Limpiador de gas de escape para motor y procedimiento de limpieza de gas de escape.

Aparato de purificación de gases de escape para un motor, que comprende:

un aparato de adición (42, 43, 44, 48) que añade un agente reductor de NOx a un gas de escape del motor;

un tanque de almacenamiento (41) que almacena el agente reductor de NOx que se añade al gas de escape mediante el aparato de adición o un precursor del mismo en un estado de una solución acuosa; un sensor de concentración (74) que detecta una concentración del agente reductor o el precursor contenida en la solución acuosa del agente reductor o el precursor que se almacena en el tanque de almacenamiento, y un controlador (61) que genera una señal de comando a dicho aparato de adición sobre la base de la concentración detectada, que es la concentración del agente reductor o el precursor detectado por el sensor de concentración (74), estando caracterizado el aparato de purificación de gases de escape porque:

el controlador (61) determina si la solución acuosa del agente reductor o el precursor en el tanque de almacenamiento (41) está en un estado estacionario o no y, en un momento estacionario cuando se determina que está en un estado estacionario, permite la detección de la concentración mediante el sensor de concentración (74), mientras que en un momento de agitación diferente del momento estacionario, prohíbe la detección de la concentración mediante el sensor de concentración (74), y el sensor de concentración (74) detecta la concentración del agente reductor o el precursor sólo en el momento estacionario.

Limpiador de gas de escape para motor y procedimiento de limpieza de gas de escape Campo técnico La presente invención se refiere a un aparato purificador de gas de escape y a un procedimiento de purificación de gas de escape para un motor, y más particularmente, se refiere a una técnica de purga de óxidos de nitrógeno de escape de un motor para un automóvil con el uso de amoníaco como agente reductor.

Antecedentes de la técnica Como un aparato que purifica sustancias contaminantes del aire descargadas de un motor, particularmente óxidos de nitrógeno en un gas de escape (en adelante, indicado como "NOx") mediante tratamiento posterior, se conoce el siguiente aparato de SCR (reducción catalítica selectiva) . Este aparato de SCR está configurado para incluir una boquilla de inyección que se coloca en un conducto de escape de un motor e inyecta una solución acuosa de amoníaco o un precursor del mismo. El amoníaco inyectado desde esta boquilla de inyección (o amoníaco obtenido a partir del precursor del mismo) funciona como un agente reductor y reacciona con NOx en el gas de escape en un catalizador para reducir y purgar el NOx. Como un aparato de SCR en el que se tiene en consideración la fácil capacidad de almacenamiento de amoníaco en un vehículo, se ha conocido también el siguiente. A saber, este aparato de SCR está provisto de un tanque que almacena urea como precursor de amoníaco en un estado de una solución acuosa y, en la operación real de un motor, inyecta el agua de urea suministrada desde este tanque al conducto de escape para generar amoníaco por hidrólisis de urea utilizando el calor de los gases de escape (documento de patente 1) .

Convencionalmente, un aparato de SCR ha sido adoptado principalmente como un aparato de purificación de gases de escape para un motor estacionario. El documento de patente 1: Publicación de patente no examinada Nº 2000027627 (documento JP-A-2000-027627) (párrafo número 0013) WO 02/24312 divulga un procedimiento y un dispositivo para dosificar un agente reductor para la masa controlada de dosificación de un agente reductor, en particular, una urea o una solución acuosa de urea, para el tratamiento de gases de escape, en particular de un motor diesel. El dispositivo comprende un sensor de masa para la medición del flujo de masa del agente reductor en el dispositivo catalítico.

Descripción de la invención Problema a resolver por la invención Los presentes inventores han considerado una adopción adecuada de un aparato de SCR como un aparato de purificación de gases de escape de un motor montado en un vehículo. En el aparato de SCR, es importante en la práctica suministrar una cantidad apropiada de agua de urea para satisfacer la cantidad de la descarga de NOx y colocar un sensor de urea en el depósito de agua de urea para permitir que la concentración real de urea (en lo sucesivo, cuando simplemente se refiere a "concentración", se referirá como a la concentración de urea) se refleje en el control del motor y el aparato de SCR, así como para permitir que se produzca bien la reacción de reducción de NOx. En la actualidad, como n sensor de urea, se ha desarrollado aquellos en los que un calentador y un cuerpo de resistencia de medición de temperatura se colocan en un estado aislado y, centrando una atención en las características de transmisión de calor del agua de urea de acuerdo con la concentración de urea, la concentración real de la urea se detecta sobre la base del valor de resistencia del cuerpo de resistencia de medición de la temperatura (véase el documento JP-A Nº 2001-228.004) .

Sin embargo, cuando este sensor de urea de tipo sensible a la temperatura es para ser utilizado en un vehículo, el siguiente problema se encontrará a diferencia del caso de utilizarlo en un estado estacionario.

