóstico de fallos ejecutado cuando se inicia la operación del motor.

La figura 5 es un diagrama de flujo continuado del diagrama de flujo de la figura 4 del programa de diagnóstico de fallos ejecutado cuando se inicia la operación del motor.

La figura 6 es una vista explicativa característica de la oscilación del nivel de fluido.

La figura 7 es una vista explicativa de un método de especificación del nivel límite inferior.

La figura 8 es un diagrama de flujo de un programa de permiso de diagnóstico ejecutado cuando se inicia la operación del motor.

Y la figura 9 es un diagrama de flujo de un programa de escritura de información ejecutado cuando se para la operación del motor.

Descripción de realizaciones

Más adelante se ofrece una descripción detallada de la presente invención con referencia a los dibujos acompañantes.

La figura 1 ilustra una configuración completa de un aparato de purificación de emisiones de gases de escape para purificar de forma reductiva NOx en la emisión de gases de escape de motor usando la solución acuosa de urea que es precursor de un agente reductor líquido.

En un tubo de escape 14 conectado a un colector de escape 12 de un motor 10 se han dispuesto, a lo largo de una dirección de flujo de la emisión de gases de escape por orden, un convertidor catalítico de oxidación de nitrógeno 16 que oxida monóxido de nitrógeno (NO) a dióxido de nitrógeno (NO2) una boquilla de inyección 18 que suministra por inyección la solución acuosa de urea, un convertidor catalítico de reducción de NOx 20 que purifica de forma reductiva NOx usando amoníaco obtenido hidrolizando la solución acuosa de urea, y un convertidor catalítico de oxidación de amoníaco 22 que oxida amoníaco pasado a través del convertidor catalítico de reducción de NOx 20.

Un depósito de agente reductor 24 que almacena la solución acuosa de urea está conectado en comunicación con un módulo de bomba 28 que aspira la solución acuosa de urea para alimentarla a presión, mediante una manguera de aspiración 26 cuyo orificio de aspiración se abre en una porción inferior del depósito de agente reductor 24. El módulo de bomba 28 está conectado en comunicación con un módulo dosificador 32 que controla una tasa de flujo de dosificación de la solución acuosa de urea, mediante una manguera de presión 30. El módulo dosificador 32 está conectado en comunicación con la boquilla de inyección 18, mediante una manguera de dosificación 34. Aquí, un dispositivo de dosificación de agente reductor está configurado por al menos la boquilla de inyección 18, la manguera de aspiración 26, el módulo de bomba 28, la manguera de presión 30, el módulo dosificador 32 y la manguera de dosificación 34. A propósito, el dispositivo de dosificación de agente reductor no se limita a dicha configuración, y un dispositivo que no use el aire comprimido, un dispositivo en el que el módulo dosificador 32 esté unido directamente al tubo de escape 14, un dispositivo que no use la boquilla de inyección 18, o análogos, pueden ser usados como el dispositivo de dosificación de agente reductor.

En el depósito de agente reductor 24 está montado un sensor 36 (dispositivo medidor de nivel) para medir... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de purificación de emisiones de gases de escape para un motor incluyendo:

un convertidor catalítico de reducción (20) que purifica de forma reductiva óxidos de nitrógeno en la emisión de gases de escape usando un agente reductor;

un depósito de agente reductor (24) que guarda un agente reductor líquido o su precursor;

un dispositivo de dosificación de agente reductor (32) que dosifica el agente reductor líquido o su precursor almacenado en el depósito de agente reductor (24) al lado de emisión de gases de escape situado hacia arriba del convertidor catalítico de reducción (20);

un dispositivo medidor de nivel (36) que mide un nivel del agente reductor líquido o su precursor almacenado en el depósito de agente reductor (24); y una unidad de control (40) que incorpora un ordenador, donde la unidad de control (40) ejecuta:

un proceso de cálculo de tasa de flujo de dosificación consistente en calcular una tasa de flujo de dosificación del agente reductor líquido o su precursor según condiciones operativas del motor;

un proceso de dosificación de agente reductor consistente en controlar el dispositivo de dosificación de agente reductor (32), en base a la tasa de flujo de dosificación calculada en el proceso de cálculo de tasa de flujo de dosificación;

un proceso de cálculo de cantidad integrada consistente en calcular una cantidad integrada obtenida integrando secuencialmente la tasa de flujo de dosificación calculada en el proceso de cálculo de tasa de flujo de dosificación;

un proceso de cálculo de cantidad consumida consistente en calcular una cantidad consumida del agente reductor líquido o su precursor, en base al nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36); y

un proceso de determinación de fallo consistente en determinar si un sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado, en base a una relación entre la cantidad integrada calculada en el proceso de cálculo de cantidad integrada y la cantidad consumida calculada en el proceso de cálculo de cantidad consumida; caracterizado porque la unidad de control (40) también ejecuta un primer proceso de reseteo consistente en resetear la cantidad integrada y la cantidad consumida, cuando la temperatura del agente reductor líquido o su precursor en el depósito de agente reductor (24) es inferior a la temperatura predeterminada.

