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ES2601798T3 - Método de purificación de NOX de un sistema de purificación de gas de escape para motor de combustión interna - Google Patents

Método de purificación de NOX de un sistema de purificación de gas de escape para motor de combustión interna Download PDF

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ES2601798T3
ES2601798T3 ES11766877.2T ES11766877T ES2601798T3 ES 2601798 T3 ES2601798 T3 ES 2601798T3 ES 11766877 T ES11766877 T ES 11766877T ES 2601798 T3 ES2601798 T3 ES 2601798T3
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nox
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catalyst
gas purification
exhaust
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Yuki Bisaiji
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

Método de purificación de NOx de un sistema de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en el que un catalizador (13) de purificación de gases de escape está dispuesto en el interior de un conducto de escape del motor para hacer reaccionar el NOx contenido en los gases de escape e hidrocarburos reformados, una superficie de flujo de gases de escape del catalizador (13) de purificación de gases de escape porta un catalizador (51, 52) de metales preciosos y una parte (24, 54) de superficie de flujo de gases de escape básica está formada alrededor de los catalizadores (51, 52) de metales preciosos, reduciendo el catalizador (13) de purificación de gases de escape el NOx que está contenido en los gases de escape si se hace vibrar una concentración de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador (13) de purificación de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo y aumentando en cuanto a cantidad de almacenamiento de NOx que está contenido en los gases de escape si el periodo de vibración de la concentración de hidrocarburos se hace más largo que el intervalo predeterminado, en el momento del funcionamiento del motor, para reducir el NOx que está contenido en los gases de escape en el catalizador (13) de purificación de gases de escape, la concentración de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador (13) de purificación de gases de escape se hace vibrar dentro de dicho intervalo predeterminado de amplitud y dentro de dicho intervalo predeterminado de periodo, un catalizador (15) de adsorción de NOx de producto intermedio está dispuesto en el interior del conducto de escape del motor aguas abajo del catalizador (13) de purificación de gases de escape para adsorber un producto intermedio que contiene nitrógeno o NOx que se produce en un proceso de reducción de NOx en este momento y se expulsa desde el catalizador (13) de purificación de gases de escape, y, cuando se produce la desorción del producto intermedio que contiene nitrógeno o NOx que se adsorbe en el catalizador (15) de adsorción de NOx de producto intermedio, se hace que aumente la temperatura del catalizador (15) de adsorción de NOx de producto intermedio mediante un calor de reacción de oxidación de los hidrocarburos a la vez que se hace vibrar la concentración de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador (13) de purificación de gases de escape dentro de dicho intervalo predeterminado de amplitud y dentro de dicho intervalo predeterminado de periodo.

Description

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METODO DE PURIFICACION DE NOX DE UN SISTEMA DE PURIFICACION DE GAS DE ESCAPE PARA
MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
descripciOn
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna.
Tecnica anterior
En la tecnica se conoce un motor de combustion interna que dispone, en un conducto de escape del motor, un catalizador de almacenamiento de NOx que almacena NOx que esta contenido en los gases de escape cuando la relacion aire-combustible de los gases de escape entrantes es pobre y que libera el NOx almacenado cuando la relacion aire-combustible de los gases de escape entrantes pasa a ser rica, que dispone, en el conducto de escape del motor aguas arriba del catalizador de almacenamiento de NOx, un catalizador de oxidacion que tiene una funcion de adsorcion, y que alimenta hidrocarburos al interior del conducto de escape del motor aguas arriba del catalizador de oxidacion para hacer que la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador de almacenamiento de NOx sea rica cuando se libera NOx desde el catalizador de almacenamiento de NOx (por ejemplo, vease la bibliograffa de patente 1).
En este motor de combustion interna, los hidrocarburos que se alimentan cuando se libera NOx desde el catalizador de almacenamiento de NOx se convierten en hidrocarburos gaseosos en el catalizador de oxidacion, y los hidrocarburos gaseosos se alimentan al catalizador de almacenamiento de NOx. Como resultado, el NOx que se libera desde el catalizador de almacenamiento de NOx se reduce ampliamente.
La bibliograffa de patente 2 y la bibliograffa de patente 3 representan el estado del arte conforme al arffculo 54 (3) del CPE y dan a conocer un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna que comprende un catalizador de purificacion para hacer reaccionar el NOx e hidrocarburos reformados aguas arriba de un catalizador de purificacion de producto intermedio para la eliminacion de los productos intermedios que contienen nitrogeno, en el que la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador de purificacion se hace vibrar dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo.
La bibliograffa de patente 4 da a conocer un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna que comprende un catalizador de almacenamiento de NOx para hacer reaccionar NOx con hidrocarburos alimentados desde una valvula de alimentacion de combustible aguas arriba a productos intermedios y un catalizador de purificacion de NOx aguas abajo para la eliminacion de los productos intermedios.
Lista de citas
Bibliograffa de patente
Bibliograffa de patente 1: Patente japonesa n.° 3969450 Bibliograffa de patente 2: Solicitud de patente europea EP2460990 Bibliograffa de patente 3: Solicitud de patente europea EP2495909 Bibliograffa de patente 4: Solicitud de patente estadounidense US2009/0084091 Sumario de la invencion Problema tecnico
Sin embargo, existe el problema de que cuando el catalizador de almacenamiento de NOx pasa a estar a alta temperatura, la tasa de purificacion de NOx disminuye.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna que pueda obtener una alta tasa de purificacion de NOx incluso si la temperatura del catalizador de purificacion de gases de escape pasa a ser una alta temperatura.
Solucion al problema
Segun la presente invencion, se proporciona un metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1.
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Efectos ventajosos de la invencion
Incluso si la temperatura del catalizador de purificacion de gases de escape pasa a ser una temperatura alta, puede obtenerse una tasa de purificacion de NOx alta.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista general de un motor de combustion interna de tipo encendido por compresion.
La figura 2 es una vista que muestra esquematicamente una parte superficial de un soporte de catalizador.
La figura 3 es una vista para explicar una reaccion de oxidacion en un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 4 es una vista que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 5 es una vista que muestra una tasa de purificacion de NOx.
Las figuras 6A y 6B son vistas para explicar una reaccion de oxidacion-reduccion en un catalizador de purificacion de gases de escape.
Las figuras 7A y 7B son vistas para explicar una reaccion de oxidacion-reduccion en un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 8 es una vista que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 9 es una vista de una tasa de purificacion de NOx.
La figura 10 es un diagrama de tiempo que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 11 es un diagrama de tiempo que muestra un cambio de una relacion aire-combustible de gases de escape que fluyen al interior de un catalizador de purificacion de gases de escape.
