Procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación mediante medición de la tasa de óxidos de nitrógeno aguas abajo de un sistema de reducción catalítico selectivo.

Un procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación (40) en una línea de escape (20) de gases (90) procedente de un motor de combustión interna (80),

comprendiendo la línea de escape (20) un sistema de reducción catalítica selectiva (60) aguas abajo del catalizador de oxidación (40) según el sentido de escape de los gases, estando caracterizado el procedimiento por que éste comprende:

- la medición de la tasa de óxidos de nitrógeno aguas abajo del órgano de reducción catalítica selectiva (60) según el sentido de escape de los gases (90) mediante un único sensor de NOx (64) dispuesto aguas abajo del sistema de reducción catalítica selectiva;

- la determinación de un fallo del catalizador de oxidación (40) en función de la tasa de óxidos de nitrógeno medida, determinándose el fallo del catalizador de oxidación (40) cuando la tasa de óxidos de nitrógeno medida sobrepasa un umbral de óxidos de nitrógeno predeterminado de fallo del catalizador de oxidación (40);

- la señalización del fallo del catalizador de oxidación (40).

Procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación mediante medición de la tasa de óxidos de nitrógeno aguas abajo de un sistema de reducción catalítico selectivo La presente invención concierne a un procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación dentro de una línea de escape de gases procedente de un motor de combustión interna. La invención concierne también a un vehículo automóvil que comprende una línea de escape y un ordenador que lleva a cabo el procedimiento anterior.

Dentro del dominio de la industria automotriz, la reducción del consumo de combustible y la disminución de la emisión de contaminantes emitidos en el escape son problemas de alta importancia.

De este modo, los monóxidos de carbono (abreviado con CO) y los hidrocarburos (abreviado con HC) constituyen contaminantes cuya emisión hacia la atmósfera se busca reducir. Para la reducción de estos contaminantes, es conocido utilizar un catalizador de oxidación. Un catalizador de oxidación como tal es conocido igualmente bajo el término abreviado CatOx o bajo la expresión inglesa Diesel Oxydation Catalyst abreviado con DOC. En lo que sigue del documento, la abreviación "DOC" y el término "catalizador de oxidación" se utilizan de forma indistinta.

Por otra parte, el monóxido de nitrógeno (NO) , el dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nitroso (N2O) son otros gases contaminantes conocidos de forma general bajo el nombre de NOx. Debe destacarse que el DOC no contribuye a la disminución global de la emisión de los NOx porque el DOC, debido a que, por sus características de oxidante, cataliza la reacción de formación de dióxidos de nitrógeno a partir de monóxido de nitrógeno. De este modo, el DOC contribuye al aumento de la tasa de dióxidos de nitrógeno por óxidos de nitrógeno, denominado ratio NO2/ NOx en lo que sigue del documento.

Por lo tanto, es más útil prever un sistema específico de descontaminación del dióxido de nitrógeno y de todos los óxidos de nitrógeno en particular. Los medios típicamente utilizados para la eliminación de estos gases son sistemas de reducción catalítica selectiva (del inglés Selective Catalytic Reduction, abreviado con SCR) asociados a una inyección de urea o de NH3. En lo que sigue de este documento, la abreviación "SCR" y la expresión "reducción catalítica selectiva" se utilizan de forma indistinta.

De este modo, el DOC y el sistema SCR están clásicamente integrados en una línea de escape de gas procedente de un motor de combustión interna. Las figuras 1 y 2 muestran ejemplos de líneas de escape 20 asociadas al motor de combustión interna 80. Estas líneas de escape 20 pueden comprender el DOC 40 y el sistema SCR 60 en este orden, según el sentido del escape de los gases 90.

Para asegurar la eficacia en el tiempo de los sistemas de descontaminación presentes en la línea de escape 20, se han propuesto diferentes procedimientos de diagnóstico de fallos de estos sistemas. Por ejemplo, es conocido utilizar sondas de temperatura para determinar un exotermo en el DOC. También es conocido utilizar sensores de la tasa de dioxígeno para determinar la modificación del consumo de dioxígeno por el DOC. La determinación de un exotermo o la determinación de una modificación del consumo de dioxígeno permiten diagnosticar un fallo en el DOC. De forma alternativa, los documentos WO2008/093616 A, WO2009/101728 A y DE 10328856 A describen procedimientos de diagnóstico del fallo del DOC mediante la medición de la tasa de NOx a la salida del DOC, y eventualmente aguas arriba del DOC. De este modo, cada procedimiento de diagnóstico conocido propone la utilización de un sensor específico para la detección de fallos en el DOC. La utilización de un sensor específico implica la obtención de una línea de escape más compleja y, por lo tanto, en particular más costosa.

Un primer tipo de procedimientos se basa en la modelización de los parámetros de funcionamiento de la línea de escape para diagnosticar un fallo en la línea de escape. De este modo, el documento WO2010/113269 A propone un cálculo estimativo de la tasa de NO2 en la línea de escape para determinar un fallo en la línea. Este primer tipo de procedimientos no determinan los valores reales de los parámetros de funcionamiento de la línea de escape; la fiabilidad de procedimientos como tales es perfectible.

