Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna que tiene un catalizador (22) adecuado para la reducción del NOx en el gas de escape por el amoníaco en presencia de un exceso de oxígeno en un conducto de escape del motor,

de forma que dicho dispositivo comprende: medios de alimentación (30, 31, 32, 33) para inyectar un líquido que contiene un compuesto generador de amoníaco en el catalizador (22), donde el líquido que contiene el compuesto generador de amoniaco es una solución acuosa de urea; medios de control de inyección (40) para controlar la cantidad de inyección de líquido, el catalizador (22) almacena en su interior al menos parte del compuesto generador de amoniaco contenido en el líquido inyectado al catalizador (22) y tiene la función de originar la liberación de amoniaco poco a poco desde el compuesto generador de amoniaco almacenado en el catalizador (22) junto con el incremento de la temperatura del catalizador y de reducir los NOx en los gases de escape con el amoniaco liberado; medios de decisión para decidir si la temperatura del catalizador (22) está en una región de almacenamiento de compuesto generador de amoníaco que almacena el compuesto generador de amoníaco contenido en el líquido inyectado en el catalizador(22) dentro del catalizador (22) y casi no libera amoníaco del compuesto generador de amoníaco almacenado, o bien si la temperatura del catalizador(22) está en una región que libera amoníaco que hace que el amoníaco sea liberado poco a poco por el compuesto generador de amoníaco almacenado; donde dichos medios de control de inyección (40) controlan la cantidad de inyección de líquido tal que, cuando el catalizador (22) está en la región de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco y el motor de combustión interna está funcionando regularmente, la cantidad de líquido inyectado se hace más alta que la cantidad de líquido del ratio equivalente, mientras que, cuando el catalizador (22) entra en la región de liberación de amoniaco y el motor es acelerado, la cantidad de líquido inyectado se reduce de la cantidad de líquido inyectado en la región de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco, y cuando el motor de combustión interna está funcionando regularmente y el catalizador está en la región de liberación de amoniaco, la cantidad de líquido inyectado se hace más alta que la cantidad de líquido del ratio equivalente, donde, si la temperatura del catalizador (22) supera una temperatura a la cual todo el líquido inyectado se descompone inmediatamente por el calor en amoniaco y el motor de combustión interna está funcionando regularmente, la cantidad de líquido inyectado en este caso es el ratio equivalente para la cantidad de NOx en los gases de escape

Dispositivo de purificación de la emisión del gas de escape de un motor de combustión interna.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 1.

Tipo de fundamento

Es posible colocar un catalizador adecuado para la reducción de NO_x en un gas de escape mediante amoníaco y alimentar una solución acuosa de urea en el conducto de escape del motor a contracorriente del catalizador para causar la reducción del NO_x en el gas de escape por el amoníaco generado por la solución acuosa de urea. Sin embargo, 15 en este caso la velocidad de purificación del NO_x disminuye junto a un descenso en la temperatura del catalizador. Por lo tanto, se sabe que existe un motor de combustión interna diseñado para calcular la cantidad de urea necesaria para reducir el NO_x mediante un índice de purificación de la NO_x de acuerdo con la temperatura del catalizador y para controlar la cantidad de alimentación de la solución acuosa de urea de manera que la cantidad de urea calculada es la alimentada. (ver Japanese Unexamined Utility Model Publication (Kokai) Nº 3-129712).

No obstante, mientras se alimenta la urea, en la cantidad necesaria para reducir el NO_x con un índice de purificación de NO_x de acuerdo con la temperatura del catalizador, de esta forma, sin embargo,cuando la temperatura del catalizador no es tan elevada, la velocidad de purificación del NO_x es mínima. Por lo tanto, cuando la temperatura del catalizador no es tan elevada, existe el problema de que no se puede obtener un índice de purificación de NO_x elevado. En particular, cuando la temperatura del catalizador no es tan elevada y la cantidad de NO_x en el gas 25 de escape es grande, como cuando el motor está acelerando desde un estado de funcionamiento de carga mínima, si la velocidad de purificación del NO_x es baja, el problema surgirá de una gran cantidad de NO_x que está siendo liberada a la atmósfera.

