Procedimiento y aparato para el arranque en frío de un motor de combustión interna.

Procedimiento para conseguir emisiones reducidas en el arranque en frío de un motor de combustióninterna diesel,

que tiene un sistema de post-tratamiento de gases de escape (100) que comprende, comomínimo, un Catalizador de Oxígeno para Di 5 esel (DOC) (115), como mínimo, un Filtro de Partículas para Diesel(DPF) (155) y una unidad de Reducción Catalítica Selectiva (SCR) (175), que comprende las etapas de:

- calentar (110) el DOC (115) antes del arranque en frío de dicho motor de combustión interna,

- poner en marcha y controlar (120) el motor de combustión interna hacia un valor límite predeterminado deemisiones de NOx cuando dicho DOC (115) ha alcanzado una temperatura predeterminada,

- optimizar (130) el consumo de combustible a un nivel de emisiones total predeterminado cuando dichosDPF (155) y SCR (175) han alcanzado una temperatura predeterminada.

Procedimiento y aparato para el arranque en frío de un motor de combustión interna Sector técnico La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para el arranque en frío de un motor de combustión interna, de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

Antecedentes de la invención Los vehículos equipados con motores diesel u otros motores con combustión de tipo pobre ofrecen la ventaja de un mayor ahorro de combustible, no obstante, es necesario el control de los óxidos de nitrógeno (NOx) de las emisiones de dichos motores debido al alto contenido de oxígeno de los gases de escape. A este respecto, los catalizadores de Reducción Catalítica Selectiva (SCR) , en los que los NOx son eliminados de manera continuada por inyección activa de un reductor, tal como urea, en la mezcla de gases de escape que entra en el catalizador, se sabe que consiguen elevada eficiencia de conversión de NOx.

No obstante, los sistemas de tratamiento posterior de los gases de escape (EATS o EGAS) deben alcanzar una temperatura operativa específica antes de que se encuentren activos. Por lo tanto, una cantidad considerable de la cantidad total de contaminantes emitidos a la atmósfera durante un viaje es descargada en un periodo de tiempo muy limitado durante las condiciones de arranque en frío.

Para reducir la contaminación durante dichas condiciones de arranque, es deseable minimizar el tiempo requerido para que el sistema de post-tratamiento alcance su temperatura operativa. Convencionalmente, esto se consigue incrementando la carga en el motor durante la situación de arranque en frío. No obstante, una carga más elevada requiere más combustible, lo cual puede conducir a la generación incrementada de contaminación, lo cual es contrario a la deseada reducción de las emisiones.

El documento US 2006/0213187 da a conocer un sistema de reducción de NOx que comprende un absorbedor de NOx dispuesto en línea y más debajo de una comunicación de fluido con el motor. También comprende un catalizador de inducción catalítica selectivo dispuesto en línea y más abajo de la comunicación directa de fluido con el absorbedor de NOx, de manera que el catalizador es capaz de almacenar amoniaco. Existe también un reformador en paralelo (“off-line”) dispuesto en comunicación selectiva con el absorbedor de NOx y más arriba del

mismo, de manera que el reformador es capaz de producir un producto reformado que comprende básicamente hidrógeno y monóxido de carbono. No obstante, el documento US 2006/0213187 pone énfasis en la forma de almacenar NOx en un entorno caliente y rico en oxígeno, y no enfoca el problema ni sugiere solución para reducir las emisiones en el arranque en frío de un motor diesel.

Resumen de la invención Un objetivo de la presente invención consiste, por lo tanto, en dar a conocer un procedimiento para el arranque en frío de un motor de combustión interna que reduce el consumo de combustible y que, al mismo tiempo, reduce la contaminación.

Este objetivo es conseguido por las características de las reivindicaciones independientes. Las otras reivindicaciones y la descripción dan a conocer realizaciones ventajosas de la invención.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se da a conocer un procedimiento para conseguir emisiones reducidas en el arranque en frío de un motor de combustión interna que tiene un sistema de post-tratamiento de los gases de escape que comprende como mínimo, un Catalizador de Oxígeno para Diesel (DOC) , como mínimo, un Filtro de Partículas para Diesel (DPF) y una unidad de Reducción Catalítica Selectiva (SCR) . El procedimiento comprende las siguientes etapas: calentar el DOC antes del arranque en frío de dicho motor de combustión interna, poner en marcha y controlar el motor de combustión interna hacia un valor límite predeterminado de emisión de NOx 55 cuando dicho DOC ha alcanzado una temperatura predeterminada, optimizando el consumo de combustible a un nivel total de emisiones predeterminado cuando dichos DPF y SCR han alcanzado una temperatura predeterminada.

