Un aparato de purificar gases de escape en un motor, incluyendo:

un catalizador de reducción (3) para acelerar la reducción de óxidos de nitrógeno en los gases de escape, estando dispuesto el catalizador de reducción (3) en un paso de escape (4) del motor; un depósito de almacenamiento (20) para almacenar un agente reductor para la reducción de óxidos de nitrógeno en los gases de escape; un dispositivo de suministro (10) configurado para suministrar el agente reductor hacia arriba del catalizador de reducción (3) en el paso de escape (4); un primer dispositivo detector (60) configurado para detectar una concentración del agente reductor almacenado en el depósito de almacenamiento (20); y un dispositivo regulador de temperatura (40) configurado para calentar o enfriar el agente reductor almacenado en el depósito de almacenamiento (20); un tubo de suministro de agente reductor (13) para dirigir el agente reductor desde el depósito de almacenamiento (20) al dispositivo de suministro (10), incluyendo el tubo de suministro (13) una porción de aspiración (131) dispuesta dentro del depósito de almacenamiento (20); caracterizado porque el dispositivo regulador de temperatura (40) incluye un elemento de tubo (41) dispuesto dentro del depósito de almacenamiento (20) para formar parcialmente el primer tubo (30) para circulación de un portador de calor desde el motor, y está configurado para calentar el agente reductor por el portador de calor que circula a través del elemento de tubo (41); y donde el elemento de tubo (41) está formado sustancialmente en forma de u que tiene un par de porciones verticales, y una porción curvada que conecta el par de porciones verticales una con otra, y donde al menos una de las porciones verticales está conectada a la porción de aspiración (131) del tubo de suministro de agente reductor (13) a través de un medio de calor

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato de purificar gases de escape en un motor. En detalle, en un aparato de purificar gases de escape para purificar óxidos de nitrógeno (que se denomi-narán “NOx” más adelante) emitidos por un motor diesel en un vehículo, un motor de gasolina y análo-5 gos, usando amoníaco o su precursor como un agente reductor, la presente invención se refiere a una tecnología para mejorar en particular un sistema de suministro del agente reductor para lograr el man-tenimiento y ajuste de una función inherente en este aparato de purificación de gases de escape.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

Se ha propuesto el siguiente aparato de purificación de gases de escape como el aparato 10 para purificar especialmente NOx de entre los componentes nocivos emitidos por un motor.

Este aparato incluye un catalizador de reducción dispuesto en un paso de escape del motor, y tiene la finalidad de suministrar el agente reductor a hacia arriba de este catalizador de reducción para realizar la reacción de NOx en los gases de escape con el agente reductor, haciendo por ello que NOx sea inocuo. El agente reductor a suministrar se almacena en un depósito de almacenamiento a la 15 temperatura ordinaria y en estado líquido, y se inyecta la cantidad necesaria del agente reductor por una boquilla de inyección. Como el agente reductor, es típico usar urea que genera fácilmente amon-íaco que tiene buena reactividad con NOx, por hidrólisis o análogos. En el depósito de almacenamiento se puede almacenar la solución acuosa de amoníaco u otra solución acuosa de agente reductor, dis-tinta de dicha solución acuosa de urea. En vista de la posibilidad de que la solución acuosa de agente 20 reductor se congele durante los meses fríos, se disponen hilos de calentamiento para calentar todo o una parte principal de cada uno del depósito de almacenamiento y un tubo de sistema de suministro para el agente reductor.

DE-19841770 A1 describe un sistema de calibración de nivel de la solución de urea usada en reducción catalítica seleccionada de contaminantes de escape, incluyendo el sistema un sensor de 25 referencia que determina una concentración de un fluido. Un elemento sensor de la referencia está fijado en una unidad de entrada o salida del fluido. En el interior de un tanque se ha dispuesto un dis-positivo para calentamiento o enfriamiento.

Literatura de patentes 1:

Publicación de patente japonesa no examinada número 2000-027627. 30

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Problemas a resolver con la invención

Sin embargo, el aparato de purificación de gases de escape antes descrito tiene el problema que se expone a continuación. En este aparato, cuando se cambia la concentración del agente reduc-tor contenido en la solución acuosa de agente reductor, si un conductor continúa operando el motor sin 35 ser consciente de este cambio, hay posibilidad de que las cargas de amoníaco a los gases de escape se desvíe de un valor apropiado, y por lo tanto, no se puede lograr la tasa deseada de purificación de NOx. En particular, aunque la tasa de mezcla (a saber, la concentración) del agente reductor y el agua sea inapropiada, o tenga lugar la mezcla de un tipo diferente de solución acuosa, la falta de la cantidad residual de agente reductor o análogos, si el motor opera consecutivamente, es posible la descarga de 40 gran cantidad de NOx.