La figura 12 es una vista que muestra una relacion entre una fuerza de oxidacion de un catalizador de purificacion de gases de escape y una relacion aire-combustible minima demandada X.
La figura 13 es una vista que muestra una relacion entre una concentracion de oxfgeno en gases de escape y una amplitud AH de una concentracion de hidrocarburos que aporta la misma tasa de purificacion de NOx.
La figura 14 es una vista que muestra una relacion entre una amplitud AH de una concentracion de hidrocarburos y una tasa de purificacion de NOx.
La figura 15 es una vista que muestra una relacion de un periodo de vibracion AT de una concentracion de hidrocarburos y una tasa de purificacion de NOx.
Las figuras 16A y 16B son vistas que muestran mapas de la cantidad de alimentacion de hidrocarburos W, etc.
Las figuras 17A y 17B son vistas que muestran cambios en la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al catalizador de purificacion de gases de escape, etc.
La figura 18 es una vista que muestra los tiempos de inyeccion de combustible.
La figura 19 es una vista que muestra un mapa de una cantidad de alimentacion de hidrocarburos WR.
La figura 20 es una vista que muestra un mapa de una cantidad de alimentacion de hidrocarburos WRA.
La figura 21 es un diagrama de tiempo para explicar el procesamiento de purificacion de NOx.
Las figuras 22A y 22B son vistas que muestran una cantidad de inyeccion de hidrocarburos W y una relacion aire- combustible (A/F)in de los gases de escape.
Las figuras 23A y 23B son vistas que muestran una cantidad de inyeccion de hidrocarburos W y una relacion aire- combustible (A/F)in de los gases de escape.
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La figura 24 es un diagrama de flujo para control de purificacion de NOx.
Descripcion de realizaciones
La figura 1 es una vista general de un motor de combustion interna de tipo encendido por compresion.
Haciendo referencia a la figura 1, 1 indica un cuerpo de motor, 2 una camara de combustion de cada cilindro, 3 un inyector de combustible controlado electronicamente para inyectar combustible al interior de cada camara 2 de combustion, 4 un colector de admision y 5 un colector de escape. El colector 4 de admision esta conectado a traves de un canal 6 de admision a una salida de un compresor 7a de un turbocompresor 7 de escape, mientras que una entrada del compresor 7a esta conectada a traves de un detector 8 de cantidad de aire de admision a un purificador 9 de aire. Dentro del canal 6 de admision esta dispuesta una valvula 10 de mariposa accionada por un motor paso a paso. Ademas, alrededor del canal 6 de admision esta dispuesto un dispositivo 11 de enfriamiento para enfriar el aire de admision que fluye a traves del interior del canal 6 de admision. En la realizacion mostrada en la figura 1, el agua de enfriamiento de motor se grna al interior del dispositivo 11 de enfriamiento en el que el agua de enfriamiento de motor se usa para enfriar el aire de admision.
Por otro lado, el colector 5 de escape esta conectado a una entrada de una turbina 7b de escape del turbocompresor 7 de escape. La salida de la turbina 7b de escape esta conectada a traves de una tubena 12 de escape a una entrada del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, mientras que la salida del catalizador 13 de purificacion de gases de escape esta conectada a traves de una tubena 14 de escape a un catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio para la adsorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Adicionalmente, una salida del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio esta conectada a un catalizador 16 de reduccion. Dentro de la tubena 12 de escape aguas arriba del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, esta dispuesta una valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, para alimentar hidrocarburos compuestos por gasoleo u otro combustible usado como combustible para un motor de combustion interna de tipo encendido por compresion. En la realizacion mostrada en la figura 1, se usa gasoleo como hidrocarburo que se alimenta desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos. Observese que, la presente invencion tambien puede aplicarse a un motor de combustion interna de tipo encendido por chispa en el que el combustible se quema con una relacion aire- combustible pobre. En este caso, desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, se alimentan hidrocarburos compuestos por gasolina u otro combustible usado como combustible de un motor de combustion interna de tipo encendido por chispa.
Por otro lado, el colector 5 de escape y el colector 4 de admision estan conectados entre sf a traves de un conducto 18 de recirculacion de gases de escape (a continuacion en el presente documento denominada “EGR”). Dentro del conducto 18 de EGR esta dispuesta una valvula 18 de control de EGR controlada electronicamente. Adicionalmente, alrededor del conducto 19 de EGR esta dispuesto un dispositivo 20 de enfriamiento para enfriar el gas de EGR que fluye a traves del interior del conducto 18 de EGR. En la realizacion mostrada en la figura 1, el agua de enfriamiento de motor se grna al interior del dispositivo 20 de enfriamiento en el que el agua de enfriamiento de motor se usa para enfriar el gas de EGR. Por otro lado, cada inyector 3 de combustible esta conectado a traves de un tubo 21 de alimentacion de combustible a un conducto 22 comun. Este conducto 22 comun esta conectado a traves de una bomba 23 de combustible de descarga variable controlada electronicamente a un tanque 24 de combustible. El combustible que esta almacenado dentro del tanque 24 de combustible se alimenta mediante la bomba 23 de combustible al interior del conducto 22 comun. El combustible que se alimenta al interior del conducto 22 comun se alimenta a traves de cada tubo 21 de alimentacion de combustible al inyector 3 de combustible.
Una unidad 30 de control electronica esta compuesta por un ordenador digital dotado de una ROM (memoria de solo lectura) 32, una RAM (memoria de acceso aleatorio) 33, una CPU (microprocesador) 34, un puerto 35 de entrada y un puerto 36 de salida, que estan conectados entre sf mediante un bus 31 bidireccional. Aguas abajo del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de la tubena 14 de escape, esta dispuesto un sensor 25 de concentracion de NOx para detectar una concentracion de NOx en los gases de escape que fluyen al exterior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape y un sensor 26 de temperatura para detectar una temperatura de gases de escape. Las senales de salida de este sensor 25 de concentracion de NOx, sensor 26 de temperatura y detector 8 de cantidad de aire de admision se introducen respectivamente a traves de correspondientes convertidores 37 AD al puerto 35 de entrada. Adicionalmente, un pedal 40 del acelerador tiene un sensor 41 de carga conectado al mismo que genera una tension de salida proporcional a la cantidad de depresion L del pedal 40 del acelerador. La tension de salida del sensor 41 de carga se introduce a traves de un correspondiente convertidor 37 AD al puerto 35 de entrada. Ademas, en el puerto 35 de entrada esta conectado un sensor 42 del angulo del ciguenal que genera un impulso de salida cada vez que un arbol de ciguenal rota, por ejemplo, 15°. Por otro lado, el puerto 36 de salida esta conectado a traves de correspondientes circuitos 38 de accionamiento a cada inyector 3 de combustible, motor paso a paso para accionar la valvula 10 de mariposa, valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, valvula 19 de control de EGR y bomba 23 de combustible.