En otra realización, a título de ejemplo, de la presente invención, dicho calentamiento de DOC antes de poner en marcha dicho motor de combustión interna, se lleva a cabo haciendo girar el motor de combustión interna con un dispositivo eléctrico, con el suministro de combustible a dicho motor de combustión interna desconectado y con una puesta a punto escogida del motor de combustión interna, de manera que el aire que procede del exterior a través de una válvula de salida de un cilindro tiene una temperatura mayor que el aire entrante a través de la válvula de admisión de dicho cilindro.

La ventaja de esta realización es que el calentamiento puede ser llevado a cabo por dispositivos incorporados en vehículos, por ejemplo, en vehículos híbridos. Los medios para hacer girar el motor pueden ser la fuente de potencia eléctrica y la puesta a punto escogida para el motor de combustión interna puede consistir en la alteración de los tiempos de apertura y cierre de la válvula de escape.

En otra realización a título de ejemplo de la presente invención, dicho valor límite predeterminado de las emisiones 5 de NOx se consiguen utilizando el principio de combustión HCCl.

Una ventaja de esta realización es que el motor puede funcionar a temperaturas relativamente bajas de los EATS y cumplir sin embargo, las exigencias de contaminación en vigor.

En otro ejemplo de realización de la presente invención, dicho valor límite predeterminado de la emisión de NOx se consigue utilizando, como mínimo, 50% EGR.

Una ventaja de esta realización es que la regulación de EGR puede ser utilizada para controlar la emisión de NOx al mismo tiempo que se utiliza para disminuir la temperatura de combustión en modalidad HCCl o modalidad PHCCl.

En otro ejemplo de realización de la presente invención, dicho calentamiento del DOC es llevado a cabo mientras el vehículo, en el que está montado dicho motor de combustión interna, se encuentra en movimiento.

Una ventaja con esta realización es que el calentamiento no es llevado a cabo necesariamente mientras el vehículo 20 está parado y, por lo tanto, puede ahorrar tiempo al conductor.

Otra ventaja puede ser que el impulso del vehículo puede ser utilizado como otra fuente para proporcionar energía a los medios para el calentamiento del DOC.

Otro ejemplo de realización de la presente invención consiste en que dicho calentamiento del DOC es llevado a cabo mientras el vehículo, en el que está montado el motor de combustión interna, se encuentra parado.

Una ventaja de esta realización es que el calentamiento no depende de las condiciones de conducción del vehículo.

En otro ejemplo de realización adicional de la presente invención, dicha puesta a punto es una puesta a punto de la válvula de escape para llevar a cabo el frenado por el escape.

Una ventaja de esta realización es que la tecnología existente puede ser utilizada para calentamiento de los EATS que no depende de las condiciones de conducción para el vehículo.

En otro ejemplo de realización adicional de la presente invención, comprende la fase adicional siguiente: disponer un retenedor de HC, un retenedor de NOx y un canal de derivación con una válvula entre dicho DOC y dicho DPF, cerrando dicha válvula de derivación hasta que dicho DOC ha alcanzado la temperatura predeterminada, abriendo dicha válvula de derivación cuando dicho DOC se encuentra por encima de dicha temperatura predeterminada,

cerrando dicha válvula de derivación cuando un operador requiere un motor con un valor de NOx por encima del valor predeterminado cuando dicho SCR se encuentra por debajo de una temperatura predeterminada.

Una ventaja de esta realización es que la regulación de los gases de escape y, por lo tanto, la regulación de su temperatura se puede llevar a cabo en los EATS por sí misma en combinación con otra fuente de calentamiento o 45 por sí misma.

En un segundo aspecto de la presente invención, se da a conocer un dispositivo para conseguir emisiones reducidas en el arranque en frío de un motor de combustión interna que tiene un sistema de post-tratamiento de gases de escape (EGAS) que comprende, como mínimo, un Catalizador de Oxígeno para Diesel (DOC, “Diesel Oxygen 50 Catalyst”) , como mínimo, un Filtro de Partículas para Diesel (DPF, “Diesel Particulate Filter”) y una unidad de Reducción Catalítica Selectiva (SCR, “Selective Catalytic Reduction”) . Dicho dispositivo que comprende además un retenedor de HC, un retenedor de NOx y un canal de derivación con una... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para conseguir emisiones reducidas en el arranque en frío de un motor de combustión interna diesel, que tiene un sistema de post-tratamiento de gases de escape (100) que comprende, como mínimo, un Catalizador de Oxígeno para Diesel (DOC) (115) , como mínimo, un Filtro de Partículas para Diesel (DPF) (155) y una unidad de Reducción Catalítica Selectiva (SCR) (175) , que comprende las etapas de:

- calentar (110) el DOC (115) antes del arranque en frío de dicho motor de combustión interna,