Además, en el caso donde se usa la solución acuosa de agente reductor cuyo punto de con-gelación es inferior al del agua, tal como la solución acuosa de urea o análogos, durante los meses fríos, la congelación del agua que alcanza el punto de congelación antes que la solución acuosa de agente reductor tiene lugar en un tiempo precoz. Por lo tanto, la congelación del agua comienza cerca 45 de una superficie de pared del depósito de almacenamiento, a saber, desde el exterior del agua de urea en el depósito de almacenamiento, de modo que el agua de urea se concentra en la parte central del depósito de almacenamiento, y así, la concentración del agua de urea a llevar al tubo de sistema de suministro se incrementa gradualmente. Si el motor es operado consecutivamente a pesar de este aumento de la concentración, hay posibilidad de que no solamente se reduzca la tasa de purificación 50 de NOx, sino que también amoníaco generado en exceso pase a través del catalizador de reducción para ser descargado a la atmósfera.

En el aparato de purificación de gases de escape antes descrito, como contramedidas a los meses fríos, el depósito de almacenamiento y el tubo de sistema de suministro para el agente reductor se calienta para evitar que la solución acuosa de agente reductor se congele, sin embargo, cuando el agua se congela una vez, dado que el conductor no puede ser consciente del cambio de concentración en el agente reductor, es imposible evitar la desventaja anterior. Por otra parte, durante los meses de 5 calor intenso, se da el caso de que el calor es irradiado del motor y el silenciador, además de la radia-ción de calor de la superficie de la carretera y análogos, y por lo tanto, el agente reductor en el depósi-to de almacenamiento queda expuesto a una temperatura alta igual o superior a la temperatura prede-terminada. En tal caso, hay posibilidad de que se genere una diminuta cantidad de gas de la serie del amoníaco a partir de la solución acuosa de agente reductor en el depósito de almacenamiento o en el 10 tubo de sistema de suministro.

La presente invención tiene por objeto disponer un dispositivo detector de concentración para detectar la concentración de un agente reductor almacenado en un depósito de almacenamiento, de modo que el procesado apropiado se realice usando la concentración detectada por el dispositivo detector de concentración como información básica, para permitir una operación apropiada de un apa-15 rato de purificar gases de escape.

La presente invención tiene como otro objeto disponer, como contramedidas en los meses fríos, un dispositivo para calentar el agente reductor en el depósito de almacenamiento o en un tubo de sistema de suministro, para permitir el suministro estable del agente reductor y la detección estable de la concentración por el dispositivo detector de concentración. 20

La presente invención tiene como otro objeto disponer, como contramedidas en los meses de calor intenso, un dispositivo para enfriar el depósito de almacenamiento o tubo de sistema de suminis-tro para el agente reductor, al objeto de evitar la generación de amoníaco en el depósito de almace-namiento o en el tubo de sistema de suministro.

MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS 25

La presente invención proporciona un aparato de purificar gases de escape en un motor, incluyendo: un catalizador de reducción para acelerar la reducción de óxidos de nitrógeno en los gases de escape, estando dispuesto el catalizador de reducción en un paso de escape del motor; un depósito de almacenamiento para almacenar un agente reductor para la reducción de óxidos de nitrógeno en los gases de escape; un dispositivo de suministro configurado para suministrar el agente reductor 30 hacia arriba del catalizador de reducción en el paso de escape; un primer dispositivo detector configu-rado para detectar una concentración del agente reductor almacenado en el depósito de almacena-miento; y un dispositivo regulador de temperatura configurado para calentar o enfriar el agente reduc-tor almacenado en el depósito de almacenamiento; caracterizado por un tubo de suministro de agente reductor para dirigir el agente reductor del depósito de almacenamiento al dispositivo de suministro, 35 incluyendo el tubo de suministro una porción de aspiración dispuesta dentro del depósito de almace-namiento; donde el dispositivo regulador de temperatura incluye un elemento de tubo dispuesto dentro del depósito de almacenamiento para formar parcialmente el primer tubo para circulación de un porta-dor de calor del motor, y está configurado para calentar el agente reductor por el portador de calor que circula a través del elemento de tubo; y donde el elemento de tubo está formado sustancialmente en 40 forma de U que tiene un par de porciones verticales, y una porción curvada que conecta el par de porciones verticales una con otra, y donde al menos una de las porciones verticales está conectada a la porción de aspiración del tubo de suministro de agente reductor a través de un medio de calor.

EFECTOS DE LA...