En primer lugar, la superficie de la carretera sobre la que se desplaza un automóvil no es completamente plana, sino que tiene ondulaciones. Cuando un automóvil se desplaza sobre estas ondulaciones, la carrocería del vehículo vibra, y esta vibración se transmite también al depósito de agua de urea, de modo que el agua de urea vibra en el tanque para ser agitada. Cuando uno intenta detectar la concentración en un estado de agitación, se detecta una concentración diferente de la real porque las características de transmisión de calor del agua de urea son diferentes de las del agua de urea en un estado estacionario. Como resultado, se inyecta una cantidad inadecuada de agua de urea respecto a la cantidad de NOx descargada.

En segundo lugar, el entorno de desplazamiento y el estado de desplazamiento de un automóvil no es siempre constante. El automóvil puede funcionar no sólo en una carretera llana, sino también en una carretera ascendente o descendente. Además, el gradiente de la carretera inclinada en la que se desplaza el automóvil no es

necesariamente constante, sino que a veces puede cambiar. Por otro lado, incluso durante el desplazamiento sobre una carretera plana, el automóvil puede ser acelerado o desacelerado, y la aceleración o desaceleración puede realizarse moderadamente o puede realizarse repentinamente. Cuando el agua de urea en el tanque se sacude mediante este cambio en el entorno de desplazamiento o similar, se detecta una concentración errónea por la diferencia en las características de transmisión de calor, de modo que la inyección de agua de urea será inadecuada de una manera similar.

Como otro sensor de urea, también se conocen aquellos que se centran en el índice de refracción del agua de urea (véase el documento JP-A-2.001-020.724 ) . En el caso de adopción de este sensor de urea, el agua de urea en el tanque debe estar preferiblemente en un estado estacionario para una detección estable de la concentración.

Un objeto de la presente invención es, por lo tanto, hacer posible la adición de una cantidad apropiada de un agente reductor a un gas de escape en un aparato de SCR cuando se monta en un vehículo.

Medios para solucionar el problema La presente invención proporciona un aparato de purificación de gases de escape para un motor tal como se reivindica en la reivindicación 1 y un procedimiento para purificar gases de escape tal como se reivindica en la reivindicación 15. La presente invención se refiere a una técnica de purga de NOx en un gas de escape mediante la adición de un agente reductor de NOx en el gas de escape, y puede ser adoptado adecuadamente mediante un motor de vehículo. El agente reductor que se añade a los gases de escape o un precursor del mismo se almacena en un estado de una solución acuosa en un tanque de almacenamiento. La concentración del agente reductor o del precursor contenido en la solución acuosa del agente reductor o un precursor que se almacena en este tanque de almacenamiento se detecta, y la concentración detectada se refleja en el control de un objeto predeterminado para ser controlado, que está relacionado con la purificación de los gases de escape, preferiblemente en el control de un aparato para añadir el agente reductor. Para empezar, se realiza la determinación de si la solución acuosa del agente reductor o un precursor del mismo está en un estado estacionario o no en el tanque de almacenamiento, y el control del objeto controlado antes mencionado se lleva a cabo sobre la base de la concentración que se detecta en el momento estacionario cuando se realiza la determinación del estado estacionario del agente reductor o un precursor.

Efectos de la invención En la presente invención, la concentración del agente reductor o el precursor sólo se detecta cuando la solución acuosa del agente reductor o el precursor está en un estado estacionario en el tanque de almacenamiento (incluyendo un estado sustancialmente estacionario que está cerca éste) , por ejemplo, cuando el vehículo está parado y también un período de tiempo predeterminado transcurrido desde la parada. Por esta razón, la concentración se detecta con exclusión del tiempo cuando la solución acuosa del agente reductor o similar se sacude en el tanque de almacenamiento por las ondulaciones de la superficie de la carretera o el cambio en el entorno de desplazamiento o similar, de modo que una concentración correcta y precisa puede ser detectada bajo una condición de detección que es tal como se ha establecido exactamente.

Otros objetos y características de la presente invención se harán evidentes a partir de la descripción que sigue con referencia a los dibujos adjuntos.

El contenido de la solicitud de patente japonesa Nº 2003-366737, que forma una base para la reivindicación... [Seguir leyendo]

1. Aparato de purificación de gases de escape para un motor, que comprende:

un aparato de adición (42, 43, 44, 48) que añade un agente reductor de NOx a un gas de escape del motor;

un tanque de almacenamiento (41) que almacena el agente reductor de NOx que se añade al gas de escape mediante el aparato de adición o un precursor del mismo en un estado de una solución acuosa; un sensor de concentración (74) que detecta una concentración del agente reductor o el precursor contenida en la solución acuosa del agente reductor o el precursor que se almacena en el tanque de almacenamiento, y un controlador (61) que genera una señal de comando a dicho aparato de adición sobre la base de la concentración detectada, que es la concentración del agente reductor o el precursor detectado por el sensor de concentración (74) , estando caracterizado el aparato de purificación de gases de escape porque:

el controlador (61) determina si la solución acuosa del agente reductor o el precursor en el tanque de almacenamiento (41) está en un estado estacionario o no y, en un momento estacionario cuando se determina que está en un estado estacionario, permite la detección de la concentración mediante el sensor de concentración (74) , mientras que en un momento de agitación diferente del momento estacionario, prohíbe la detección de la concentración mediante el sensor de concentración (74) , y el sensor de concentración (74) detecta la concentración del agente reductor o el precursor sólo en el momento estacionario.

2. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 1, en el que el controlador (61) determina si un vehículo está parado o no, y mide un período de tiempo que ha transcurrido después de la parada, y determina que la solución acuosa del agente reductor o el precursor están en un estado estacionario cuando se determina que el vehículo está detenido y el período de tiempo medido que ha transcurrido es un período de tiempo predeterminado o mayor que éste.

3. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 2, en el que el controlador (61) memoriza la concentración detectada como un valor de memorización de la concentración, y renueva el valor de memorización de la concentración con la concentración detectada sólo cuando la concentración detectada está dentro de un rango predeterminado.

4. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 2, en el que el controlador (61) memoriza la concentración detectada como un valor de memorización de la concentración y, cuando la concentración detectada está dentro de un rango predeterminado, renueva el valor de memorización de la concentración con la concentración detectada, mientras que cuando la concentración detectada está fuera del rango predeterminado, renueva el valor de memorización de la concentración con la concentración detectada en una condición tal que, entre un número predeterminado de concentraciones detectadas obtenidas hasta ahora, aquellas de una relación predeterminada del número predeterminado están fuera del rango.

5. Aparato de purificación de gases de escape de un motor según la reivindicación 4, en el que el número predeterminado de concentraciones detectadas incluye concentraciones detectadas obtenidas antes de la detención del motor del momento anterior.

6. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 4, en el que el controlador (61) genera una señal de aviso que informa a un conductor de una anormalidad de la concentración del agente reductor

o el precursor en el caso de renovar el valor de memorización de la concentración con la concentración detectada que está fuera del rango predeterminado.

7. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 2, que también comprende un sensor de desaceleración (B104) que detecta una desaceleración del vehículo antes de la detención, en el que el controlador (61) renueva el período de tiempo predeterminado de acuerdo con la desaceleración del vehículo que se detecta mediante el sensor de desaceleración.

8. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 7, en el que el controlador (61) prolonga el período de tiempo predeterminado si la desaceleración detectada del vehículo es mayor.

9. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 1, en el que el controlador (61) determina que la solución acuosa del agente reductor o el precursor está en un estado estacionario en el arranque del motor.

10. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 1, en el que el controlador (61) controla una cantidad de adición del agente reductor mediante el aparato de adición (42, 43, 44, 48) sobre la base de la concentración detectada.

11. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 1, en el que el sensor de concentración (74) comprende una sección de elemento de detección (741) dispuesta en el tanque de almacenamiento y una sección de circuito (742) conectada a la sección del elemento de detección,

en el que la sección del elemento de detección está configurada para incluir un calentador y un cuerpo sensible a la temperatura que tiene una propiedad de cambiar un valor característico eléctrico en función de una temperatura, estando dicho cuerpo sensible a la temperatura en contacto directa o indirectamente con la solución acuosa del agente reductor o el precursor en el tanque de almacenamiento, y se calienta mediante el calentador; y en el que la sección de circuito acciona el calentador, detecta el valor característico eléctrico del cuerpo sensible a la temperatura calentado, y detecta la concentración del agente reductor o del precursor sobre la base del valor característico eléctrico detectado.

12. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 11, en el que el controlador (61) genera una señal de determinación que indica si una cantidad predeterminada o más de la solución acuosa del agente reductor o el precursor se deja en el tanque de almacenamiento (41) o no sobre la base del valor característico eléctrico detectado por la sección del circuito (742) .

13. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 1, en el que el agente reductor de NOx es amoníaco.

14. Aparato de purificación de gases de escape para un motor según la reivindicación 13, en el que el tanque de almacenamiento (41) almacena agua de urea que sirve como la solución acuosa del precursor.

15. Procedimiento para la purificación de gases de escape que contiene en los mismo NOx proporcionando un tanque de almacenamiento (41) que almacena un agente reductor de NOx o un precursor del mismo en un estado de una solución acuosa y suministrando la solución acuosa del agente reductor o el precursor almacenado en el tanque de almacenamiento al gas de escape del motor, estando caracterizado el procedimiento por:

disponer un sensor de concentración (74) que detecta una concentración del agente reductor o el precursor contenido en la solución acuosa del agente reductor o el precursor almacenado en el tanque de almacenamiento (41) , determinar si la solución acuosa del agente reductor o el precursor están o no en un estado estacionario en el tanque de almacenamiento (41) , y generar una señal de comando sobre la base de la concentración detectada que es la concentración del agente reductor o el precursor detectado mediante el sensor de concentración (74) en un momento estacionario cuando se determina que está en un estado estacionario, permitiendo así la detección de la concentración mediante el sensor de concentración (74) , mientras que, en un momento de agitación que no es el momento estacionario, prohibiendo la detección de la concentración mediante el sensor de concentración (74) .