Un aparato de purificacion de gases de escape de motor para reducir NOx en los gases de escape de un motoranadiendo un agente reductor para NOx a los gases de escape,

incluyendo:

un deposito de almacenamiento (41) capaz de almacenar el agente reductor para NOx o un precursor del mismo aanadir a los gases de escape en un estado de solucion acuosa;

una unidad de deteccion de concentracion (74) capaz de detectar una concentracion del agente reductor o elprecursor contenido en la solucion acuosa almacenada en el deposito de almacenamiento; yuna unidad de control (61) que esta conectada a la unidad de deteccion de concentracion para detectar unaanomalia predeterminada con relacion a la solucion acuosa en base a la concentracion detectada por la unidad dedeteccion de concentracion,

caracterizándose el aparato porque:

la unidad de deteccion de concentracion (74) incluye: un primer cuerpo de deteccion de temperatura (7411) que tienela propiedad de que un valor electrico caracteristico cambia segun la temperatura y dispuesto de manera que este encontacto directo o indirecto con la solucion acuosa; y un calentador conectado termicamente al primer cuerpo dedeteccion de temperatura, y

mueve el calentador y envia un valor electrico caracteristico del primer cuerpo de deteccion de temperaturacalentado por el calentador como la concentracion del agente reductor o el precursor; y

la unidad de control (61) incluye: una porcion de determinacion de estado para determinar si la temperatura de lasolucion acuosa esta o no sustancialmente en un estado de equilibrio; y una porcion de deteccion de anomalia que,cuando la concentracion detectada esta en una zona anormal distinta de una zona predeterminada especificadacomo una zona de concentracion normal, detecta la anomalia predeterminada en base a una concentraciondetectada en un periodo de tiempo de equilibrio de temperatura durante el que se determina que la temperatura dela solucion acuosa esta en el estado de equilibrio.

Aparato de purificación de gases de escape de motor

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato de purificar gases de escape para un motor, y más específicamente a una tecnología para purificar óxido de nitrógeno descargado de un motor usando amoníaco como un agente reductor.

Antecedentes de la invención Como un aparato para purificar un contaminante del aire descargado de un motor, en particular, óxido de nitrógeno (denominado a continuación “NOx”) en los gases de escape, por post-tratamiento, se conoce una unidad SCR (reducción catalítica selectiva) siguiente. Es decir, un dispositivo para inyectar amoníaco o una solución acuosa precursora del mismo al paso de gases de escape del motor y con el amoníaco inyectado usado como un agente reductor, NOx y este amoníaco pueden reaccionar uno con otro en un catalizador con el fin de reducir y purificar NOx. Además, también se conoce una unidad SCR en la que, teniendo en cuenta la facilidad de almacenamiento de amoníaco en un vehículo, se almacena urea como un precursor del amoníaco en un depósito en el estado de solución acuosa, y la solución de urea acuosa suministrada desde este depósito es inyectada al paso de gases de escape con el fin de generar amoníaco por hidrólisis de urea usando el calor de los gases de escape (documento de Patente 1) .

Documento de Patente 1: Solicitud de Patente japonesa publicada (Kokai) número 2000-027627 (párrafo número 0013) .

Además, por JP 2005-133695 A se conoce disponer un sensor en un depósito de almacenamiento para almacenar el agente reductor líquido. El sensor se usa para enviar una señal relacionada con una concentración y una cantidad restante del agente reductor líquido en base a una característica de transferencia de calor entre dos puntos a distancia uno de otro.