El documento WO 99/55446 A describe un método para la reducción de los NO_x en los gases de escape y forma un fundamento previo intermedio según Art 54(3) EPC.

El documento WO-A-96/04980 revela un fundamento previo de un método de purificación de gases de escape usando un agente reductor que es introducido en los gases de escape de un motor de combustión interna a contracorriente de un convertidor catalítico desnitrificador. Este agente reductor es alimentado super-estequiométricamente durante la fase de arranque del motor y durante las fases de decrecimiento o mantenimiento de la temperatura de los gases de escape. Durante otros periodos de operación del motor, el agente reductor es alimentado sub-estequiométricamente.

El documento DE 43 15 278 A1 revela un fundamento previo de un método para la reducción de los NO_x mediante un agente reductor como el amoniaco.

El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de purificación de los gases de escape permitiendo que el índice de purificación de NO_x sea mayor.

El objeto se resuelve con un dispositivo de purificación de gases de escape que tenga la combinación de las características de la reivindicación 1. Posteriores desarrollos ventajosos del invento se definen en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un dispositivo de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna que dispone de un catalizador adecuado para la reducción de los NO_x de los gases de escape mediante amoniaco en presencia de un exceso de oxígeno en el conducto de escape del motor, el dispositivo consta de una alimentación, entendiendo por alimentación un líquido que contiene un compuesto que genera amoniaco al catalizador, y consta de un control de alimentación para controlar la cantidad de alimentación del líquido, el catalizador almacena en su interior al menos parte del compuesto generador de amoniaco contenido en el líquido alimentado al catalizador y tiene la función de causar la liberación de amoniaco poco a poco desde el compuesto generador de amoniaco almacenado a lo largo del catalizador con el aumento de la temperatura del catalizador, y de reducir los NO_x en los gases de escape mediante la liberación de amoniaco, el consejo más adelante consta de la decisión, entendiendo por decidir si la temperatura del catalizador está en un área de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco que almacena el compuesto generador de amoniaco contenido en el líquido alimentado al catalizador dentro del catalizador y no libera casi nada de amoniaco del compuesto generador de amoniaco almacenado o si está en un área de liberación de amoniaco que origina que el amoniaco se libere poco a poco desde el compuesto generador de amoniaco, el control de alimentación significa que se alimente una suficiente cantidad de líquido al catalizador cuando la temperatura del catalizador está en el área de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco, dicha suficiente cantidad de líquido necesita ser almacenada en el catalizador suficientemente por adelantado de compuesto generador de amoniaco para liberar la cantidad de amoniaco necesaria cuando la temperatura del catalizador llegue al área de liberación de amoniaco.

Descripción breve de los dibujos

La figura 1 es una visión global de un motor de combustión interna.

La figura 2 es una visión del índice de purificación de NO_x.

La figura 3 es una visión de la concentración de amoniaco generada.

La figura 4 es una visión de la temperatura del catalizador y de la concentración de amoníaco generada.

La figura 5 es un diagrama de tiempos del proceso de reducción de NO_x.

Las figuras 6A, 6B y 6C son visiones de la cantidad de urea del cociente equivalente =1 que es requerido para reducir el NO_x en el gas de escape.

La figura 7 es una visión del porcentaje de almacenamiento de urea.

Las figuras 8A, 8B y 8C y las figuras 9A, 9B y 9C son visiones del cociente de liberación de amoníaco.

Las figuras 10 a 12 son diagramas de flujo del control de la alimentación de la solución acuosa de urea.

La figura 13 es una visión del cociente de incremento de urea.

La figura 14 es un diagrama de tiempos del proceso reductor de NO_x.

La figura 15 es un diagrama de flujo para la ejecución de un control de alimentación I.

La figura 16 es un diagrama de tiempos del proceso de reducción del NO_x.

La figura 17 es un diagrama de flujo para la ejecución del control de alimentación II.

Las figuras 18A, 18B, 18C, 18D y 18E y las figuras 19A y 19B son visiones de diversos ejemplos de catalizadores.

Las figuras 20 a la figura 23 son visiones globales de motores de combustión interna que presentan varias configuraciones.

Mejor modo para trabajar la invención

La figura 1 muestra el caso de aplicación de la presente invención a un motor de combustión interna tipo ignición por compresión. Observen que la presente invención también se puede aplicar a un motor de gasolina.

