Procedimiento para la regeneración de un separador de partículas abierto.

Procedimiento para la regeneración de un separador de partículas (1) abierto,

que comprende al menos lassiguientes etapas:

a) determinación de al menos un parámetro (7) como magnitud característica para la capacidad deregeneración del separador de partículas (1) abierto;

b) comparación del al menos un parámetro (7) con un primer valor umbral (4);

c) determinación de al menos una fracción (3) de un espacio de tiempo comparativo (2) en el que elparámetro (7) ha alcanzado el primer valor umbral (4);

d) comparación de la fracción (3) con una primera fracción mínima que corresponde a un tiempo deregeneración mínimo en el espacio de tiempo comparativo (2); y

e) cuando la fracción (3) no alcanza la primera fracción mínima, introducción de medidas para influir sobre elparámetro (7), de modo que éste se encuentre al menos de manera correspondiente a la primera fracciónmínima y se alcance el primer valor umbral (4) y/o se regenere el separador de partículas (1) abierto;en el que en la etapa b) el parámetro se compara con un segundo valor umbral (8) y,mediante esta comparación, se verifica si se puede alcanzar el primer valor umbral (4)con una primera medida para influir sobre el parámetro (7) y ésta se introduce, sóloen este caso, en la etapa e).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/064657.

Solicitante: EMITEC GESELLSCHAFT FUR EMISSIONSTECHNOLOGIE MBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HAUPTSTRASSE 128 53797 LOHMAR ALEMANIA.

Inventor/es: BRUCK, ROLF, HODGSON, JAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01N11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01N SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (disposiciones de conjuntos de propulsión relativas al escape de gases B60K 13/00; silenciadores de admisión de aire especialmente adaptados para motores de combustión interna, o con dispositivos para estos motores F02M 35/00; protección contra ruidos en general o amortiguamiento de los mismos G10K 11/16). › Dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape.
  • F01N3/022 F01N […] › F01N 3/00 Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios para purificar, volver inofensivos o cualquier otro tratamiento de los gases de escape (control eléctrico F01N 9/00; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00). › caracterizados por estructuras filtrantes especialmente adaptadas, p. ej. en forma de panal, de malla o fibrosas.
  • F01N3/023 F01N 3/00 […] › utilizando medios para regenerar los filtros, p. ej. quemando las partículas capturadas.
  • F01N3/027 F01N 3/00 […] › utilizando calentamiento eléctrico o magnético.
  • F01N9/00 F01N […] › Control eléctrico de los aparatos de tratamiento de los gases de escape (dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00; control eléctrico simultáneo de varias funciones de los motores de combustión F02D 43/00).

PDF original: ES-2425306_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la regeneración de un separador de partículas abierto La presente invención se refiere a un procedimiento para la regeneración de un separador de partículas abierto.

Los separadores de partículas se emplean para la purificación de gases de escape de un motor de combustión interna de un vehículo automóvil, preferiblemente de un motor Diesel. Precisamente en los últimos años ha aumentado considerablemente la importancia de los separadores de partículas para la purificación de los gases de escape de motores de combustión interna Diesel debido a la discusión de contaminaciones de polvo fino. Los primeros separadores de partículas, hoy en día ampliamente difundidos, en el sector del vehículo automóvil eran filtros de partículas cerrados. En el caso de estos filtros, la mayoría de las veces hechos de material cerámico, pero en parte también de metal, el gas de escape a purificar es conducido obligatoriamente a través de un materialde filtro en el que se depositan partículas de negro de carbono o de carbono contenidas. Éstas se hacen reaccionar térmicamente en el filtro de partículas mediante temperaturas elevadas del gas de escape, así como, eventualmente, mediante un revestimiento de acción catalítica del material de filtro, reduciendo el revestimiento catalítico las temperaturas del gas de escape necesarias para la reacción Típicamente, los filtros de partículas están configurados como cuerpos de nido de abeja con canales recíprocamente cerrados. El gas de escape, el cual penetra por un lado a través de un canal en el filtro de partículas, debe atravesar, por lo tanto, una pared del canal con el fin de salir de nuevo del filtro de partículas por el otro lado.