Descripción de la invención Problemas a resolver con la invención El inventor de la presente solicitud de patente ha intentado adoptar la unidad SCR que se conoce por JP 2000027627 al aparato de purificar gases de escape de un motor de vehículo y ya ha logrado la aplicación real. Es importante proporcionar un sensor de urea en un depósito capaz de almacenar la solución de urea acuosa (a continuación, denominado depósito de solución de urea acuosa) , al objeto de realizar favorablemente una acción de reducción de NOx inyectando una cantidad apropiada de solución de urea acuosa a la cantidad de descarga de NOx del motor, y reflejar una concentración real de urea (a continuación cuando se mencione simplemente “concentración”, se hará referencia a la concentración de urea) en la operación de control del motor y la unidad SCR. Actualmente, como un sensor de urea, se ha desarrollado un tipo en el que están montados un calentador y una resistencia de medición de temperatura, y la concentración real se determina en base a un valor de resistencia eléctrica obtenido por la resistencia de medición de temperatura calentada por el calentador, prestando atención a la característica de transmisión de calor de la solución de urea acuosa dependiendo de la concentración (Solicitud de Patente japonesa publicada (Kokai) número 2005-030888 (párrafo número 0044) ) . Este inventor describe un aparato de purificar gases de escape para un motor que adopta un sensor de urea del tipo sensible a la temperatura en la Solicitud de Patente japonesa número 2003-366737 (Solicitud de Patente japonesa publicada (Kokai) número 2005133541) . Según este aparato, cuando la concentración detectada por un sensor de urea es inferior al rango normal de concentración, se estima que agua o una solución acuosa distinta de la solución de urea acuosa de una concentración predeterminada se almacena en el depósito de solución de urea acuosa, y entonces se efectúa otra detección para conocer una anomalía acerca de la concentración y, en consecuencia, se toman algunas medidas, por ejemplo, parar la inyección de solución de urea acuosa.

Aquí, con relación al aparato de purificar gases de escape para el motor que adopta el sensor de urea sensible a la temperatura, se han encontrado los problemas siguientes. En un aparato en el que un depósito guarda una urea en el estado de solución acuosa, se ha previsto un calentador de depósito con el fin de evitar que la solución de urea acuosa se congele dentro del depósito de solución de urea acuosa o de descongelar rápidamente la solución de urea acuosa congelada, en particular, en un supuesto de que el aparato se use en una región fría (Solicitud de Patente japonesa publicada (Kokai) número 2004-194028) . Cuando se adopta un sensor de urea del tipo sensible a la temperatura, se genera flujo de convección de la solución de urea acuosa dentro del depósito de solución de urea acuosa acompañado del calentamiento de este calentador de depósito, afectando por ello adversamente a la detección de la concentración realizada por el sensor de urea. Debido a la desigualdad de la temperatura de la solución de urea acuosa producida por este flujo de convección, la concentración detectada por el sensor de urea se dispersa, de modo que la exactitud de la detección de la concentración podría disminuir, originando por ello errores

en la detección de una anomalía con la concentración detectada usada como información básica.

Consiguientemente, al adoptar el sensor de concentración de tipo sensible a la temperatura, hay que tener la capacidad de evitar la detección errónea de la anomalía que se origine por convección de solución acuosa en un depósito de almacenamiento y evitar el mal funcionamiento del aparato de purificar gases de escape, tal como parada inesperada de la adición de un agente reductor.

Medios para resolver los problemas La presente invención se ha realizado en vista de los problemas antes descritos y está configurada para adoptar positivamente la concentración cuando la temperatura de la solución acuosa, tal como la solución de urea acuosa, se mantiene en un estado de equilibrio.

El aparato de purificar gases de escape para el motor de la presente invención reduce NOx en los gases de escape de un motor añadiendo un agente reductor para NOx a los gases de escape e incluye: un depósito de almacenamiento para almacenar el agente reductor para NOx o un precursor del mismo a añadir a los gases de escape en el estado de solución acuosa; una unidad de detección de concentración para detectar la concentración del agente reductor o el precursor contenido en la solución acuosa almacenada en el depósito de almacenamiento; y una unidad de control que detecta una anomalía predeterminada con relación a la solución acuosa en base a la concentración detectada por la unidad de detección de concentración. La unidad de detección de concentración tiene una propiedad tal que su valor eléctrico característico cambie dependiendo de la temperatura y está configurada de manera que incluya un primer cuerpo de detección de temperatura dispuesto de manera que esté en contacto directo o indirecto con la solución acuosa y un calentador conectado térmicamente al primer cuerpo de detección de temperatura. La unidad de detección de concentración mueve el calentador y envía un valor eléctrico característico obtenido por el primer cuerpo de detección de temperatura calentado por el calentador como la concentración del agente reductor o su precursor. La unidad de control determina si la temperatura de la solución acuosa está o no sustancialmente en un estado de equilibrio y adopta, como información básica para detectar una anomalía, la concentración detectada en un período de tiempo de equilibrio de temperatura durante el que se determina que la temperatura de la solución acuosa está en el estado de equilibrio.

