PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DEL RIESGO DE DESORCIÓN DE AMONÍACO ALMACENADO EN UN CATALIZADOR SCR.

Un procedimiento de evaluación de riesgo de desorción de amoníaco adsorbido en un catalizador,

destinado a ser el asiento de reacciones químicas de reducción catalítica selectiva, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- se determina una temperatura (30) en el interior del catalizador,

- en función de esta temperatura (30), se determina un factor de riesgo estático (31) de desorción,

- se determina una evolución (32) de la temperatura en el interior del catalizador,

- en función de esta evolución de la temperatura, se determina un factor de riesgo dinámico (33) de desorción,

- se suman el factor de riesgo estático (31) y el factor de riesgo dinámico (33) para obtener un potencial (34) de desorción de amoníaco, al cual se asocia un nivel de riesgo.

Procedimiento de evaluación del riesgo de desorción de amoníaco almacenado en un catalizador SCR

El presente invento se sitúa en el dominio del tratamiento de los gases de escape de vehículos automóviles.

De manera más precisa, este invento se sitúa en el dominio de los sistemas de reducción catalítica selectiva, llamados SCR, que comprenden un catalizador SCR, asiento de una o varias reacciones químicas de reducción, por el amoníaco, de los óxidos de nitrógeno emitidos en los gases de escape. Tales sistemas de tratamiento permiten tratar los gases de escape de manera que los vehículos respeten los niveles de emisión de óxidos de nitrógeno legalmente tolerados, que son cada vez más bajos.

El principio de alimentación en amoníaco de los sistemas clásicos de post-tratamiento de óxidos de nitrógeno es el siguiente:

• se inyecta el amoníaco en la línea de escape por encima del catalizador, siendo efectuada esta inyección, por ejemplo, en forma de una solución de urea líquida,

• en función de la configuración del sistema, una parte más o menos importante de este amoníaco es almacenada en el catalizador para una utilización ulterior, y la otra parte del amoníaco es utilizada directamente para reducir los óxidos de nitrógeno escapados del motor.

Las reglamentaciones en materia de gases de escape de vehículos automóviles son muy estrictas, y no se refieren únicamente a los rechazos de óxidos de nitrógeno en la atmósfera, sino igualmente a los rechazos de amoníaco. En efecto, el amoníaco es un gas a la vez nocivo y maloliente, y es por lo tanto peligroso e inconveniente que cantidades demasiado importantes de este gas sean emitidas en la proximidad de un vehículo.

Se conoce por la solicitud de patente EP 1.712.764 un método de estimación del riesgo de desorción del amoníaco basado en la evaluación de la temperatura del catalizador SCR, y en función de ésta, la capacidad de absorción de amoníaco y la cantidad de amoníaco almacenada.

Con el fin de respetar estas exigencias legales, los constructores de automóviles han desarrollado numerosos procedimiento que permiten controlar la inyección del amoníaco en los sistemas de post-tratamiento de los gases, de manera que esta inyección sea efectuada en una medida suficiente para reducir los óxidos de nitrógeno, estando limitada al mismo tiempo para no correr riesgo de fuga de amoníaco en la atmósfera. Estos procedimientos tienen en cuenta, por ejemplo, parámetro del vehículo, parámetros medioambientales, o aún la capacidad de almacenamiento del catalizador.

Los catalizadores utilizados en este tipo de sistemas son, generalmente, dispositivos que comprenden microporos, o poros, en los que los gases a almacenar, por ejemplo el amoníaco, son adsorbidos. Sin embargo, se ha constatado que, bajo el efecto de una temperatura elevada, se produce una desorción del amoníaco, conduciendo así a un rechazo intempestivo de amoniaco puro en la atmósfera, a niveles que puede sobrepasar las exigencias reglamentarias en la materia. Ahora bien, hasta el presente, en los sistemas y procedimientos existentes, este fenómeno de desorción no es tenido en cuenta en la determinación de la cantidad de amoníaco inyectado en el sistema.