2. El aparato según la reivindicación 1, donde el proceso de determinación de fallo determina que el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado, cuando la relación de la cantidad consumida a la cantidad integrada se desvía de un rango predeterminado.

3. El aparato según la reivindicación 2, donde el proceso de determinación de fallo determina que el fallo en el sistema de suministro es tal que el consumo del agente reductor líquido o su precursor es anormalmente grande, cuando la relación de la cantidad consumida a la cantidad integrada es igual o mayor que un límite umbral superior, y mientras tanto determina que el fallo en el sistema de suministro es tal que el consumo del agente reductor líquido

o su precursor es anormalmente pequeño, cuando la relación de la cantidad consumida a la cantidad integrada es igual o menor que un límite umbral inferior.

4. El aparato según la reivindicación 1, donde el proceso de cálculo de cantidad consumida resta un valor de filtro obtenido aplicando un filtro de constante de tiempo mayor que un segundo al nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36), del nivel inicial del agente reductor líquido o su precursor en el depósito de agente reductor (24), para calcular por ello la cantidad consumida del agente reductor líquido o su precursor.

5. El aparato según la reivindicación 4, donde la unidad de control (40) también ejecuta:

un proceso de cálculo de cantidad de corrección consistente en calcular una cantidad de corrección para corregir un retardo en respuesta de la cantidad consumida, en base a características de cambio de series temporales de la cantidad integrada;

y un proceso de corrección de cantidad consumida consistente en corregir la cantidad consumida, en base a la cantidad de corrección calculada en el proceso de cálculo de cantidad de corrección.

6. El aparato según la reivindicación 5, donde el proceso de cálculo de cantidad de corrección calcula la cantidad de corrección aplicando el filtro de constante de tiempo mayor que un segundo a una media móvil de la tasa de flujo de dosificación.

7. El aparato según la reivindicación 1, donde el proceso de cálculo de cantidad consumida resta un valor mínimo de un valor de filtro obtenido aplicando un filtro de constante de tiempo mayor que un segundo al nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36), del nivel inicial del agente reductor líquido o su precursor en el depósito de agente reductor (24), para calcular por ello la cantidad consumida del agente reductor líquido o su precursor.

8. El aparato según la reivindicación 4, donde la unidad de control (40) también ejecuta;

cuando un estado donde el valor de filtro obtenido aplicando el filtro de constante de tiempo mayor que un segundo al nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36) es igual o menor que un primer valor predeterminado continúa durante un primer tiempo predeterminado o más, un proceso de establecimiento de nivel inicial consistente en establecer el valor de filtro como el nivel inicial.

9. El aparato según la reivindicación 8, donde el proceso de establecimiento de nivel inicial establece el nivel inicial cuando se inicia la operación del motor o se para.

10. El aparato según la reivindicación 1, donde el proceso de determinación de fallo determina si el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado, solamente cuando la cantidad integrada calculada en el proceso de cálculo de cantidad integrada es igual o mayor que un segundo valor predeterminado después de arrancar una operación del motor.

11. El aparato según la reivindicación 1, donde la unidad de control (40) también ejecuta un segundo proceso de reseteo consistente en resetear la cantidad integrada y la cantidad consumida, cuando un estado donde un valor obtenido restando un valor mínimo de un valor de filtro del valor de filtro obtenido aplicando un filtro de constante de tiempo mayor que un segundo al nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36) es igual o mayor que un tercer valor predeterminado continúa durante un segundo tiempo predeterminado.

12. El aparato según la reivindicación 1, donde la unidad de control (40) también ejecuta:

un proceso de determinación de vacío consistente en determinar si el depósito de agente reductor (24) que guarda el agente reductor líquido o su precursor está vacío; y

un tercer proceso de reseteo consistente en resetear la cantidad integrada y la cantidad consumida, cuando se determina en el proceso de determinación de vacío que el depósito de agente reductor (24) que guarda el agente reductor líquido o su precursor está vacío.

13. El aparato según la reivindicación 12, donde el proceso de determinación de vacío determina que el depósito de agente reductor (24) que guarda el agente reductor líquido o su precursor está vacío, cuando el nivel medido por el dispositivo medidor de nivel (36) es inferior a un cuarto valor predeterminado.

14. El aparato según la reivindicación 1, donde la unidad de control (40) también ejecuta un proceso de notificación consistente en operar una alarma, cuando se determina en el proceso de determinación de fallo que el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado.

15. El aparato según la reivindicación 1, donde la unidad de control (40) también ejecuta:

un proceso de escribir consistente en escribir la cantidad integrada y la cantidad consumida a una memoria no volátil, cuando una operación del motor ha parado; y

un proceso de lectura consistente en leer la cantidad integrada y la cantidad consumida de la memoria no volátil, cuando se inicia la operación del motor.

16. El aparato según la reivindicación 1, donde cuando el proceso de determinación de fallo determina consecutivamente para un número predeterminado de veces que el sistema de suministro del agente reductor líquido o su precursor ha fallado, el proceso de determinación de fallo determina la determinación.