SISTEMA DE POST-TRATAMIENTO DE GASES DE ESCAPE.

La presente invención se refiere a un método y aparato para la purificación de los gases de escape de un motor diesel, más particularmente, la presente invención se refiere a un método y a un aparato para purificar gases de escape de un motor diesel, que es capaz de eliminar partículas y NOX contenidos en los gases de escape. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las condiciones de legislación actuales en el mercado del automóvil han conducido a una demanda creciente para mejorar la economía de combustible y reducir las emisiones en los vehículos actuales. Estas condiciones legales deben ser equilibradas con las demandas de los consumidores para conseguir un mayor rendimiento y respuesta rápida para un vehículo. Un motor diesel tiene un rendimiento que llega aproximadamente a 52% y es, por lo tanto, el mejor convertidor de energía fósil. La concentración de emisiones de NOX depende de la concentración local de átomos de oxígeno y de la temperatura local. No obstante, dicho rendimiento elevado es solamente posible para una temperatura elevada de la combustión, en la que son inevitables elevados niveles de NOX. Además, la supresión de la formación de NOX por medios internos (proporción aire/combustible) tiene tendencia a provocar un incremento en la cantidad de partículas, lo que se conoce como el compromiso NOX-partículas. Además, un exceso de oxígeno en los gases de escape de un motor diesel impide la utilización de tecnología estequiométrica de catalizador de 3 vías para la reducción de NOX, tal como se utiliza en los motores de gasolina para automóvil desde finales de los años 80. La reducción de los óxidos de nitrógeno (NOX) y materia en partículas (PM) en los gases de escape de un motor diesel ha pasado a ser un problema muy importante, teniendo en cuenta la protección del medio ambiente y el ahorro del suministro de energía fósil, que es finita. Para la legislación que se espera (US10, EU VI etc.) puede ser necesario tener una combinación de catalizador de oxígeno en el diesel (DOC), un filtro de partículas en el diesel (DPF) y un catalizador de reducción catalítica selectiva (SCR) en el sistema de escape. Cuando se optimiza la combustión en el cilindro para conseguir el máximo rendimiento de combustible, se tienen, generalmente, elevados niveles de NOX en los gases de escape. Este es un problema con la legislación, que cada vez es más rígida, dado que el sistema de post-tratamiento puede reducir solamente una cierta cantidad de NOX. Por lo tanto, existe un compromiso entre el rendimiento y el cumplimiento de las emisiones. Una baja salida de NOX del motor reduce también la regeneración del DPF. Esto puede conducir a una mayor frecuencia de regeneración del DPF basada en O2 (cuando es aplicable), lo que tiende a deteriorar el sistema EATS (DOC+DPF+SCR) a una velocidad acelerada. Por lo tanto, una menor regeneración pasiva puede llevar a la necesidad de disponer de sistemas EATS más grandes, para compensar el deterioro incrementado. También existe una penalización adicional de combustible durante la regeneración basada en O2. Un sistema de post-tratamiento de gases de escape, según el preámbulo de la reivindicación independiente 1, es conocido por el documento DE 2008/103111 A. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Tal como se ha explicado en lo anterior, existe un problema asociado con los métodos y aparatos de la técnica anterior para la purificación de gases de escape de un motor diesel. El objetivo de la invención consiste en dar a conocer un sistema de post-tratamiento de gases de escape y método que, por lo menos, reduzcan los problemas antes mencionados. Este objetivo es conseguido por las características de las reivindicaciones independientes. Las otras reivindicaciones y la descripción dan a conocer realizaciones de ejemplos ventajosos de la invención. De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se prevé un sistema de post-tratamiento de gases de escape que comprende una unidad de filtro de partículas para diesel (DPFU) dispuesto en la parte de salida de un motor diesel. Un dispositivo selectivo de reducción catalítica (SCR), dispuesto en comunicación de fluido con dicha DPFU, Un primer inyector para alimentar el agente reductor en los gases de escape, dispuesto más abajo de dicha DPFU y más arriba de dicho SCR. Como mínimo, un sensor de NOX dispuesto más abajo de SCR para proporcionar, como mínimo, una señal de NOX a un coordinador de NOX. Como mínimo, un sensor de temperatura dispuesto más arriba y/o más abajo de dicho SCR para proporcionar, como mínimo, una señal de temperatura a dicho coordinador de NOX. Dicho coordinador de NOX está dispuesto para cambiar dicho motor diesel a una modalidad con NOX elevado o 2   una modalidad con NOX bajo, dependiendo de los valores de, como mínimo, una señal de NOX y/o, como mínimo, una señal de temperatura. Una ventaja de la presente invención es que hace máxima