La figura 2 muestra esquematicamente un sustrato del catalizador 13 de purificacion de gases de escape que porta
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una parte superficial de un soporte de catalizador. En este catalizador 13 de purificacion de gases de escape, tal como se muestra en la figura 2, por ejemplo, se proporciona un soporte 50 de catalizador hecho de alumina sobre el que se portan catalizadores 51 y 52 de metales preciosos. Ademas, sobre este soporte 50 de catalizador, se forma una capa 53 basica que incluye al menos un elemento seleccionado de potasio K, sodio Na, cesio Cs u otro metal alcalino de este tipo, bario Ba, calcio Ca u otro metal alcalinoterreo de este tipo, un lantanido u otra tierra rara de este tipo y plata Ag, cobre Cu, hierro Fe, iridio Ir u otro metal que pueda donar electrones al NOx. Los gases de escape fluyen a lo largo de la parte superior del soporte 50 de catalizador, de modo que puede decirse que la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape porta los catalizadores 51 y 52 de metales preciosos. Adicionalmente, la superficie de la capa 53 basica presenta basicidad, asf que la superficie de la capa 53 basica se denomina parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica.
Por otro lado, en la figura 2, el catalizador 51 de metales preciosos esta compuesto por platino Pt, mientras que el catalizador 52 de metales preciosos esta compuesto por rodio Rh. Es decir, los catalizadores 51 y 52 de metales preciosos que porta el soporte 50 de catalizador estan compuestos por platino Pt y rodio Rh. Observese que, sobre el soporte 50 de catalizador del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, ademas de platino Pt y rodio Rh, adicionalmente puede portarse paladio Pd o, en lugar de rodio Rh, puede portarse paladio Pd. Es decir, los catalizadores 51 y 52 de metales preciosos que porta el soporte 50 de catalizador estan compuestos por platino Pt y al menos uno de rodio Rh y paladio Pd.
Si se inyectan hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos al interior de los gases de escape, los hidrocarburos se reforman mediante el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. En la presente invencion, en este momento, los hidrocarburos reformados se usan para eliminar el NOx en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. La figura 3 muestra esquematicamente la accion de reformado realizada en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape en este momento. Tal como se muestra en la figura 3, los hidrocarburos HC que se inyectan desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos pasan a ser hidrocarburos HC con radicales con un pequeno numero de carbonos por el catalizador 51.
Observese que, incluso si se inyecta combustible, es decir, hidrocarburos, desde el inyector 3 de combustible al interior de la camara 2 de combustion durante la ultima mitad de la carrera de expansion o durante la carrera de escape, los hidrocarburos se reforman en el interior de la camara 2 de combustion o en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, y el NOx que esta contenido en los gases de escape se elimina mediante los hidrocarburos reformados en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Por tanto, en la presente invencion, en lugar de alimentar hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos al interior de un conducto de escape del motor, tambien es posible alimentar hidrocarburos al interior de la camara 2 de combustion durante la ultima mitad de la carrera de expansion o durante la carrera de escape. De este modo, en la presente invencion, es posible alimentar hidrocarburos al interior de la camara 2 de combustion, aunque a continuacion la presente invencion se explica tomando como ejemplo el caso de inyectar hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos al interior del conducto de escape del motor.
La figura 4 muestra los tiempos de alimentacion de hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos y los cambios en la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Observese que, los cambios en la relacion aire-combustible (A/F)in dependen del cambio en la concentracion de los hidrocarburos en los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, de modo que puede decirse que el cambio en la relacion aire- combustible (A/F)in mostrado en la figura 4 expresa el cambio en la concentracion de los hidrocarburos. Sin embargo, si la concentracion de hidrocarburos pasa a ser mas alta, la relacion aire-combustible (A/F)in pasa a ser mas pequena, de modo que, en la figura 4, cuanto mas hacia el lado rico esta la relacion aire-combustible (A/F)in, mas alta es la concentracion de hidrocarburos.
La figura 5 muestra la tasa de purificacion de NOx por el catalizador 13 de purificacion de gases de escape con respecto a las temperaturas de catalizador del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cuando se hace cambiar periodicamente la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape para, tal como se muestra en la figura 4, hacer que cambie la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Los inventores se dedicaron a la investigacion en relacion a la purificacion de NOx durante mucho tiempo. En el proceso de investigacion, aprendieron que si se hace vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo, tal como se muestra en la figura 5, se obtiene una tasa de purificacion de NOx extremadamente alta incluso en una region de alta temperatura de 400°C o superior.
Ademas, en este momento, una gran cantidad de producto intermedio reductor que contiene nitrogeno e hidrocarburos continua estando retenida o adsorbida sobre la superficie de la capa 53 basica, es decir, sobre la parte 54 superficial de flujo de gases de escape basica del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Se aprendio que, este producto intermedio reductor desempena un papel central en la obtencion de una alta tasa de purificacion de NOx. A continuacion, esto se explicara con referencia a las figuras 6A y 6B. Observese que estas figuras 6A y 6B muestran esquematicamente la parte superficial del portador 50 de catalizador del catalizador 13 de
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purificacion de gases de escape. Estas figuras 6A y 6B muestran la reaccion que se presupone que se produce cuando la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace vibrar dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo.
La figura 6A muestra cuando la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape es baja, mientras que la figura 6B muestra cuando se alimentan hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos y la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape pasa a ser alta.
Ahora, tal como se entendera a partir de la figura 4, la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se mantiene pobre excepto por un instante, de modo que los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape pasan normalmente a un estado de exceso de oxfgeno. Por tanto, el NO que esta contenido en los gases de escape, tal como se muestra en la figura 6A, se oxida sobre el platino 51 y pasa a ser NO2. A continuacion, este NO2 se oxida adicionalmente y pasa a ser NO3. Una parte adicional del NO2 pasa a ser NO2". En este caso, la cantidad de produccion de NO3 es mucho mayor que la cantidad de produccion de NO2". Por tanto, se producen una gran cantidad de NO3 y una pequena cantidad de NO2" sobre el platino Pt 51. Estos NO3 y NO2" presentan una fuerte actividad. A continuacion, estos NO3 y NO2" se denominaran NOx* activo.