Un problema de los filtros de partículas cerrados es que éstos se obstruyen en el caso de una conversión insuficiente de las partículas de negro de carbono o bien de carbono retenidas en los mismos. Esto se manifiesta en particular en temperaturas bajas del gas de escape. Precisamente, las temperaturas de los gases de escape de motores Diesel típicos son a menudo tan bajas que tampoco mediante un revestimiento catalítico adecuado del filtro de partículas puede conseguirse reacción alguna de las partículas de carbono. En el caso de filtros de partículas obstruidos, regenerados, se establece una caída de presión a través del filtro de partículas la cual afecta negativamente al comportamiento del motor de combustión interna y, por consiguiente, es indeseada. Por este motivo, los filtros de partículas deben ser regenerados. Esto sucede la mayoría de las veces mediante el aumento de la temperatura del gas de escape. Para ello se conocen diferentes procedimientos. Mediante una modificación de la mezcla de combustible y aire aportada al motor de combustión interna y/o de ajustes especiales de los momentos de inyección o de encendido del motor de combustión interna puede variarse la temperatura del gas de escape. De manera alternativa o acumulativa, la temperatura del gas de escape puede aumentarse también en el propio sistema del gas de escape, p. ej. mediante inyección de combustible u oxígeno en la tubería del gas de escape y/o mediante calentamiento eléctrico del gas de escape.

Como alternativa a filtros de partículas cerrados se han desarrollado en los últimos años separadores de partículas abiertos. Estos son permeables, es decir, a través del separador de partículas existen vías de flujo abiertas que pueden ser atravesadas también por partículas. La permeabilidad de separadores de partículas abiertos se describe, en general, con ayuda del diámetro de las partículas, preferiblemente esferas, que pueden deslizarse a través de éstos. En el documento EP 1 440 226 B1, un filtro de partículas se considera particularmente abierto cuando a través del mismo pueden deslizarse esferas con un diámetro mayor que 0, 1 mm, preferiblemente mayor que 0, 2 mm y, en particular, mayor que 0, 3 mm.

En los canales de los separadores de partículas abiertos están previstos eventualmente también diferentes elementos de desviación para el flujo, los cuales desvían a éste a superficies del filtro integradas. A menudo, alternativamente, capas del filtro lisas, por ejemplo a base de hilos finísimos metálicos y láminas de metal onduladas con superficies de desviación en calidad de estructura secundaria están enrolladas, retorcidas o apiladas para formar un cuerpo de nido de abeja. Regularmente se generan de esta forma corrientes turbulentas en el separador de partículas que favorecen el impacto y/o la difusión de las partículas en el separador de partículas.

Separadores de partículas abiertos tienen la ventaja de que también en el caso de una carga completa con partículas sigue siendo posible un paso de los gases de escape a través del separador de partículas. Por consiguiente, el separador de partículas no puede obstruirse. La regeneración de separadores de partículas abiertos tiene lugar, a menudo, con ayuda de un revestimiento catalítico y de dióxidos de nitrógeno que son generados por un catalizador de oxidación previsto en la dirección de flujo en la tubería del gas de escape delante del separador de partículas. Se habla de procedimientos CRT (Siglas de Continuous Regeneration Trap - Trampa de regeneración continua) .

No obstante, se ha comprobado que también separadores de partículas abiertos de este tipo, en particular en el caso de una baja temperatura del gas de escape, experimentan con el tiempo una carga con partículas de carbono 5 o bien de negro de carbono, que eventualmente perjudican de manera indeseada a las funciones.

A partir del documento DE 103 01 035 A1 se conoce que un filtro de partículas puede ser regenerado en función de una señal de contrapresión del gas de escape medida. Sin embargo, en el caso de un separador de partículas abierto, el estado de carga del negro de carbono no puede ser determinado inequívocamente mediante la medición de la contrapresión del gas de escape.

El documento DE 37 29 857 C1 da a conocer que un separador de negro de carbono puede ser regenerado en función del tiempo de funcionamiento y de los respectivos estados de funcionamiento, p. ej. de un motor de combustión interna.

El documento WO 96/03571 describe un procedimiento para la regeneración de un filtro de partículas, en el que, por una parte, se determina a lo largo de qué espacio de tiempo de funcionamiento no tiene lugar regeneración alguna del filtro de partículas y en donde, por otra parte, se mide la constitución de presión delante del filtro. A partir de estos datos se deduce un instante de regeneración.