Efecto de la invención Según la presente invención, el aparato de purificar gases de escape está provisto de una configuración tal que se determina si la temperatura de la solución acuosa, tal como solución de urea acuosa, está o no sustancialmente en un estado de equilibrio y la concentración obtenida al tiempo de la determinación del estado de equilibrio de la solución de urea acuosa se adopta como información básica para detectar una anomalía. En consecuencia, se puede evitar que la detección errónea de una anomalía originada por convección refleje un resultado de detección exacta de anomalía en la operación del aparato de purificar gases de escape.

Otros objetos y características de la presente invención se entenderán por la descripción siguiente con referencia a los dibujos acompañantes.

El contenido de... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de purificación de gases de escape de motor para reducir NOx en los gases de escape de un motor añadiendo un agente reductor para NOx a los gases de escape, incluyendo:

un depósito de almacenamiento (41) capaz de almacenar el agente reductor para NOx o un precursor del mismo a añadir a los gases de escape en un estado de solución acuosa;

una unidad de detección de concentración (74) capaz de detectar una concentración del agente reductor o el precursor contenido en la solución acuosa almacenada en el depósito de almacenamiento; y una unidad de control (61) que está conectada a la unidad de detección de concentración para detectar una anomalía predeterminada con relación a la solución acuosa en base a la concentración detectada por la unidad de detección de concentración, caracterizándose el aparato porque:

la unidad de detección de concentración (74) incluye: un primer cuerpo de detección de temperatura (7411) que tiene la propiedad de que un valor eléctrico característico cambia según la temperatura y dispuesto de manera que esté en contacto directo o indirecto con la solución acuosa; y un calentador conectado térmicamente al primer cuerpo de detección de temperatura, y mueve el calentador y envía un valor eléctrico característico del primer cuerpo de detección de temperatura calentado por el calentador como la concentración del agente reductor o el precursor; y la unidad de control (61) incluye: una porción de determinación de estado para determinar si la temperatura de la solución acuosa está o no sustancialmente en un estado de equilibrio; y una porción de detección de anomalía que, cuando la concentración detectada está en una zona anormal distinta de una zona predeterminada especificada como una zona de concentración normal, detecta la anomalía predeterminada en base a una concentración detectada en un período de tiempo de equilibrio de temperatura durante el que se determina que la temperatura de la solución acuosa está en el estado de equilibrio.

2. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 1, incluyendo además un calentador de depósito (81) dispuesto en el depósito de almacenamiento,

donde la unidad de control (61) detecta la anomalía predeterminada con la porción de detección de anomalía según un resultado de la determinación efectuada por la porción de determinación de estado al tiempo del calentamiento realizado por el calentador de depósito.

3. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 2, donde el calentador de depósito

(81) incluye un tubo de distribución de agua refrigerante a través del que se distribuye agua refrigerante para el motor de modo que la solución acuosa sea calentada por intercambio térmico con el agua refrigerante del motor.

4. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 2, donde la porción de determinación de estado determina que, cuando una tasa de aumento de la temperatura de la solución acuosa es igual o menor que un valor predeterminado, la temperatura de la solución acuosa está en el estado de equilibrio.

5. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 2, donde la porción de determinación de estado determina que, cuando un valor absoluto de una diferencia entre un valor corriente y un valor previo de la concentración detectada por la unidad de detección de concentración (74) es igual o menor que un valor predeterminado, la temperatura de la solución acuosa está en el estado de equilibrio.

6. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 2, donde la porción de determinación de estado determina que, cuando la concentración detectada por la unidad de detección de concentración (74) está en un rango predeterminado en el que un primer valor que especifica un límite entre la zona normal y la zona anormal y un segundo valor en la zona anormal diferente del primer valor definen límites superior e inferior, respectivamente, la temperatura de la solución acuosa está en el estado de equilibrio.

7. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 2, donde la unidad de detección de concentración (74) incluye además un segundo cuerpo de detección de temperatura (7412) que está aislado térmicamente del calentador y dispuesto de manera que esté en contacto con la solución acuosa, y

la porción de determinación de estado determina que, cuando una diferencia entre los valores eléctricos característicos de los cuerpos de detección de temperatura primero y segundo antes de que el calentador sea movido es igual o menor que un valor predeterminado, la temperatura de la solución acuosa está en el estado de equilibrio.

8. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 1, donde la unidad de control (61) incluye además una primera porción de determinación de anomalía que está provista de un primer contador que se incrementa un valor predeterminado cada vez que la anomalía es detectada por la porción de detección de anomalía y que confirma una determinación de anomalía real cuando el primer contador llega a un primer valor de determinación de anomalía.

9. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 8, incluyendo además un sensor de número de revoluciones capaz de detectar un número de revoluciones del motor,

donde la primera porción de determinación de anomalía diferencia el valor predeterminado a incrementar cada vez que la anomalía es detectada entre cuando un número detectado de revoluciones del motor está en una zona predeterminada de número de revoluciones incluyendo un punto de resonancia de motor y de otro modo.

10. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 8, donde la unidad de control (61) incluye además una segunda porción de determinación de anomalía que está provista de un segundo contador que se incrementa un valor predeterminado cada vez que la concentración en la zona anormal es detectada por la unidad de detección de concentración (74) y que, cuando el segundo contador llega a un segundo valor de determinación de anomalía mayor que el primer valor de determinación de anomalía, confirma la determinación de anomalía en preferencia a la primera porción de determinación de anomalía.

11. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 8, donde la primera porción de determinación de anomalía decrementa el primer contador un valor predeterminado al tiempo de no detección distinto de cuando la anomalía predeterminada es detectada.

12. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 8, donde la porción de detección de anomalía, cuando la concentración detectada por la unidad de detección de concentración (74) está en una primera zona en la zona anormal, detecta una primera anomalía, mientras que cuando la concentración detectada por la unidad de detección de concentración (74) está en una segunda zona diferente de la primera zona en la zona de anomalía, detecta una segunda anomalía, y

la primera porción de determinación de anomalía confirma una primera determinación de anomalía en base al valor del primer contador en asociación con la detección de la primera anomalía y confirma una segunda determinación de anomalía en asociación con la detección de la segunda anomalía, y después de hacer la determinación de la segunda anomalía, cuando la primera anomalía es detectada porque la concentración detectada se cambia de la segunda zona directamente a la primera zona, mantiene la confirmación de la segunda determinación de anomalía durante un período predeterminado a partir de la detección de la primera anomalía.

13. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 12, incluyendo además una unidad de adición (43) que está dispuesta en un paso de gases de escape de motor (31) para suministrar solución acuosa almacenada en el depósito de almacenamiento (41) al paso de gases de escape para añadir el agente reductor a los gases de escape,

donde la unidad de control (61) , cuando se confirma la primera o la segunda determinación de anomalía, detiene la adición del agente reductor por la unidad de adición.

14. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 12, incluyendo además una unidad de aviso (91, 92) capaz de permitir que un operador reconozca que la anomalía se ha generado,

donde la unidad de control (61) , cuando se confirma la primera o la segunda determinación de anomalía, opera la unidad de aviso para permitir que el operador reconozca que la anomalía se ha generado.

15. El aparato de purificación de gases de escape de motor según la reivindicación 1, incluyendo además una unidad de adición (43) que está dispuesta en un paso de gases de escape de motor (31) para suministrar solución acuosa almacenada en el depósito de almacenamiento (41) al paso de gases de escape para añadir el agente reductor a los gases de escape,

donde la unidad de control (61) controla una cantidad del agente reductor añadido por la unidad de adición en base a la concentración detectada por la unidad de detección de concentración (74) .

16. Un motor incluyendo:

un cuerpo principal de motor (1) que define en él una cámara de combustión;

un catalizador de reducción (33) para NOx dispuesto en un paso de gases de escape de motor (31) dispuesto de manera que se extienda a partir de la cámara de combustión;

el aparato de purificar gases de escape según la reivindicación 1; y una unidad de adición (43) que está dispuesta en el paso de gases de escape (31) en una posición hacia arriba del 5 catalizador de reducción y suministra solución acuosa almacenada en el depósito de almacenamiento (41) al paso de gases de escape (31) para añadir el agente reductor a los gases de escape del motor.

17. El motor según la reivindicación 16, donde la unidad de control (61) , cuando la anomalía predeterminada es detectada por la porción de detección de anomalía, detiene la adición del agente reductor por la unidad de adición 10 (43) .

18. El motor según la reivindicación 16, donde la unidad de control (61) controla una cantidad del agente reductor añadido por la unidad de adición (43) en base a la concentración detectada por la unidad de detección de concentración (74) .