la generación de hollín pasivo. Otra ventaja de la presente invención es que el número de regeneraciones basadas en O2 se puede mantener en un mínimo. Otra ventaja adicional es que permite un consumo bajo de combustible y de agente reductor manteniendo una emisión de NOX por debajo de los niveles reglamentarios. Otra ventaja adicional de la presente invención es que permite que el motor sea optimizado para el menor consumo de combustible para el nivel apropiado de NOX de salida. Otra ventaja adicional de la presente invención es que también optimiza la utilización de la proporción de conversión de catalizador SCR de NOX. Otra ventaja adicional es que permite que el motor sea optimizado para regeneración pasiva. Otra ventaja de la presente invención consiste en que el número de regeneraciones basadas en O2 se puede mantener en un mínimo. Otra ventaja adicional de la presente invención consiste en que compensa los efectos ambientales (diferentes proporciones de conversión) y/o compensa los efectos del envejecimiento en el SCR y el motor. Otra ventaja adicional de la presente invención consiste en que permite la detección de problemas con el sistema SCR. Otra ventaja de la presente invención consiste en que hace posible utilizar un catalizador SCR más pequeño, proporcionando ventajas en cuanto a costes, espacio y peso. El motor puede ser cambiado a una modalidad de alto o bajo NOX cambiando, por ejemplo, uno o varios de los siguientes parámetros: cantidad de recirculación de gases de escape (EGR), presión del compresor, temporización de la inyección de combustible, presión de inyección de combustible y número de inyecciones de combustible. Estos cambios de modalidad de NOX alto a NOX bajo se pueden llevar a cabo cuando la señal de NOX se encuentra por encima de un valor umbral predeterminado. Dicho cambio de modalidad de bajo NOX a alto NOX se puede llevar a cabo cuando la señal de NOX se encuentra por debajo de un valor umbral predeterminado y dicha señal de temperatura entre una primera temperatura T1 y una segunda temperatura T2. Dicho cambio de la modalidad de NOX bajo a NOX alto puede ser también dependiente del contenido de agente reductor de NOX en el depósito. En una realización a título de ejemplo de la presente invención, dicho DPFU comprende un DPF recubierto con un material catalizador de la oxidación. Una ventaja de ello es que se pueden reducir adicionalmente el espacio, peso y coste. En otro ejemplo de realización, un generador de calor se dispone entre dicho motor diesel y dicha unidad DPFU. Una ventaja de esta realización es que se puede conseguir la temperatura de funcionamiento óptima para el EATS, según demanda, independientemente de la carga y de RPM del motor. En otra realización a título de ejemplo de la presente invención, se dispone un catalizador de reducción de NO2 entre la comunicación de fluido con DPFU y dicho SCR. Una ventaja de esta realización es que la proporción NO/NO2 se puede optimizar para el SCR con independencia de la edad del EATS. De acuerdo con otro aspecto de la invención, dicho método de post-tratamiento de gases comprende las acciones de: oxidación de NO a NO2 y captación de las partículas de combustión en una unidad de filtro de partículas para diesel (DPFU) dispuesto en comunicación de fluido con un motor diesel, reduciendo NO2 a NO en un dispositivo de reducción catalítica selectiva (SCR), dispuesto en comunicación de fluido con dicho DPF, inyectando un agente reductor por un primer inyector hacia dentro de dicho dispositivo de escape de gases, más abajo de dicha DPFU y más arriba de dicha SCR, facilitando una señal de NOX a un coordinador de NOX desde, como mínimo, un sensor de NOX dispuesto más abajo de dicha SCR, proporcionando una señal de temperatura a dicho coordinador de NOX desde, como mínimo, un sensor de temperatura dispuesto más arriba y/o más abajo de dicho SCR, cambiando dicho motor diesel a una modalidad... [Seguir leyendo]

1. Sistema de post-tratamiento de gases de escape que comprende - un filtro de partículas diesel (130) dispuesto más abajo de un motor diesel (110) - un catalizador de reducción catalítica selectiva (150) dispuesto en comunicación de fluido con dicho filtro de partículas diesel (130), - un primer inyector (145, 135) para alimentar un agente reductor a los gases de escape, dispuesto más abajo de dicho filtro de partículas diesel (150) y más arriba de dicho catalizador (150) de reducción catalítica selectiva, caracterizado porque - por lo menos, se dispone un sensor NOX (148) más abajo de dicho catalizador (150) de reducción catalítica selectiva para proporcionar, como mínimo, una señal de NOX a un coordinador de NOX (112), - como mínimo, un sensor de temperatura (156) dispuesto más arriba y/o más abajo de dicho catalizador de reducción catalítica selectiva (150) para proporcionar, como mínimo, una señal de temperatura a dicho coordinador de NOX (112), en el que - dicho coordinador de NOX (112) está dispuesto para cambiar dicho motor diesel (110) a una modalidad de NOX alto o a una modalidad de NOX bajo, dependiendo de los valores de, como mínimo, una señal de NOX y/o la, como mínimo, señal de temperatura. 