Por otro lado, si se alimentan hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, tal como se muestra en la figura 3, los hidrocarburos se reforman y pasan a estar radicalizados dentro del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Como resultado, tal como se muestra en la figura 6B, la concentracion de hidrocarburos alrededor del NOx* activo pasa a ser mas alta. A este respecto, despues de producirse el NOx* activo, si el estado de una alta concentracion de oxfgeno alrededor del NOx* activo continua durante un tiempo predeterminado o mas, el NOx* activo se oxida y se absorbe en la capa 53 basica en forma de iones nitrato NO3". Sin embargo, si la concentracion de hidrocarburos alrededor del NOx* activo se hace mas alta antes de que pase este tiempo predeterminado, tal como se muestra en la figura 6B, el NOx* activo reacciona sobre el platino 51 con los hidrocarburos HC con radicales mediante lo cual se produce un producto intermedio reductor. Este producto intermedio reductor se adhiere o adsorbe sobre la superficie de la capa 53 basica.
Observese que, en este momento, se considera que el primer producto intermedio reductor producido es un nitrocompuesto R-NO2. Si se produce este nitrocompuesto R-NO2, el resultado pasa a ser un compuesto de nitrilo R- CN, pero este compuesto de nitrilo R-CN solo puede sobrevivir durante un instante en este estado, asf que inmediatamente pasa a ser un compuesto de isocianato R-NCO. Este compuesto de isocianato R-NCO, si se hidroliza, pasa a ser un compuesto de amina R-NH2. Sin embargo, en este caso, lo que se hidroliza se considera parte del compuesto de isocianato R-NCO. Por tanto, tal como se muestra en la figura 6B, se cree que la mayona del producto intermedio reductor que se retiene o se adsorbe sobre la superficie de la capa 53 basica es el compuesto de isocianato R-NCO y el compuesto de amina R-NH2.
Por otro lado, tal como se muestra en la figura 6B, si el producto intermedio reductor producido esta rodeado por los hidrocarburos HC, el producto intermedio reductor se bloquea por los hidrocarburos HC y la reaccion no continuara. En este caso, si la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se reduce y de ese modo la concentracion de oxfgeno pasa a ser mas alta, los hidrocarburos alrededor del producto intermedio reductor se oxidaran. Como resultado, tal como se muestra en la figura 6A, el producto intermedio reductor y el NOx* activo reaccionan. En este momento, el NOx* activo reacciona con el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 para pasar a ser N2, CO2 y H2O y por tanto se elimina el NOx.
De este modo, en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, al hacer mas alta la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, se produce un producto intermedio reductor. Se hace mas baja la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape y se aumenta la concentracion de oxfgeno, de modo que el NOx* activo reacciona con el producto intermedio reductor y se elimina el NOx. Es decir, para que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape elimine el NOx, la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape ha de cambiarse periodicamente.
Obviamente, en este caso, es necesario aumentar la concentracion de hidrocarburos hasta una concentracion suficientemente alta para producir el producto intermedio reductor y es necesario reducir la concentracion de hidrocarburos hasta una concentracion suficientemente baja para hacer que el producto intermedio reductor producido reaccione con el NOx* activo. Es decir, es necesario hacer vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud. Observese que, en este caso, es necesario retener una cantidad suficiente de producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 sobre la capa 53 basica, es decir, la parte 24 de superficie de flujo de gases de escape basica, hasta que el producto intermedio reductor producido reacciona con el NOx* activo. Por este motivo, se proporciona la parte 24 de superficie de flujo de gases de escape basica.
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Por otro lado, si se prolonga el periodo de alimentacion de los hidrocarburos, el tiempo en el que la concentracion de oxfgeno se hace mas alta pasa a ser mas largo en el periodo despues de alimentarse los hidrocarburos hasta que se alimentan de nuevo los hidrocarburos. Por tanto, el NOx* activo se absorbe en la capa 53 basica en forma de nitratos sin producir un producto intermedio reductor. Para evitar esto, es necesario hacer vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de periodo.
Por tanto, en una realizacion de la presente invencion, para hacer que el NOx contenido en los gases de escape y los hidrocarburos reformados reaccione y produzca el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 que contiene nitrogeno e hidrocarburos, la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape porta catalizadores 51 y 52 de metales preciosos. Para retener el producto intermedio reductor producido R- NCO o R-NH2, dentro del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, una parte 54 de superficie de flujo de gases de escape basica esta formada alrededor de los catalizadores 51 y 52 de metales preciosos. El NOx se reduce mediante la accion de reduccion del producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 retenido sobre la parte 54 de superficie de flujo de gases de escape basica, y se hace que el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos sea el periodo de vibracion requerido para continuar la produccion del producto intermedio reductor R- NCO o RNH2. A este respecto, en el ejemplo mostrado en la figura 4, se hace que el intervalo de inyeccion sea de 3 segundos.
Si el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos, es decir, el periodo de alimentacion de los hidrocarburos HC, se hace mas largo que el anterior intervalo predeterminado de periodo, el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 desaparece de la superficie de la capa 53 basica. En este momento, el NOx* activo que se produce sobre el platino Pt 53, tal como se muestra en la figura 7A, difunde en la capa 53 basica en forma de iones nitrato NO3' y pasa a ser nitratos. Es decir, en este momento, el NOx en los gases de escape se absorbe en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica.
Por otro lado, la figura 7B muestra el caso en el que se hace que la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape sea la relacion aire-combustible estequiometrica o rica cuando el NOx se absorbe en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica. En este caso, la concentracion de oxfgeno en los gases de escape disminuye, asf que la reaccion avanza en el sentido opuesto (NO3' ^NO2) y por consiguiente los nitratos absorbidos en la capa 53 basica pasan a ser de manera gradual iones nitrato NO3" y, como se muestra en la figura 7B, se liberan de la capa 53 basica en forma de NO2. A continuacion, el NO2 liberado se reduce mediante los hidrocarburos HC y CO contenidos en los gases de escape.
La figura 8 muestra el caso de hacer rica temporalmente la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape ligeramente antes de que la capacidad de absorcion de NOx de la capa 53 basica pase a ser saturada. Observese que, en el ejemplo mostrado en la figura 8, el intervalo de tiempo de este control por riqueza es de 1 minuto o mas. En este caso, el NOx que se absorbio en la capa 53 basica cuando la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape era pobre se libera todo de una vez de la capa 53 basica y se reduce cuando la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape se hace rica temporalmente. Por tanto, en este caso, la capa 53 basica desempena el papel de un absorbedor para absorber temporalmente NOx.