- poner en marcha y controlar (120) el motor de combustión interna hacia un valor límite predeterminado de emisiones de NOx cuando dicho DOC (115) ha alcanzado una temperatura predeterminada, -optimizar (130) el consumo de combustible a un nivel de emisiones total predeterminado cuando dichos DPF (155) y SCR (175) han alcanzado una temperatura predeterminada.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho calentamiento (110) de dicho DOC (115) antes del arranque (120) de dicho motor de combustión interna es llevado a cabo haciendo girar el motor de combustión

interna con un dispositivo eléctrico con el suministro de combustible a dicho motor de combustión interna cerrado y con una puesta a punto escogida del motor de combustión interna de manera que el aire que sale de la válvula de escape del cilindro tiene una temperatura más elevada que el aire entrante por la válvula de admisión de dicho cilindro.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho valor límite predeterminado de emisiones de NOx se consigue utilizando un principio de combustión por Ignición por Compresión de Carga Homogénea (HCCl) .

4. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho valor límite predeterminado de emisiones de 25 NOx se consigue utilizando, como mínimo, 50% EGR.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho calentamiento de dicho DOC (115) es llevado a cabo mientras el vehículo en el que está dispuesto dicho motor de combustión interna se encuentra en movimiento.

6. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho calentamiento de dicho DOC (115) es llevado a cabo mientras el vehículo en el que está dispuesto dicho motor de combustión interna se encuentra parado.

7. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que dicha puesta a punto es una puesta a punto de la 35 válvula de escape para llevar a cabo frenado por el escape.

8. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además las etapas siguientes:

-disponer un retenedor de HC, un retenedor de NOx y un canal de derivación con una válvula (145) entre dicho DOC (115) y dicho DPF (155) , de manera que dicho canal de derivación con dicha válvula (145) está dispuesto para la derivación de dicho retenedor de HC (125) y dicho retenedor de NOx (135) ,

-cerrar dicha válvula de derivación (145) hasta que dicho DOC (115) ha alcanzado dicha temperatura predeterminada,

-abrir dicha válvula de derivación (145) cuando dicho DOC (115) se encuentra en dicha temperatura predeterminada y por encima de la misma,

-cerrar dicha válvula de derivación (145) cuando el operador requiere potencia del motor que no puede ser suministrada sin aumentar el valor de NOx por encima del valor predeterminado cuando dicho SCR se encuentra por debajo de dicha temperatura predeterminada.

9. Dispositivo para conseguir emisiones reducidas en el arranque en frío de un motor de combustión interna diesel que tiene un sistema de post-tratamiento de gases de escape que comprende (100) , como mínimo, un Catalizador de Oxígeno para Diesel (DOC) (115) , como mínimo, un Filtro de Partículas para Diesel (DPF) (155) y una unidad de Reducción Catalítica Selectiva (SCR) (175) , comprendiendo además: medios para calentar el DOC (115) antes del arranque en frío de dicho motor de combustión interna, medios para poner en marcha y controlar el motor de combustión interna hacia un valor límite predeterminado

de emisión de NOx cuando dicho DOC (115) ha alcanzado una temperatura predeterminada, medios para optimizar el consumo de combustible a un nivel de emisiones total predeterminado cuando dicho DPF (155) y dicho SCR (175) han alcanzado una temperatura predeterminada.

10. Dispositivo, según la reivindicación 9, en el que dichos medios para el calentamiento de dicho DOC (115) antes de poner en marcha dicho motor de combustión interna es un dispositivo eléctrico para hacer girar el motor de combustión interna con el suministro de combustible a dicho motor de combustión interna cerrado y con una puesta a punto escogida del motor de combustión interna, de manera que el aire que sale de la válvula de escape del cilindro tiene una temperatura más elevada que el aire entrante por la válvula de admisión de dicho cilindro.

11. Dispositivo, según la reivindicación 9 ó 10, que comprende además entre dicho DOC (115) y dicho DPF (155) un retenedor de HC (125) , un retenedor de NOx (135) y un canal de derivación por una válvula (145) , de manera que dicho canal de derivación con dicha válvula (145) está dispuesto para derivar dicho retenedor de HC (125) y dicho retenedor de NOx (135) , medios para cerrar dicha válvula de derivación (145) hasta que dicho DOC (115) ha alcanzado dicha temperatura predeterminada, medios para abrir dicha válvula de derivación (145) cuando dicho DOC (115) se encuentra a dicha temperatura predeterminada y por encima de la misma, medios para cerrar dicha válvula de derivación (145) cuando el operador requiere potencia del motor que no puede ser suministrada sin aumentar el valor de NOx por encima del valor predeterminado cuando dicho SCR

(175) se encuentra por debajo de dicha temperatura predeterminada.

12. Dispositivo, según la reivindicación 11, en el que dicho retenedor de HC (125) y dicho retenedor de NOx (125) están dispuestos en forma de unidades separadas.

13. Dispositivo, según la reivindicación 11, en el que dicho material del retenedor NOx está recubierto sobre dicho material del retenedor de HC.