Un segundo tipo de procedimientos se basa en la medición de los valores reales de los parámetros de funcionamiento de la línea de escape. Los documentos WO2008/093616 A, WO2009/101728 A y DE 10328856 A describen, por ejemplo, procedimientos de diagnóstico de fallos del DOC mediante la medición de la tasa de NOx a la salida del DOC, y eventualmente aguas arriba del DOC. De este modo, estos procedimientos de diagnóstico del segundo tipo proponen la utilización de un sensor específico para la detección de fallos del DOC. La utilización de un sensor específico implica por lo tanto la obtención de una línea de escape más compleja y, por lo tanto, en particular más costosa.

Existe por lo tanto una necesidad de un procedimiento fiable de diagnóstico de fallos en un sistema de descontaminación de una línea de escape, manteniéndose la línea de escape con una concepción simple, y, en particular, de un procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación susceptible de ser llevado a cabo sobre una línea de escape simple.

Para esto, la invención propone un procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación en una línea de escape de gases procedente de un motor de combustión interna, comprendiendo la línea de escape un sistema de

reducción catalítica selectiva aguas abajo del catalizador de oxidación según el sentido de escape de los gases, comprendiendo el procedimiento:

la medición de la tasa de óxidos de nitrógeno aguas abajo del órgano de reducción catalítica selectiva según el sentido de escape de los gases; y la determinación de un fallo del catalizador de oxidación en función de la tasa de óxidos de nitrógeno medida.

Según una variante, se determina el fallo del catalizador de oxidación cuando la tasa de óxidos de nitrógeno medida pasa por debajo de un umbral de óxidos de nitrógeno predeterminado de fallos del catalizador de oxidación.

Según una variante, el procedimiento comprende, a partir de la tasa medida de óxidos de nitrógeno, el cálculo de la tasa de conversión de los óxidos de nitrógeno por el sistema de reducción catalítica selectiva, determinándose el fallo del catalizador de oxidación cuando la tasa de conversión del sistema de reducción catalítica selectiva pasa por debajo de un umbral de la tasa de conversión predeterminado del catalizador de oxidación.

Según una variante, el procedimiento comprende:

la medición de la tasa de monóxido de carbono o de la tasa de hidrocarburos aguas arriba del sistema de 15 reducción catalítica selectiva y aguas abajo del catalizador de oxidación según el sentido de escape de los gases; y la determinación de un fallo del catalizador de oxidación cuando la tasa medida de monóxido de carbono o de hidrocarburos sobrepasa un umbral de monóxido de carbono o de hidrocarburos predeterminado de fallo del catalizador de oxidación.

Según una variante, el procedimiento comprende:

la medición de la tasa de dióxidos de nitrógeno por óxidos de nitrógeno, aguas arriba del sistema de reducción catalítica selectiva y aguas abajo del catalizador de oxidación según el sentido de escape de los gases; y la determinación de un fallo del catalizador de oxidación cuando la tasa medida de dióxidos de nitrógeno por 25 óxidos de nitrógeno pasa por debajo de un umbral de dióxidos de nitrógeno por óxidos de nitrógeno predeterminado de fallo del catalizador de oxidación.

Según una variante, el procedimiento comprende:

la medición del consumo de dioxígeno por el catalizador de oxidación; y la determinación de un fallo del catalizador de oxidación cuando el consumo medido pasa por debajo de un 30 umbral de consumo de dioxígeno predeterminado de fallo del catalizador de oxidación.

Según una variante, el procedimiento comprende:

la medición o la estimación del exotermo generado por el catalizador de oxidación; y la determinación de un fallo del catalizador de oxidación en función del exotermo medido o estimado.

Según una variante, el procedimiento comprende además la inyección de urea aguas arriba del sistema de reducción 35 catalítica selectiva según el sentido de escape de los gases.

Según una variante, el motor de combustión interna del cual provienen los gases que se liberarán por la línea de escape es... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de diagnóstico de un catalizador de oxidación (40) en una línea de escape (20) de gases (90) procedente de un motor de combustión interna (80) , comprendiendo la línea de escape (20) un sistema de reducción catalítica selectiva (60) aguas abajo del catalizador de oxidación (40) según el sentido de escape de los gases, estando caracterizado el procedimiento por que éste comprende:

- la medición de la tasa de óxidos de nitrógeno aguas abajo del órgano de reducción catalítica selectiva (60) según el sentido de escape de los gases (90) mediante un único sensor de NOx (64) dispuesto aguas abajo del sistema de reducción catalítica selectiva;

- la determinación de un fallo del catalizador de oxidación (40) en función de la tasa de óxidos de nitrógeno medida, determinándose el fallo del catalizador de oxidación (40) cuando la tasa de óxidos de nitrógeno medida sobrepasa un umbral de óxidos de nitrógeno predeterminado de fallo del catalizador de oxidación (40) ;

- la señalización del fallo del catalizador de oxidación (40) .