Observese que, en este momento, en ocasiones la capa 53 basica adsorbe temporalmente el NOx. Por tanto, si se usa el termino almacenamiento como un termino que incluye tanto absorcion como adsorcion, en este momento, la capa 53 basica desempena el papel de un agente de almacenamiento de NOx para almacenar temporalmente el NOx. Es decir, en este caso, si la relacion del aire y el combustible (hidrocarburos) que se suministran al interior del conducto de admision del motor, las camaras 2 de combustion y el conducto de escape aguas arriba del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se denomina relacion aire-combustible de los gases de escape, el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funciona como catalizador de almacenamiento de NOx que almacena el NOx cuando la relacion aire-combustible de los gases de escape es pobre y libera el NOx almacenado cuando la concentracion de oxfgeno en los gases de escape disminuye.
La figura 9 muestra la tasa de purificacion de NOx cuando se hace que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx de este modo. Observese que el eje de abscisas de la figura 9 muestra la temperatura de catalizador TC del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Cuando se hace que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx, como se muestra en la figura 9, cuando la temperatura de catalizador TC es de 300°C a 400°C, se obtiene una tasa de purificacion de NOx extremadamente alta, pero cuando la temperatura de catalizador TC pasa a ser de 400°C o una temperatura mas alta, la tasa de purificacion de NOx disminuye.
De esta manera, cuando la temperatura de catalizador TC pasa a ser de 400°C o mas, la tasa de purificacion de NOx disminuye porque si la temperatura de catalizador TC pasa a ser de 400°C o mas, los nitratos se descomponen por el calor y se liberan en forma de NO2 desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Es decir, siempre que se almacene NOx en forma de nitratos, cuando la temperatura de catalizador TC es alta, es diffcil obtener una alta tasa de purificacion de NOx. Sin embargo, en el nuevo metodo de purificacion de NOx mostrado de la figura 4 a
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las figuras 6A y 6B, tal como se entendera a partir de las figuras 6A y 6B, no se forman nitratos o incluso si se forman, su cantidad es extremadamente pequena, por consiguiente, como se muestra en la figura 5, incluso cuando la temperatura de catalizador TC es alta, se obtiene una alta tasa de purificacion de NOx.
Por tanto, en la presente invencion, un catalizador 13 de purificacion de gases de escape para hacer reaccionar el NOx contenido en los gases de escape e hidrocarburos reformados esta dispuesto en el conducto de escape del motor, la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape porta un catalizador 5l, 52 de metales preciosos, y una parte 54 de superficie de flujo de gases de escape basica esta formada alrededor de los catalizadores 51 y 52 de metales preciosos, el catalizador 13 de purificacion de gases de escape tiene la propiedad de reducir el NOx que esta contenido en los gases de escape si se hace vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo y tiene la propiedad de aumentar la cantidad de almacenamiento del NOx que esta contenido en los gases de escape si el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos se hace que sea mas largo que el intervalo predeterminado, y en el momento del funcionamiento del motor, la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace vibrar dentro del intervalo predeterminado de amplitud y dentro del intervalo predeterminado de periodo, para reducir de ese modo el NOx que esta contenido en los gases de escape en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Es decir, puede decirse que el metodo de purificacion de NOx que se muestra de la figura 4 a las figuras 6A y 6B es un nuevo metodo de purificacion de NOx disenado para eliminar NOx sin formar casi ningun nitrato en caso de usar un catalizador de purificacion de gases de escape que porta un catalizador de metales preciosos y forma una capa basica que puede absorber NOx. En realidad, cuando se usa este nuevo metodo de purificacion de NOx, la cantidad de nitratos que se detecta de la capa 53 basica pasa a ser mucho mas pequena en comparacion con el caso en el que se hace funcionar el catalizador 13 de purificacion de gases de escape como catalizador de almacenamiento de NOx. Observese que, este nuevo metodo de purificacion de NOx se denominara a continuacion como el primer metodo de purificacion de NOx.
A continuacion, haciendo referencia a de la figura 10 a la figura 15, se explicara un poco mas en detalle este primer metodo de purificacion de NOx.
La figura 10 muestra ampliado el cambio en la relacion aire-combustible (A/F)in mostrada en la figura 4. Observese que, tal como se explico anteriormente, el cambio en la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior de este catalizador 13 de purificacion de gases de escape muestra simultaneamente el cambio en la concentracion de los hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Observese que, en la figura 10, AH muestra la amplitud del cambio en la concentracion de hidrocarburos HC que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, mientras que AT muestra el periodo de vibracion de la concentracion de los hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Ademas, en la figura 10, (A/F)b muestra la relacion aire-combustible base que muestra la relacion aire-combustible del gas de combustion para generar la salida de motor. En otras palabras, esta relacion aire-combustible base (A/F)b muestra la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cuando se detiene la alimentacion de hidrocarburos. Por otro lado, en la figura 10, X muestra el lfmite superior de la relacion aire-combustible (A/F)in usado para producir el producto intermedio reductor sin que el NOx* activo producido se almacene en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica en absoluto. Para hacer que el NOx* activo y los hidrocarburos reformados reaccionen para producir un producto intermedio reductor, debe hacerse que la relacion aire-combustible (A/F)in sea inferior a este lfmite superior X de la relacion aire-combustible.
En otras palabras, en la figura 10, X muestra el lfmite inferior de la concentracion de hidrocarburos requerida para hacer que el NOx* activo y el hidrocarburo reformado reaccionen para producir un producto intermedio reductor. Para producir el producto intermedio reductor, la concentracion de hidrocarburos ha de hacerse superior a este lfmite inferior X. En este caso, se determina si se produce el producto intermedio reductor por la relacion de la concentracion de oxfgeno y la concentracion de hidrocarburo alrededor del NOx* activo, es decir, la relacion aire- combustible (A/F)in. El lfmite superior X de la relacion aire-combustible requerida para producir el producto intermedio reductor se denominara a continuacion la relacion aire-combustible minima demandada.
En el ejemplo mostrado en la figura 10, la relacion aire-combustible minima demandada X pasa a ser rica, por tanto, en este caso, para formar el producto intermedio reductor, la relacion aire-combustible (A/F)in se hace instantaneamente la relacion aire-combustible minima demandada X o menos, es decir, es rica. En contraposicion a esto, en el ejemplo mostrado en la figura 11, la relacion aire-combustible minima demandada X es pobre. En este caso, la relacion aire-combustible (A/F)in se mantiene pobre al tiempo que se reduce periodicamente la relacion aire- combustible (A/F)in para formar el producto intermedio reductor.
