Método diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de gases de escape y sistema diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de gases de escape.

Método diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de los gases de escape (10) de un motor (12),

que comprende una unidad filtrante de partículas diesel (60) con un filtro de partículas (64) en el cual la carbonillapuede ser oxidada por NO2 y los componentes del gas de escape se desoxidan en una unidad reductora de óxidosde nitrógeno (70) situada después de la unidad filtrante de partículas diesel (60), de modo que los gases de escapefluyen desde la unidad filtrante de partículas diesel (60) hacia la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70),caracterizado porque

(a) se estima un contenido de NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70);

(b) se mide al menos un contenido de NOx o NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70);

(c) se compara el contenido estimado con el medido;

(d) basándose en el resultado de la comparación, se decide sobre la realización de al menos una etapa deacondicionamiento de la unidad filtrante de partículas diesel (60).

Método diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de gases de escape y sistema diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de gases de escape ÁMBITO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un método diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de gases de escape y a un sistema diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de gases de escape, conforme a los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

ANTECEDENTES DE LA PRESENTE INVENCIÓN

Las vigentes condiciones normativas del mercado automovilístico han aumentado las exigencias de ahorro de combustible y reducción de emisiones en los vehículos actuales. Estas normas tienen que armonizarse con las demandas de alto rendimiento y respuesta rápida del vehículo por parte del consumidor.

Un motor diesel tiene una eficiencia de hasta un 52%, aproximadamente, y por tanto es el mejor transformador de energía fósil. La concentración de emisiones de NOx, es decir la emisión de óxidos de nitrógeno NO y NO2, depende de la concentración local de oxígeno atómico y de la temperatura local. Sin embargo dicha eficiencia elevada solo es posible a una temperatura de combustión alta, a la cual no pueden evitarse grandes niveles de NOx. Además, la supresión de la formación de NOx por medios internos (relación aire/combustible) tiende a producir un incremento de partículas, conocido como la compensación de NOx por partículas. Asimismo, un exceso de oxígeno en el gas de escape de un motor diesel impide el uso de la tecnología estequiométrica del catalizador de 3 vías para la reducción de NOx, tal como se emplea en los coches de motor de gasolina desde finales de los años 80.

Tanto las partículas de carbono como el NOx son emisiones típicas de los gases de escape de los motores diesel. Las exigencias de reducción de dichas emisiones suscitan y promueven diversas propuestas técnicas para rebajar las emisiones. En la patente europea EP 1 054 722 B1 se revela un sistema de postratamiento de gases de escape que combina un filtro particulado colector de carbonilla con catalizadores de reducción de óxidos de nitrógeno en el conducto de escape. Para eliminar carbonilla se genera NO2 por oxidación de NO en un catalizador oxidativo. La carbonilla recogida en un filtro particulado es oxidada por el NO2. Las cantidades residuales de NO y NO2 en el gas de escape se reducen a nitrógeno gaseoso por catálisis reductora selectiva (catalizador RCS) , inyectando amoniaco en el catalizador RCS.

Todos los catalizadores se degradan durante la operación por acumulación de venenos, por migración térmica del material catalítico, etc. Esta degradación afecta seriamente el funcionamiento de los sistemas de postratamiento. Por lo tanto es conveniente detectar la degradación de un catalizador en el sistema de postratamiento antes de que falle el funcionamiento de dicho sistema o que por causa de la degradación no puedan cumplirse los requisitos legales. Esto se lleva a cabo mediante el llamado DAB (diagnóstico a bordo) .

RESUMEN DE LA PRESENTE INVENCIÓN

La presente invención tiene por objeto mejorar el método de diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de los gases de escape. Otro objeto de la presente invención es mejorar debidamente un sistema de postratamiento de los gases de escape.

Estos objetivos se alcanzan mediante las características de las reivindicaciones independientes. La descripción y las demás reivindicaciones revelan formas de ejecución ventajosas de la presente invención.

Para un sistema de postratamiento de los gases de escape de un motor se propone un método de diagnóstico a bordo que comprende una unidad filtrante de partículas diesel, incluyendo un filtro particulado (FPD) en el cual la carbonilla puede ser oxidada por el NO2, y los componentes del gas de escape se desoxidan en un catalizador de reducción selectiva (RCS) instalado tras la unidad filtrante de partículas diesel, de modo que el gas de escape fluye desde el filtro de partículas diesel hacia el catalizador de reducción selectiva. Según la presente invención se estima un contenido de NO2 en el flujo anterior a la unidad reductora de óxidos de nitrógeno; se mide al menos un contenido de NOx o NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno; se compara el contenido estimado con el medido y con el resultado de la comparación se decide sobre la conveniencia de efectuar una etapa de acondicionamiento de la unidad filtrante de partículas diesel.