Respecto a la figura 1, 1 indica un cuerpo de motor, 2 un bloque de cilindros, 3 una cabeza de cilindro, 4 un pistón, 5 una cámara de combustión, 6 un inyector de combustible controlado eléctricamente, 7 una válvula de admisión, 8 un orificio o puerto de entrada, 9 una válvula de escape y 10 un orificio o puerto de escape. El orificio de admisión 8 está conectado a una cámara de equilibrio o compensación 12 a través de un conducto de admisión correspondiente 10 11, mientras la cámara de compensación 12 está conectada a un purificador de aire 15 a través de un conducto de admisión 13 y un medidor del flujo de aire 14. Dentro del conducto de admisión 13 se dispone una válvula reguladora 17 accionada por un motor gradual o escalonado 16.

Por otro lado, un orificio de escape 10 está conectado a una entrada de un primer convertidor catalítico 20 que aloja un catalizador 19 a través de un colector de escape 18. La salida del primer convertidor catalítico 20 está conectada a un segundo convertidor catalítico 23 que aloja un catalizador 22 a través... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna que tiene un catalizador (22) adecuado para la reducción del NO_x en el gas de escape por el amoníaco en presencia de un exceso de oxígeno en un conducto de escape del motor, de forma que dicho dispositivo comprende:

medios de alimentación (30, 31, 32, 33) para inyectar un líquido que contiene un compuesto generador de amoníaco en el catalizador (22), donde el líquido que contiene el compuesto generador de amoniaco es una solución acuosa de urea;

medios de control de inyección (40) para controlar la cantidad de inyección de líquido, el catalizador (22) almacena en su interior al menos parte del compuesto generador de amoniaco contenido en el líquido inyectado al catalizador (22) y tiene la función de originar la liberación de amoniaco poco a poco desde el compuesto generador de amoniaco almacenado en el catalizador (22) junto con el incremento de la temperatura del catalizador y de reducir los NO_x en los gases de escape con el amoniaco liberado;

medios de decisión para decidir si la temperatura del catalizador (22) está en una región de almacenamiento de compuesto generador de amoníaco que almacena el compuesto generador de amoníaco contenido en el líquido inyectado en el catalizador(22) dentro del catalizador (22) y casi no libera amoníaco del compuesto generador de amoníaco almacenado, o bien si la temperatura del catalizador(22) está en una región que libera amoníaco que hace que el amoníaco sea liberado poco a poco por el compuesto generador de amoníaco almacenado;

donde dichos medios de control de inyección (40) controlan la cantidad de inyección de líquido tal que, cuando el catalizador (22) está en la región de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco y el motor de combustión interna está funcionando regularmente, la cantidad de líquido inyectado se hace más alta que la cantidad de líquido del ratio equivalente, mientras que,

cuando el catalizador (22) entra en la región de liberación de amoniaco y el motor es acelerado, la cantidad de líquido inyectado se reduce de la cantidad de líquido inyectado en la región de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco, y cuando el motor de combustión interna está funcionando regularmente y el catalizador está en la región de liberación de amoniaco, la cantidad de líquido inyectado se hace más alta que la cantidad de líquido del ratio equivalente, donde,

si la temperatura del catalizador (22) supera una temperatura a la cual todo el líquido inyectado se descompone inmediatamente por el calor en amoniaco y el motor de combustión interna está funcionando regularmente, la cantidad de líquido inyectado en este caso es el ratio equivalente para la cantidad de NO_x en los gases de escape.

2. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que dicho medio de decisión decide que la temperatura del catalizador (22) está en la región de almacenamiento del compuesto generador de amoníaco cuando una temperatura representativa de la temperatura del catalizador (22) es inferior a una temperatura predeterminada y que la temperatura del catalizador (22) está en la región de liberación de amoníaco cuando la temperatura representativa de la temperatura del catalizador (22) es superior a la temperatura predeterminada.

3. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 2, de forma que la temperatura representativa de la temperatura del catalizador (22) es la temperatura del gas de escape que fluye en el catalizador (22).

4. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el medio de decisión decide que la temperatura del catalizador (22) está en la región de almacenamiento del compuesto generador de amoníaco en el momento de arranque del motor.

5. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el medio de decisión decide que la temperatura del catalizador (22) está en la región de almacenamiento del compuesto generador de amoníaco cuando una carga requerida del motor es inferior a una carga predeterminada.

6. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el medio de decisión decide que la temperatura del catalizador (22) está en la región de almacenamiento del compuesto generador de amoníaco en el momento de desaceleración del motor.

7. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, está provisto de un dispositivo de recirculación de los gases de escape (24, 25) para recircular el gas de escape en un conducto de admisión (11) y parar una acción de recirculación del gas de escape cuando se decida por los medios de decisión tal que la temperatura del catalizador (22) está en la región de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco.

8. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el medio de decisión decide que la temperatura del catalizador (22) está en la región de liberación del amoníaco en el momento de aceleración del motor.

9. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que dicho medio de control de inyección (40) inyecta continuamente el líquido.

10. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 9, donde la cantidad de compuesto generador de amoniaco contenida en el líquido inyectado es mayor que el ratio equivalente =1 requerido para reducir el NO_x en el gas de escape.

11. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, donde el medio de control de inyección (40) inyecta una cantidad predeterminada de líquido en pulsos en intervalos de tiempo.

12. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, está provisto de medios de estimación para estimar la cantidad de compuesto generador de amoniaco almacenado en el catalizador (22) y dicho medio de control de inyección (40) para la inyección de líquido cuando la cantidad estimada almacenada de compuesto generador de amoniaco supera una cantidad máxima predeterminada de almacenamiento.

13. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, está provisto de medios de estimación para estimar la cantidad de compuesto generador de amoniaco almacenada en el catalizador (22) y estimar la cantidad de amoniaco liberado desde el compuesto generador de amoniaco almacenado en el catalizador (22) y dicho medio de control de inyección (40) inyecta la cantidad necesaria de líquido para reducir los NO_x en el gas de escape que no pueden ser reducidos por el amoniaco liberado desde el compuesto generador de amoniaco.

14. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que dicho catalizador inmediatamente produce amoniaco desde dicho líquido justo cuando dicho líquido es inyectado al catalizador (22) cuando la temperatura del catalizador (22) es superior a una temperatura predeterminada y dicho medio de control de inyección controla la cantidad de inyección de líquido de modo que la cantidad del compuesto generador de amoniaco en el líquido llega a ser el ratio equivalente =1 requerido para reducir los NO_x en el gas de escape cuando la temperatura del catalizador es más alta que una temperatura predeterminada.

15. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el catalizador (22) está compuesto de un catalizador de zeolita de cobre.

16. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que dicho catalizador (22) está compuesto de un catalizador de vanadio titanio.

17. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 16, está provisto de una capa de catalizador de zeolita además de una capa de catalizador de vanadio titanio.

18. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el catalizador (22) está dispuesto en el conducto de escape del motor y el líquido es inyectado a contracorriente en el conducto de escape del motor de dicho catalizador (22).

19. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el catalizador (22) está dispuesto en el conducto de escape del motor (18, 21) y otro catalizador (19) que tiene una función de oxidación está dispuesto en el conducto de escape del motor (18, 21) a contracorriente de dicho catalizador (22).

20. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, de forma que el catalizador está compuesto de un par de catalizadores (19, 22) dispuestos con un espacio entre ellos en el conducto de escape del motor (18, 21).

21. Un dispositivo de purificación del gas de escape de un motor de combustión interna tal como se establece en la reivindicación 1, en el cual, cuando la temperatura de uno del par de catalizadores (19, 22) dispuestos está en la región de almacenamiento de compuesto generador de amoniaco, el líquido es inyectado en uno de dicho par de catalizadores (19, 22) para causar el almacenamiento del líquido que contiene el compuesto generador de amoniaco en uno de dichos catalizadores (19, 22), y los NO_x de los gases de escape son reducidos en ambos catalizadores (19, 22) por el amoniaco liberado desde el compuesto generador de amoniaco almacenado en uno de dichos catalizadores (19, 22) cuando la temperatura de uno de dichos catalizadores (19, 22) alcanza la región de liberación de amoniaco.