2. Sistema de post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 1, en el que dicho motor diesel (110) es cambiado a dicha modalidad de NOX bajo o alto al cambiar uno o varios de los siguientes parámetros: cantidad de recirculación de gases de escape, presión de alimentación, temporización de la inyección de combustible, presión de la inyección de combustible, número de inyecciones de combustible. 3. Sistema de post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho cambio de la modalidad NOX alto a la modalidad de NOX bajo, se lleva a cabo cuando la señal de NOX se encuentra por encima de un valor de umbral predeterminado. 4. Sistema de post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 3, en el que dicho valor de umbral de la señal de NOX está relacionado con el valor reglamentario de emisión. 5. Sistema de post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 1, en el que dicho cambio de la modalidad de NOX bajo a la modalidad de NOX alto se lleva a cabo cuando la señal de NOX se encuentra por debajo de un valor de umbral predeterminado, y dicha señal de temperatura se encuentra entre una primera temperatura T1 y una segunda temperatura T2. 6. Sistema de post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 1, en el que dicho cambio de la modalidad de NOX bajo a la modalidad de NOX alto depende, además, del contenido de urea y/o de una cantidad de hollín, objeto de predicción, en el filtro de partículas diesel (130). 7. Sistema de post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 1, en el que dicho filtro de partículas (130) está dotado de un recubrimiento de un catalizador de oxidación. 8. Método para el post-tratamiento de gases de escape, que comprende las siguientes acciones: - oxidación de NO en NO2 y captación de las partículas de combustión en un filtro para partículas diesel (130) dispuesto en comunicación de fluido con un motor diesel (110), - reducción de NO2 a NO en un catalizador (150) de reducción catalítica selectiva dispuesto en comunicación de fluido con dicho filtro de partículas diesel (130), - inyección de un agente reductor por un primer inyector (145; 135) a los gases de escape dispuesto más abajo de dicho filtro de partículas diesel (130) y más arriba de dicho catalizador (150) de reducción catalítica selectiva, - facilitar una señal de NOX a un coordinador de NOX (112) desde, como mínimo, un sensor de NOX (148) dispuesto más abajo de dicho catalizador (150) de reducción catalítica selectiva,   - facilitar una señal de temperatura a dicho coordinador de NOX (112) desde, como mínimo, un sensor de temperatura dispuesto más arriba y/o más debajo de dicho catalizador de reducción catalítica selectiva (150), - cambiar dicho motor diesel (110) a modalidad de NOX alto o a modalidad de NOX bajo dependiendo de los valores de, como mínimo, una señal de NOX y/o, como mínimo una señal de temperatura. 9. Método para el post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 8, en el que dicho motor diesel (110) es cambiado a dicha modalidad de NOX bajo o alto, cambiando uno o varios de los siguientes parámetros: cantidad de recirculación de gases de escape, presión de alimentación, temporización de la inyección de combustible, presión de la inyección de combustible, número de inyecciones de combustible. 10. Método para el post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 8 ó 9, en el que dicho cambio de la modalidad de NOX alto a la modalidad de NOX bajo es llevado a cabo cuando la señal de NOX se encuentra por encima de un valor de umbral predeterminado. 11. Método para el post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 10, en el que dicho valor de umbral de la señal de NOX está relacionado con el valor reglamentario de emisión. 12. Método para el post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 8, en el que dicho cambio de la modalidad de NOX bajo a la modalidad NOX alto se lleva a cabo cuando la señal de NOX se encuentra por debajo de un valor de umbral predeterminado y dicha señal de temperatura se encuentra entre una primera temperatura T1 y una segunda temperatura T2. 13. Método para el post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 8, en el que dicho cambio de la de la modalidad de NOX bajo a la modalidad NOX alto depende, además, del contenido de urea y/o de la cantidad de hollín, objeto de predicción, en el filtro de partículas diesel (130). 14. Método para el post-tratamiento de gases de escape, según la reivindicación 8, que comprende además la acción de recubrimiento del filtro de partículas diesel (130) con un material catalizador de oxidación. 15. Memoria legible por ordenador que comprende un código de programa para llevar a cabo el método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14. 11   12   13   14     16