Partiendo de esta constatación, el invento pretende por lo tanto proponer un procedimiento que permita evaluar los riesgos de deserción al nivel de un catalizador, esto a fin de prevenir cualquier fuga.

El invento se refiere así a un procedimiento de evaluación de riesgo de deserción de amoníaco adsorbido en un catalizador, destinado a ser el asiento de reacciones químicas de reducción catalítica selectiva, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

• se determina una temperatura en el interior del catalizador,

• en función de esta temperatura, se determina un factor de riesgo estático de desorción,

• se determina una evolución de la temperatura en el interior del catalizador,

• en función de esta temperatura, se determina un factor de riesgo dinámico de desorción,

• se añade el factor de riesgo estático y el factor de riesgo dinámico para obtener un potencial de desorción de amoníaco, al cual se asocia un nivel de riesgo.

En una realización particular del invento, la determinación del factor de riesgo estático es efectuada de la siguiente manera:

• si la temperatura del catalizador es inferior a un valor de temperatura predeterminado, el factor de riesgo estático es igual a 0, y

• si la temperatura del catalizador es superior o igual al valor determinado, el factor de riesgo estático es igual a 1.

De manera preferente, el valor de temperatura predeterminado es igual a 180º C.

En otra realización particular del invento, la determinación de la evolución de la temperatura es efectuada memorizando el valor de la temperatura en varios instantes de medida sucesivos, siendo la frecuencia de los instantes función de un caudal de gas circulante en el catalizador.

Según un modo de realización, para determinar el factor de riesgo dinámico, se determina un gradiente de evolución de la temperatura,

• si este gradiente es inferior a un valor de gradiente predeterminado, el factor de riesgo dinámico es igual a 0, y

• si este gradiente es superior a este valor predeterminado, el factor de riesgo dinámico es igual a 1.

De manera preferente, el valor de gradiente predeterminado es igual a cero.

Más precisamente, en una realización del invento, el potencial de desorción es igual a:

• 0, correspondiente a un riego bajo,

• 1, correspondiente a un riesgo medio,

• 2, correspondiente a un riesgo elevado.

El invento se refiere igualmente a un procedimiento de inyección de amoníaco aguas arriba de un catalizador asiento de una reducción catalítica selectiva, destinado a ser instalado en un sistema de tratamiento de los gases de escape instalado en un vehículo automóvil, consistiendo el tratamiento en la reducción catalítica selectiva, en el catalizador, de los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases de escape por el agente reductor almacenado en un depósito e inyectado en la línea de escape, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

• se inyecta una cantidad de amoníaco inicial, determinada en función de una cantidad y de una naturaleza de los gases de escape emitidos a la salida del motor del vehículo, siendo directamente almacenada una parte de este amoníaco en el catalizador,

•se pone en práctica un procedimiento de evaluación de acuerdo con el invento, para determinar un nivel de riesgo de desorción, y

• en función del nivel de riesgo determinado, se adapta la inyección de amoníaco.

En un modo de realización particular de este procedimiento de inyección, en el que el potencial de riesgo determinado tiene un valor de 0, 1 o 2, la adaptación de la inyección es efectuada de la manera siguiente:

• si el nivel de riesgo es bajo, se mantiene la inyección,

• si el nivel de riesgo es medio, se disminuye la cantidad de amoníaco inyectado, y

• si el nivel de riesgo es elevado, se detiene la inyección de amoníaco.

Otras características y ventajas del invento aparecerán con la descripción detallada de ciertos modos de realización, siendo efectuada esta descripción a título no limitativo con ayuda de las figuras en las que:

Las figuras 1a y 1b representan la arquitectura funcional de una estrategia de pilotaje SCR en un vehículo automóvil, La fig. 2 representa la evolución de la temperatura en un catalizador de tipo SCR, determinada en el marco de un procedimiento de evaluación de acuerdo con el invento, y La fig. 3 representa el cálculo de un potencial de desorción según un procedimiento de evaluación conforme al invento.