En este caso, si la relacion aire-combustible minima demandada X pasa a ser rica o pasa a ser pobre depende de la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. En este caso, el catalizador 13 de
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purificacion de gases de escape, por ejemplo, pasa a ser mas fuerte en fuerza de oxidacion si se aumenta la cantidad portada del metal 51 precioso y pasa a ser mas fuerte en fuerza de oxidacion si se refuerza la acidez. Por tanto, la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape cambia debido a la cantidad portada del metal 51 precioso o la fuerza de la acidez.
Ahora, si se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una gran fuerza de oxidacion, tal como se muestra en la figura 11, si se mantiene la relacion aire-combustible (A/F)in pobre mientras se disminuye periodicamente la relacion aire-combustible (A/F)in, los hidrocarburos acaban oxidandose por completo cuando se reduce la relacion aire-combustible (A/F)in. Como resultado, el producto intermedio reductor ya no puede producirse. En contraposicion a esto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una gran fuerza de oxidacion, tal como se muestra en la figura 10, si se hace la relacion aire-combustible (A/F)in periodicamente rica, cuando la relacion aire-combustible (A/F)in se hace rica, los hidrocarburos se oxidaran parcialmente, sin oxidarse por completo, es decir, los hidrocarburos se reformaran, por consiguiente se producira el producto intermedio reductor. Por tanto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una gran fuerza de oxidacion, la relacion aire-combustible minima demandada X ha de hacerse rica.
Por otro lado, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion debil, tal como se muestra en la figura 11, si se mantiene la relacion aire-combustible (A/F)in pobre mientras se disminuye periodicamente la relacion aire-combustible (A/F)in, los hidrocarburos se oxidaran parcialmente sin oxidarse por completo, es decir, los hidrocarburos se reformaran y por consiguiente se producira el producto intermedio reductor. En contraposicion a esto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion debil, tal como se muestra en la figura 10, si se hace la relacion aire-combustible (A/F)in periodicamente rica, se escapara una gran cantidad de hidrocarburos del catalizador 13 de purificacion de gases de escape sin oxidarse y por consiguiente la cantidad de hidrocarburos que se desperdicia aumentara. Por tanto, cuando se usa un catalizador 13 de purificacion de gases de escape con una fuerza de oxidacion debil, la relacion aire-combustible minima demandada X tiene que hacerse pobre.
Es decir, se aprende que la relacion aire-combustible minima demandada X, tal como se muestra en la figura 12, tiene que reducirse cuanto mas grande es la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. De este modo la relacion aire-combustible minima demandada X pasa a ser pobre o rica debido a la fuerza de oxidacion del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. A continuacion, tomando como ejemplo el caso en el que la relacion aire-combustible minima demandada X es rica, se explicara la amplitud del cambio en la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape y el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Ahora, si la relacion aire-combustible base (A/F)b pasa a ser mas grande, es decir, si la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos pasa a ser mas alta, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos requerida para hacer la relacion aire-combustible (A/F)in la relacion aire-combustible minima demandada X o menos aumenta y junto con esto tambien aumenta el exceso de cantidad de hidrocarburos que no contribuyeron a la produccion del producto intermedio reductor. En este caso, para eliminar bien el NOx, tal como se explico anteriormente, es necesario hacer que el exceso de hidrocarburos se oxide. Por tanto, para eliminar el NOx bien, cuanto mayor es la cantidad de exceso de hidrocarburos, mayor es la cantidad de oxfgeno que se requiere.
En este caso, si se aumenta la concentracion de oxfgeno en los gases de escape, puede aumentarse la cantidad de oxfgeno. Por tanto, para eliminar el NOx bien, cuando la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos es alta, es necesario aumentar la concentracion de oxfgeno en los gases de escape despues de alimentar los hidrocarburos. Es decir, cuanto mayor es la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos, mayor ha de hacerse la amplitud de la concentracion de hidrocarburos.
La figura 13 muestra la relacion entre la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos y la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos cuando se obtiene la misma tasa de purificacion de NOx. Para obtener la misma tasa de purificacion de NOx, a partir de la figura 13, se aprende que cuanto mayor es la concentracion de oxfgeno en los gases de escape antes de que se alimenten los hidrocarburos, mayor ha de hacerse la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos. Es decir, para obtener la misma tasa de purificacion de NOx, cuanto mayor es la relacion aire-combustible base (A/E)b, mayor ha de hacerse la amplitud AT de la concentracion de hidrocarburos. En otras palabras, para eliminar el NOx bien, cuanto menor es la relacion aire- combustible base (A/F)b, mas puede reducirse la amplitud AT de la concentracion de hidrocarburos.
A este respecto, la relacion aire-combustible base (A/F)b pasa a ser la mas baja en el momento de una operacion de aceleracion. En este momento, si la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos es de aproximadamente 200 ppm, es posible eliminar el NOx bien. La relacion aire-combustible base (A/F)b es normalmente mas grande que el tiempo de la operacion de aceleracion. Por tanto, tal como se muestra en la figura 14, si la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos es de 200 ppm o mas, puede obtenerse una excelente tasa de purificacion de NOx.
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Por otro lado, se aprende que cuando la relacion aire-combustible base (A/F)b es la mas alta, si se hace la amplitud AH de la concentracion de hidrocarburos 10000 ppm aproximadamente, se obtiene una excelente tasa de purificacion de NOx. Por tanto, en la presente invencion, el intervalo predeterminado de la amplitud de la concentracion de hidrocarburos se hace de 200 ppm a 10000 ppm.
Ademas, si el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos se hace mas largo, la concentracion de oxfgeno alrededor del NOx* activo se hace mas alta en el tiempo desde despues de alimentarse los hidrocarburos hasta cuando los hidrocarburos se alimentan de nuevo. En este caso, si el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos se hace mas largo de aproximadamente 5 segundos, la mayona del NOx* activo empieza a absorberse en forma de nitratos dentro de la capa 53 basica. Por tanto, tal como se muestra en la figura 15, si el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos se hace mas largo de aproximadamente 5 segundos, la tasa de purificacion de NOx cae. Por tanto, el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos ha de hacerse de 5 segundos o menos.
Por otro lado, si el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos se hace de aproximadamente 0,3 segundos o menos, los hidrocarburos alimentados empiezan a acumularse sobre la superficie de flujo de gases de escape del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, por tanto, tal como se muestra en la figura 15, si el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos pasa a ser aproximadamente 0,3 segundos o menos, la tasa de purificacion de NOx disminuye. Por tanto, en la presente invencion, el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos se hace de desde 0,3 segundos hasta 5 segundos.