De manera correspondiente, la invención tiene por misión resolver, al menos en parte, los problemas indicados con relación al estado conocido de la técnica y, en particular, dar a conocer un procedimiento para la regeneración suficiente de filtros de partículas abiertos, el cual pueda llevarse a cabo de manera particularmente sencilla. Además de ello, se ha de proponer un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención.

Estos problemas se resuelven con un procedimiento conforme a las características de la reivindicación 1. Otras ejecuciones ventajosas del procedimiento se indican en las reivindicaciones formuladas de modo dependiente. Las características recogidas individualmente en las reivindicaciones pueden combinarse entre sí de una manera arbitraria tecnológicamente conveniente, y pueden completarse mediante circunstancias explicativas de la descripción, indicándose otras variantes de realización de la invención.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la regeneración de un separador de partículas abierto comprende al menos las siguientes etapas: a) determinar al menos un parámetro como magnitud característica para la capacidad de regeneración del

separador de partículas abierto; b) comparar el al menos un parámetro con un primer valor umbral; c) determinar al menos una fracción de un espacio de tiempo comparativo en la que el parámetro ha alcanzado el primer valor umbral; d) comparar la fracción con una primera fracción mínima que corresponde a un tiempo de regeneración 40 mínimo en el espacio de tiempo comparativo; y

e) cuando la fracción no alcanza la primera fracción mínima, introducir medidas para influir sobre el parámetro de modo que éste se encuentre al menos de manera correspondiente a la primera fracción mínima y se ha alcanzado el primer valor umbral, y/o se regenere el separador de partículas abierto.

El procedimiento de acuerdo con la invención tiene como fundamento el reconocimiento de que se garantiza una funcionalidad completa del separador de partículas abierto cuando en una determinada fracción del tiempo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la regeneración de un separador de partículas (1) abierto, que comprende al menos las siguientes etapas: 5 a) determinación de al menos un parámetro (7) como magnitud característica para la capacidad de regeneración del separador de partículas (1) abierto; b) comparación del al menos un parámetro (7) con un primer valor umbral (4) ; c) determinación de al menos una fracción (3) de un espacio de tiempo comparativo (2) en el que el

parámetro (7) ha alcanzado el primer valor umbral (4) ; 10 d) comparación de la fracción (3) con una primera fracción mínima que corresponde a un tiempo de regeneración mínimo en el espacio de tiempo comparativo (2) ; y

e) cuando la fracción (3) no alcanza la primera fracción mínima, introducción de medidas para influir sobre el parámetro (7) , de modo que éste se encuentre al menos de manera correspondiente a la primera fracción mínima y se alcance el primer valor umbral (4) y/o se regenere el separador de partículas (1) abierto;

en el que en la etapa b) el parámetro se compara con un segundo valor umbral (8) y, mediante esta comparación, se verifica si se puede alcanzar el primer valor umbral (4) con una primera medida para influir sobre el parámetro (7) y ésta se introduce, sólo en este caso, en la etapa e) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el parámetro (7) determinado en la etapa a) y/o la fracción (3) determinada en la etapa c) se guarda temporalmente.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que las medidas en la etapa e) influyen sobre el parámetro (7) , al menos bajo la aportación de energía eléctrica, mediante la inyección de hidrocarburos o mediante variación 25 del comportamiento de encendido de un motor de combustión interna (10) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa e) se introduce una segunda medida para influir sobre el parámetro (7) cuando en la etapa b) se comprobó que el primer valor umbral

(4) no puede alcanzarse con la primera medida para influir sobre el parámetro (7) .

3.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que en la etapa d) se lleva a cabo adicionalmente una comparación con una segunda fracción mínima y, con ello, se determina que la primera fracción mínima ya no podría alcanzarse pronto, y en este caso se introducen en la etapa e) ya medidas para influir sobre el parámetro (7) antes de que no se alcanzara la primera fracción mínima.

3.

6. Vehículo automóvil (12) que comprende al menos un motor de combustión interna (10) , al menos una instalación de gases de escape (11) , al menos un separador de partículas (1) abierto, así como al menos un sensor (9) para determinar un parámetro (7) , al menos un medio de regeneración (6) para influir sobre el parámetro (7) y al menos un control (5) para elaborar los datos determinados por el sensor (9) y para la regulación del al menos un medio de regeneración (6) , estando previsto el control (5) para llevar a cabo el procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes.


 

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