La fig. 1 muestra la arquitectura funcional de un módulo 1 de puesta en práctica de la estrategia de pilotaje SCR en un vehículo automóvil. Esta arquitectura es descrita a continuación en el caso de un sistema que utiliza, como agente reductor, amoníaco en forma de una solución acuosa de urea. Sin embargo, esta arquitectura no se limita de ninguna manera a este caso particular, y puede ser adaptada a cualquier otro agente reductor.

En la continuación de la descripción, los términos "agente reductor" y "amoniaco" son utilizados de forma indiferente, sabiendo que, en todos los casos, el conjunto de los medios y características aquí descritos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de evaluación de riesgo de desorción de amoníaco adsorbido en un catalizador, destinado a ser el asiento de reacciones químicas de reducción catalítica selectiva, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

• se determina una temperatura (30) en el interior del catalizador,

• en función de esta temperatura (30) , se determina un factor de riesgo estático (31) de desorción,

• se determina una evolución (32) de la temperatura en el interior del catalizador,

• en función de esta evolución de la temperatura, se determina un factor de riesgo dinámico (33) de desorción,

• se suman el factor de riesgo estático (31) y el factor de riesgo dinámico (33) para obtener un potencial (34) de desorción de amoníaco, al cual se asocia un nivel de riesgo.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la determinación del factor de riesgo estático es efectuada de la siguiente forma:

• si la temperatura del catalizador es inferior a un valor de temperatura predeterminado, el factor de riesgo estático (31) es igual a 0, y

• si la temperatura del catalizador es superior o igual al valor determinado, el factor de riesgo estático (31) es igual a 1.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que el valor de temperatura predeterminado es igual a 180º C.

4. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la determinación de la evolución de la temperatura es efectuada memorizando el valor de la temperatura de varios instantes de medida sucesivos, siendo la frecuencia de los instantes función de un caudal de gas que circula en el catalizador.

5. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que para determinar el factor de riesgo dinámico, se determina un gradiente de evolución de la temperatura, y

• si este gradiente es inferior a un valor de gradiente predeterminado, el factor de riesgo dinámico (33) es igual a 0, y

• si este gradiente es superior a este valor predeterminado, el factor de riesgo dinámico (33) es igual a 1.

6. Un procedimiento según la reivindicación 5, en el que el valor de gradiente predeterminado es igual a cero.

7. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el potencial de desorción es igual a:

• 0, correspondiente a un riesgo bajo,

• 1, correspondiente a un riesgo medio,

• 2, correspondiente a un riesgo elevado.

8. Un procedimiento de inyección de amoníaco aguas arriba de un catalizador de asiento de una reducción catalítica selectiva, destinado a ser instalado en un sistema de tratamiento de los gases de escape instalado en un vehículo automóvil, consistiendo el tratamiento en la reducción catalítica selectiva, en el catalizador, de los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases de escape por el agente reductor almacenado en un depósito e inyectado en la línea de escape, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

• se inyecta una cantidad de amoníaco inicial, determinada en función de una cantidad y de una naturaleza de los gases de escape emitidos a la salida del motor del vehículo, estando una parte de este amoníaco directamente almacenada en el catalizador,

• se pone en práctica un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, para determinar un nivel de riesgo de desorción, y

• en función del nivel de riesgo determinado, se adapta la inyección de amoníaco.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, en el que se pone en práctica un procedimiento según la reivindicación 7, siendo efectuada la adaptación de la inyección de la siguiente forma:

• si el nivel de riesgo es bajo, se mantiene la inyección,

• si el nivel de riesgo es medio, se disminuye la cantidad de amoníaco inyectado, y

• si el nivel de riesgo es elevado, se detiene la inyección de amoníaco.

Figura 3