Ahora, en la presente invencion, cambiando la cantidad de inyeccion de hidrocarburos y los tiempos de inyeccion desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, se controlan la amplitud AH y el periodo de vibracion AT de la concentracion de hidrocarburos a los valores optimos segun el estado de funcionamiento del motor. En este caso, en esta realizacion de la presente invencion, la cantidad de alimentacion de hidrocarburos W que puede proporcionar la amplitud optima AH de la concentracion de hidrocarburos se almacena como funcion de la cantidad de inyeccion Q desde el inyector 3 de combustible y la velocidad del motor N en forma de un mapa tal como se muestra en la figura 16A por adelantado en la ROM 32. Ademas, la amplitud de vibracion optima AT de la concentracion de hidrocarburos, es decir, el periodo de inyeccion AT de los hidrocarburos, se almacena de manera similar como funcion de la cantidad de inyeccion Q y la velocidad del motor N en forma de mapa tal como se muestra en la figura 16B por adelantado en la rOm 32.
A continuacion, haciendo referencia a de la figura 17A a la figura 19, se explicara en detalle un metodo de purificacion de NOx en el caso en el que se hace que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como catalizador de almacenamiento de NOx. El metodo de purificacion de NOx en el caso en el que se hace que el catalizador 13 de purificacion de gases de escape funcione como un catalizador de almacenamiento de NOx de este modo se denominara a continuacion como el segundo metodo de purificacion de NOx.
En este segundo metodo de purificacion de NOx, tal como se muestra en la figura 17A, cuando la cantidad de NOx almacenado de NOx que esta almacenado en la capa 53 basica supera una cantidad permisible predeterminada MAX, la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace rica temporalmente. Si la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape se hace rica, el NOx que estaba almacenado en la capa 53 basica cuando la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape era pobre se libera de la capa 53 basica todo de una vez y se reduce. Debido a esto, se elimina el NOx.
Esta cantidad de NOx almacenado, por ejemplo, se calcula a partir de la cantidad de NOx que se expulsa desde el motor. En esta realizacion segun la presente invencion, la cantidad de NOx expulsado NOXA de NOx que se expulsa del motor por unidad de tiempo se almacena como funcion de la cantidad de inyeccion Q y la velocidad del motor N en forma de un mapa tal como se muestra en la figura 17B por adelantado en la ROM 32. La cantidad de NOx almacenado se calcula a partir de esta cantidad de NOx expulsado NOXA. En este caso, tal como se explico anteriormente, el periodo en el cual la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape se hace rica es de habitualmente 1 minuto o mas.
En este segundo metodo de purificacion de NOx, tal como se muestra en la figura 18, el inyector 3 de combustible inyecta combustible adicional WR al interior de la camara 2 de combustion ademas del combustible para uso de combustion Q de modo que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace rica. Observese que, en la figura 18, la abscisa indica el angulo del ciguenal. Este combustible adicional WR se inyecta en un momento en el que se quemara, pero no aparecera como salida del motor, es decir, ligeramente antes de ATDC90° despues del centro de punto muerto de compresion. Esta cantidad de combustible WR se almacena como funcion de la cantidad de inyeccion Q y la velocidad del motor N en forma de un mapa tal como se muestra en la figura 19 por adelantado en la ROM 32. Evidentemente, en este caso, tambien es posible aumentar la cantidad de alimentacion de hidrocarburos procedente de la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos para hacer rica la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases
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A este respecto, para usar el primer metodo de purificacion de NOx para eliminar NOx, incluso cuando la concentracion de NOx en los gases de escape es baja, ha de alimentarse al menos una determinada cantidad de hidrocarburos en un corto periodo. Por tanto, cuando la concentracion de NOx de los gases de escape es baja, la eficiencia de purificacion de NOx pasa a ser mala. En contraposicion a esto, en el segundo metodo de purificacion de NOx, cuando la concentracion de NOx en los gases de escape es baja, el tiempo hasta que la cantidad de NOx almacenado alcanza el valor permisible MAX pasa a ser mas largo, de modo que el periodo para hacer rica la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape pasa a ser tambien mas largo y, por consiguiente, la eficiencia de purificacion de NOx no se hace particularmente peor. Por tanto, cuando la concentracion de NOx en los gases de escape es baja, puede decirse que es preferible el uso del segundo metodo de purificacion de NOx en lugar del primer metodo de purificacion de NOx. Es decir, cual del primer metodo de purificacion de NOx y el segundo metodo de purificacion de NOx debe usarse cambia en el estado de funcionamiento del motor.
Ahora, tal como se explico anteriormente, cuando se usa el primer metodo de purificacion de NOx para la accion de purificacion de NOx, tal como se muestra en la figura 6A, el producto intermedio reductor R-NCO o R-NH2 reacciona con el NOx* activo para formar N2, CO2, y H2O. Sin embargo, en la practica, no todo el producto intermedio reductor reacciona con el NOx* activo para formar N2, CO2, y H2O. Parte del producto intermedio reductor se expulsa tal como esta o en forma de un producto intermedio que contiene nitrogeno derivado de ese producto intermedio reductor procedente del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. En esta realizacion segun la presente invencion, en este momento, el producto intermedio que contiene nitrogeno principal que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape es la hidroxilamina NH2OH.
A este respecto, si el producto intermedio que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape cambia a NOx en la fase gaseosa, y si esta dispuesto un catalizador que tiene una funcion de oxidacion aguas abajo del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, el producto intermedio que contiene nitrogeno que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape cambia a NOx en este catalizador. Ademas, incluso cuando el producto intermedio reductor se expulsa tal como es desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, este producto intermedio reductor cambia a NOx en la fase gaseosa o en el catalizador. Como resultado, la tasa de purificacion de NOx termina cayendo.
Es decir, en el sistema de purificacion de gases de escape, en el momento del funcionamiento del motor, para reducir el NOx que esta contenido en los gases de escape en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, si se hace vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro del intervalo predeterminado de amplitud AH y dentro del intervalo predeterminado de periodo AT, el producto intermedio que contiene nitrogeno que se produce en el proceso de reduccion de NOx se expulsa del catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Por tanto, en la presente invencion, se proporciona un catalizador de adsorcion de NOx de producto intermedio para la adsorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx expulsado en este momento, tal como se muestra en la figura 1, aguas abajo del catalizador 13 de purificacion de gases de escape en el interior del conducto de escape del motor.