2. El procedimiento de diagnóstico según la reivindicación 1, caracterizado por que éste comprende, a partir de la tasa medida de óxidos de nitrógeno, el cálculo de la tasa de conversión de los óxidos de nitrógeno por el sistema de reducción catalítica selectiva (60) , determinándose el fallo del catalizador de oxidación (40) cuando la tasa de conversión del sistema de reducción catalítica selectiva (60) pasa por debajo de un umbral de la tasa de conversión predeterminado del catalizador de oxidación (40) .

3. El procedimiento de diagnóstico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que este comprende:

- la medición de la tasa de monóxido de carbono o de la tasa de hidrocarburos aguas arriba del sistema de reducción catalítica selectiva (60) y aguas abajo del catalizador de oxidación (40) según el sentido de escape de los gases (90) ; y -la determinación de un fallo del catalizador de oxidación (40) cuando la tasa medida de monóxido de carbono o de hidrocarburos sobrepasa un umbral de monóxido de carbono o de hidrocarburos predeterminado de fallo del catalizador de oxidación (40) .

4. El procedimiento de diagnóstico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que este comprende:

- la medición del consumo de dioxígeno por el catalizador de oxidación (40) ; y -la determinación de un fallo del catalizador de oxidación (40) cuando el consumo medido pasa por debajo de un umbral de consumo de dioxígeno predeterminado de fallo del catalizador de oxidación (40) .

5. El procedimiento de diagnóstico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que este comprende:

- la medición o la estimación del exotermo generado por el catalizador de oxidación (40) ; y -la determinación de un fallo del catalizador de oxidación (40) en función del exotermo medido o estimado.

6. El procedimiento de diagnóstico según la reivindicación 1, caracterizado por que éste comprende las mediciones a una primera temperatura (T1) y a una segunda temperatura (T2) de la tasa de óxidos de nitrógeno aguas arriba del sistema de reducción catalítica selectiva (60) según el sentido de escape de los gases (90) , siendo la segunda temperatura (T2) más elevada que la primera temperatura (T1) ; y la determinación de un fallo del catalizador de oxidación 40 cuando:

- a la primera temperatura (T1) , la tasa de óxidos de nitrógeno medida corresponde a una insuficiencia de funcionamiento del sistema de reducción catalítica selectiva (60) ; y cuando -a la segunda temperatura (T2) , la tasa de óxidos de nitrógeno medida no corresponde a una insuficiencia de funcionamiento del sistema de reducción catalítica selectiva (60) .

7. El procedimiento de diagnóstico según la reivindicación anterior, caracterizado por que por lo menos una entre las primera y segunda temperaturas (T1, T2) es una temperatura medida al nivel del sistema de reducción catalítica selectiva (60) .

8. El procedimiento de diagnóstico según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado por que por lo menos una entre las primera y la segunda temperaturas (T1, T2) es una temperatura estimada del sistema de reducción catalítica selectiva (60) , siendo realizada la estimación por un modelo de temperatura de la línea de escape (20) .

9. El procedimiento de diagnóstico según la reivindicación anterior, caracterizado por que el modelo de temperatura está basado en por lo menos uno de los parámetros del grupo de parámetros consistente en: el régimen del motor (80) ; el par del motor (80) ; el caudal de combustible del motor (80) ; la introducción progresiva de combustible del motor (80) ; el caudal de aire del motor (80) ; la tasa de recirculación dentro del motor (80) de los gases (90) que se liberarán por la línea de escape (20) ; el sistema de compuertas en la admisión del motor (80) ; la velocidad de un vehículo que comprende el motor (80) y la línea de escape (20) ; y la posición de un turbocompresor en la admisión del motor (80) que recupera la energía cinética de los gases (90) a liberarse por la línea de escape (20) .

10. El procedimiento de diagnóstico según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que este comprende la determinación de un fallo del sistema de reducción catalítica selectiva (60) cuando, a la primera temperatura (T1) y a la segunda temperatura (T2) las tasas de óxidos de nitrógeno medidas corresponden a una insuficiencia de funcionamiento del sistema de reducción catalítica selectiva (60) .

11. El procedimiento de diagnóstico según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado por que en por lo menos una entre las primera y segunda temperaturas (T1, T2) , la tasa de óxidos de nitrógeno medida corresponde a una insuficiencia de funcionamiento del sistema de reducción catalítica selectiva (60) cuando la tasa de óxidos de nitrógeno medida sobrepasa un umbral de óxidos de nitrógeno predeterminado de fallo.

12. El procedimiento de diagnóstico según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que en por lo menos una entre las primera y segunda temperaturas (T1, T2) , el procedimiento comprende el cálculo de la tasa de conversión de los óxidos de nitrógeno por el sistema de reducción catalítica selectiva (60) a partir de la tasa de óxidos de nitrógeno medida, correspondiendo la tasa de óxidos de nitrógeno medida a por lo menos una entre las primera y segunda temperaturas (T1, T2) a una insuficiencia de funcionamiento del sistema de reducción catalítica selectiva (60) cuando la tasa de conversión de los óxidos de nitrógeno calculada pasa por debajo de un umbral de la tasa de conversión predeterminada de fallo.