1. Un aparato de purificar gases de escape en un motor, incluyendo:

un catalizador de reducción (3) para acelerar la reducción de óxidos de nitrógeno en los ga-ses de escape, estando dispuesto el catalizador de reducción (3) en un paso de escape (4) del motor;

un depósito de almacenamiento (20) para almacenar un agente reductor para la reducción de 5 óxidos de nitrógeno en los gases de escape;

un dispositivo de suministro (10) configurado para suministrar el agente reductor hacia arriba del catalizador de reducción (3) en el paso de escape (4);

un primer dispositivo detector (60) configurado para detectar una concentración del agente reductor almacenado en el depósito de almacenamiento (20); y 10

un dispositivo regulador de temperatura (40) configurado para calentar o enfriar el agente reductor almacenado en el depósito de almacenamiento (20);

un tubo de suministro de agente reductor (13) para dirigir el agente reductor desde el depósi-to de almacenamiento (20) al dispositivo de suministro (10), incluyendo el tubo de suministro (13) una porción de aspiración (131) dispuesta dentro del depósito de almacenamiento (20); caracterizado 15 porque

el dispositivo regulador de temperatura (40) incluye un elemento de tubo (41) dispuesto de-ntro del depósito de almacenamiento (20) para formar parcialmente el primer tubo (30) para circulación de un portador de calor desde el motor, y está configurado para calentar el agente reductor por el portador de calor que circula a través del elemento de tubo (41); y 20

donde el elemento de tubo (41) está formado sustancialmente en forma de u que tiene un par de porciones verticales, y una porción curvada que conecta el par de porciones verticales una con otra, y donde al menos una de las porciones verticales está conectada a la porción de aspiración (131) del tubo de suministro de agente reductor (13) a través de un medio de calor.

2. El aparato según la reivindicación 1, donde el primer dispositivo detector (60) incluye una 25 sección de detección (61) configurada para generar una señal eléctrica correspondiente a la concen-tración del agente reductor, estando dispuesta la sección de detección (61) dentro del depósito de almacenamiento (20); y

el dispositivo regulador de temperatura (40) rodea la sección de detección (61) del primer dispositivo detector (60) por la porción curvada del elemento de tubo (41) para calentar el agente re-30 ductor al menos cerca de la sección de detección (61).

3. El aparato según la reivindicación 1, incluyendo además;

una sección de detección (61) del primer dispositivo detector (60) configurada para generar una señal eléctrica correspondiente a la concentración del agente reductor; y

un protector (70) dispuesto entre la sección de detección (61) del primer dispositivo detector 35 (60) y una superficie de pared del depósito de almacenamiento (20), para proteger la sección de de-tección (61) de manera que no choque con materia sólida.

4. El aparato según la reivindicación 3, donde el protector (70) rodea la sección de detección (61) y un orificio de entrada (12) del tubo de suministro de agente reductor (13).

5. El aparato según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el elemento de tubo 40 (41) incluye un primer dispositivo radiante (42) dispuesto en una porción del elemento de tubo (41), que está colocado en el depósito de almacenamiento (20), para acelerar la radiación de calor del ele-mento de tubo (41).

6. El aparato según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el depósito de alma-cenamiento (20) incluye una porción de pared a la que se aplica procesado de aislamiento térmico 45 (81).

7. El aparato según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el dispositivo regula-

dor de temperatura (40) incluye:

un segundo tubo (50) conectado al primer tubo (30) en los lados hacia arriba y hacia abajo del elemento de tubo (41), de manera que se extienda dejando a un lado el elemento de tubo (41);

un segundo dispositivo radiante (51) dispuesto en el segundo tubo (50); y

una válvula de conmutación de paso (34) dispuesta en una porción de conexión del primer y 5 segundo tubo (30; 50) para formar un paso de circulación para el portador de calor a través del ele-mento de tubo (41) y el segundo tubo (50) en serie;

donde el portador de calor circula a través del paso de circulación, y después de pasar a través del segundo dispositivo radiante (51), enfría el agente reductor.

8. El aparato según alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo además un dispo-10 sitivo de control (66) configurado para conmutar selectivamente el calentamiento y enfriamiento del dispositivo regulador de temperatura (40).

9. El aparato según la reivindicación 8, incluyendo además un segundo dispositivo detector (45) configurado para detectar una temperatura del agente reductor almacenado en el depósito de almacenamiento (20), 15

donde el dispositivo de control (66) está configurado para conmutar selectivamente el calen-tamiento y enfriamiento del dispositivo regulador de temperatura (40) en base a una temperatura del agente reductor detectada por el segundo dispositivo detector (45).

10. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, incluyendo además:

un segundo dispositivo detector (45) configurado para detectar una temperatura del agente 20 reductor almacenado en el depósito de almacenamiento (20); y

un dispositivo de control (66) configurado para activar selectivamente el dispositivo regulador de temperatura (40) en base a una temperatura del agente reductor detectada por el segundo disposi-tivo detector (45).