El funcionamiento correcto de la unidad filtrante de partículas diesel se puede controlar de manera favorable y fiable a bordo de un vehículo provisto de dicho sistema de postratamiento, mejorando así la compatibilidad de los motores diesel con el medio ambiente. Esto es factible basándose en el nivel de NO2 del gas de escape en determinados puntos y/o en la eficiencia de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno.

Preferiblemente, con el motor funcionando a carga elevada se pueden efectuar las siguientes etapas: medir el contenido de NO2 en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno y después de la unidad filtrante de partículas diesel; calcular el contenido de NO2 en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno y después de la unidad filtrante de partículas diesel; medir un contenido de NOx en el gas de escape después de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno; medir o calcular un contenido de NOx en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno y después de la unidad filtrante de partículas diesel; comparar el contenido medido y esperado de NO2 y con el resultado de la comparación decidir la conveniencia de efectuar una etapa de acondicionamiento de la unidad filtrante de partículas diesel.

La operatividad de la unidad filtrante de partículas diesel se puede determinar favorablemente con gran exactitud.

Preferiblemente, con el motor funcionando a carga baja se pueden efectuar las siguientes etapas: calcular el contenido de NO2 en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno y después de la unidad filtrante de partículas diesel; medir o medir y calcular un contenido de NOx en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno y después de la unidad filtrante de partículas diesel; medir el contenido de NOx en el gas de escape después de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno; y deducir la eficiencia de la conversión de NOx en la unidad reductora de óxidos de nitrógeno a partir del contenido de NO2 calculado y del contenido de NOx medido y calculado. La ventaja es que no hace falta un sensor real del NO2, porque el contenido de NO2 se puede calcular, y por tanto esta forma de ejecución requiere menos accesorios y resulta más económica. Si la eficiencia de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno es insuficiente, se puede activar un diagnóstico separado de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno y también del sistema de agente reductor (en caso de usar un catalizador RCS con inyección de un agente reductor. Esto se puede realizar después o antes de la regeneración de la unidad filtrante de partículas diesel.

Preferiblemente se puede llevar a cabo una etapa de acondicionamiento si la diferencia entre las conversiones de NOx comparadas y/o entre los contenidos de NO2 comparados es inferior a un valor prefijado.

En particular la conversión de NOx o el contenido comparado de NO2 en el gas de escape se puede obtener por determinación del contenido de NO2 con un sensor real y/o virtual.

La conversión del NOx en el gas de escape se puede obtener ventajosamente determinando la eficiencia de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno.

Otra ventaja de la presente invención es que se puede lograr un alto grado de regeneración pasiva y de oxidación de hidrocarburos en el sistema FPD y mantener una buena relación NO2/NO para una gran conversión de NOx en el sistema RCS, tanto en un sistema nuevo como en un sistema usado. La configuración preferida permite emplear ventajosamente un catalizador RCS más pequeño, con los consiguientes beneficios de coste, espacio y peso. La unidad filtrante de partículas diesel (UFPD) puede tener el catalizador de oxidación (COD) situado antes del filtro de partículas diesel (FPD) . Alternativa o adicionalmente el FPD puede llevar un recubrimiento catalítico que oxida los componentes del gas de escape y que puede ayudar o sustituir al COD. Una ventaja de esta forma de ejecución es el ahorro... [Seguir leyendo]

1. Método diagnóstico a bordo para un sistema de postratamiento de los gases de escape (10) de un motor (12) , que comprende una unidad filtrante de partículas diesel (60) con un filtro de partículas (64) en el cual la carbonilla puede ser oxidada por NO2 y los componentes del gas de escape se desoxidan en una unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) situada después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) , de modo que los gases de escape fluyen desde la unidad filtrante de partículas diesel (60) hacia la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) , caracterizado porque

(a) se estima un contenido de NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) ;

(b) se mide al menos un contenido de NOx o NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) ;

(c) se compara el contenido estimado con el medido;

(d) basándose en el resultado de la comparación, se decide sobre la realización de al menos una etapa de acondicionamiento de la unidad filtrante de partículas diesel (60) .

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque

(a) se mide el contenido de NO2 en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) y después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) ;

(b) se calcula el contenido de NO2 en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) y después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) ;

(c) se mide un contenido de NOx en el gas de escape tras la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) ;

(d) se mide o se calcula un contenido de NOx en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) y después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) ;

(e) se compara el contenido de NO2 medido con el esperado;

(f) basándose en el resultado de la comparación, se decide sobre la realización de al menos una etapa de acondicionamiento de la unidad filtrante de partículas diesel (60) .

3. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque

(a) se calcula el contenido de NO2 en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) y después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) ;

(b) se mide o se mide y se calcula un contenido de NOx en el gas de escape antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) y después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) ;

(c) se mide el contenido de NOx en el gas de escape después de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) ;

(d) se obtiene la conversión de NOx real y esperada a partir del contenido de NO2 calculado y del contenido de NOx medido y calculado

4. El método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se realiza una etapa de acondicionamiento si la diferencia entre las conversiones de NOx o las señales de NO2 comparadas está fuera de un valor predeterminado.

5. El método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido de NO2 en el gas de escape se obtiene con un sensor real (50) y/o con un sensor virtual.

6. El método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la conversión de NOx y/o las señales de NO2 en el gas de escape se obtienen determinando la eficiencia de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) .

7. El método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se realiza una primera etapa de acondicionamiento calentando una fase de oxidación (20) en la unidad filtrante de partículas diesel (60) hasta al menos 350ºC, preferiblemente a una temperatura comprendida entre 350ºC y 450ºC.

8. El método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se realiza una segunda etapa de acondicionamiento calentando una fase de oxidación (20) en la unidad filtrante de partículas diesel (60) hasta al menos 450ºC, preferiblemente a una temperatura comprendida entre 450ºC y 550ºC.

9. El método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se realiza una tercera etapa de acondicionamiento calentando una fase de oxidación (20) en la unidad filtrante de partículas diesel (60) hasta al menos 550ºC, preferiblemente a una temperatura comprendida entre 550ºC y 650ºC.

10. El método según una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque la segunda etapa de acondicionamiento se realiza tras la primera etapa de acondicionamiento.

11. El método según una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la tercera etapa de acondicionamiento se realiza tras la segunda etapa de acondicionamiento.

12. El método según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque después de efectuar todas las

etapas acondicionamiento infructuosamente se dispara una alarma.

13. Sistema de postratamiento de los gases de escape (10) de un motor (12) , que comprende una unidad filtrante de partículas diesel (60) con un filtro de partículas (64) en el cual la carbonilla puede ser oxidada por NO2 y los

componentes del gas de escape se desoxidan en una unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) situada después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) , de modo que los gases de escape fluyen desde la unidad filtrante de partículas diesel (60) hacia la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) , donde la operatividad de la unidad filtrante de partículas diesel (60) se determina mediante el método según una de las reivindicaciones precedentes.

14. El sistema según la reivindicación 13, caracterizado porque hay un sensor de NO2 (50) colocado antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) y después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) .

15. El sistema según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque hay un sensor de NOx colocado después de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) . 15

16. El sistema según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque hay una unidad sensora (40) que comprende un dispositivo 44 para calcular un contenido de NO2 y/o de NOx en el flujo del gas de escape.

17. Un programa informático almacenable en un medio legible por ordenador, que comprende un código de 20 programa utilizable en un método de diagnóstico a bordo, para un sistema de postratamiento de gases de escape (10) de un motor (12) , que consta de una unidad filtrante de partículas diesel (60) con un filtro particulado (64) donde la carbonilla puede ser oxidada por NO2 y los componentes de los gases de escape se desoxidan en una unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) situada después de la unidad filtrante de partículas diesel (60) , de manera que el gas de escape fluye desde la unidad filtrante de partículas diesel (60) hacia la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) , incluyendo al menos las etapas de

(a) estimar un contenido de NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) ;

(b) medir al menos un contenido de NOx o de NO2 antes de la unidad reductora de óxidos de nitrógeno (70) ;

(c) comparar el contenido estimado con el medido;

(d) basándose en el resultado de la comparación, decidir sobre la realización de, al menos, una etapa de 30 acondicionamiento de la unidad filtrante de partículas diesel (60) .