En este catalizador 15 de adsorcion de NOx/producto intermedio, su portador de catalizador porta un metal con una fuerza de oxidacion menor que un metal precioso. En esta realizacion segun la presente invencion, el portador de catalizador del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio esta compuesto por alumina o zeolita, mientras que el metal que se porta sobre este portador de catalizador esta compuesto por al menos un metal de transicion seleccionado de plata Ag, sobre Cu, hierro Fe, vanadio V, molibdeno Mo, cobalto Co, mquel Ni y manganeso Mn.
Este catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio adsorbe el producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx cuando la temperatura de catalizador es baja. Se provoca la desorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx adsorbido del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio cuando la temperatura de catalizador pasa a ser una temperatura de inicio de desorcion de mas o menos 400°C o mas.
A este respecto, en la realizacion mostrada en la figura 1, el catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio esta dispuesto bajo el suelo de un vehuculo lejos del cuerpo 1 de motor. Por tanto, la temperatura de este catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio se mantiene normalmente a una baja temperatura. Por tanto, el producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx que se expulsa del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se adsorbe normalmente en el catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio, por tanto el producto intermedio que contiene nitrogeno y NOx nunca se expulsan a la atmosfera.
Sin embargo, hay un lfmite a la capacidad de adsorcion del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio. Por tanto, antes de que la capacidad de adsorcion del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio alcance ese lfmite, es necesario hacer que se provoque la desorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx adsorbido del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio. En este caso, si se hace aumentar la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio, puede provocarse la desorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx del catalizador 15 de adsorcion de NOx de
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producto intermedio.
Por otro lado, la mayona de los hidrocarburos que se alimentan desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos se usa para consumir el oxfgeno en los gases de escape. Es decir, la mayona de los hidrocarburos que se alimentan desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos se oxidan en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Por tanto, el calor de reaccion de oxidacion de los hidrocarburos se usa para hacer que aumente la temperatura de gases de escape, mientras esta accion de aumento de la temperatura de gases de escape se usa para hacer que aumente la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio.
De este modo, si se alimentan los hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio aumenta. Es decir, mediante la alimentacion de hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, es posible hacer que aumente la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio. En este caso, en este momento, es preferible usar los hidrocarburos alimentados para eliminar el NOx que esta contenido en los gases de escape en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Por tanto, en la presente invencion, cuando se provoca la desorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx que esta adsorbido en el catalizador 15 de adsorcion de NOx/producto intermedio, la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx/producto intermedio se aumenta mediante el calor de reaccion de oxidacion de los hidrocarburos mientras que se hace vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape dentro del intervalo predeterminado de amplitud y dentro del intervalo predeterminado de periodo.
A continuacion, el procesamiento de purificacion de NOx en su totalidad se explicara a la vez que se hace referencia a la figura 21 que muestra una realizacion del control de elevacion de temperatura de este catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio. Esta figura 21 muestra la cantidad de alimentacion de hidrocarburos W desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos, la cantidad de inyeccion WRA de combustible adicional desde el inyector 3 de combustible, el cambio en la concentracion de NOx VD que muestra la concentracion de producto intermedio que contiene nitrogeno y NOx expulsados desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape, el cambio en la cantidad de adsorcion ZNOX del producto intermedio que contiene nitrogeno y NOx que se adsorben en el catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio, y el cambio de la temperatura de catalizador TC del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio. Observese que, esta figura 21 muestra el caso en el que el primer metodo de purificacion de NOx se usa para realizar la accion de purificacion de NOx.
Ahora, el producto intermedio que contiene nitrogeno que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape se detecta como NOx mediante el sensor 25 de concentracion de NOx. Por tanto, la concentracion de NOx VD en la figura 21 muestra la concentracion de NOx que se detecto mediante este sensor 25 de concentracion de NOx. El producto VDGA de esta concentracion de NOx VD y la cantidad de gases de escape por unidad de tiempo, es decir, la cantidad de aire de admision GA por unidad de tiempo expresa la cantidad del producto intermedio que contiene nitrogeno y NOx que se expulsan desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo. La cantidad de adsorcion ZNOX de producto intermedio que contiene nitrogeno y NOx al catalizador 15 de adsorcion de NOx/producto intermedio mostrada en la figura 21 se calcula anadiendo acumulativamente esta cantidad VD GA.
Por otro lado, en la cantidad de adsorcion de NOx ZNOX de la figura 21, SX indica la cantidad de adsorcion de NOx admisible. En la temperatura de catalizador TC de la figura 21, la temperatura objetivo muestra la temperatura objetivo de aumento de temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio que es ligeramente mayor que la temperatura de inicio de desorcion de mas o menos 400°C. Tal como se muestra en la figura 21, cuando la temperatura de catalizador TC es baja, la cantidad de adsorcion ZNOX aumenta junto con el paso del tiempo. Antes de que la cantidad de adsorcion ZNOX alcance la cantidad de adsorcion de NOx admisible SX, se realiza la accion de purificacion de NOx mediante el primer metodo de purificacion de NOx.
Por otro lado, si la cantidad de adsorcion ZNOX supera la cantidad de adsorcion de NOx admisible SX, se inicia el control de elevacion de temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio. En este momento, se realiza el control de elevacion de temperatura mediante el aumento de la cantidad de alimentacion de hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos. Si se inicia el control de elevacion de temperatura, la temperatura de catalizador TC aumenta gradualmente.
A continuacion, cuando se hace aumentar la temperatura de catalizador TC hasta la temperatura objetivo, para reducir el producto intermedio que contiene nitrogeno y NOx que se desorben desde el catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio en el catalizador 16 de reduccion, se realiza el control por riqueza que hace que la relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape sea rica. En el ejemplo mostrado en la figura 21, este control por riqueza se realiza mediante la inyeccion de combustible adicional WRA desde el inyector 3 de combustible a la camara 2 de combustion. Esta cantidad de
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inyeccion WRA se almacena como funcion de la cantidad de inyeccion Q desde el inyector 3 de combustible y velocidad del motor N en forma de un mapa mostrado en la figura 20 por adelantado en la ROM 32.
Se continua con este control por riqueza, por ejemplo, durante aproximadamente 10 segundos. En este momento, el NOx que se expulsa desde el motor se reduce en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape o catalizador 16 de reduccion, de modo que se detiene la accion de purificacion de NOx mediante la alimentacion de hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos. Cuando se termina el control por riqueza, se inicia de nuevo la accion de purificacion de NOx mediante el primer metodo de purificacion de NOx.
A continuacion, haciendo referencia a las figuras 22A, 22B, 23A y 23B que muestran los cambios en la cantidad de inyeccion de hidrocarburos W desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos y la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, se explicara un poco mas en detalle el control de elevacion de temperatura mostrado en la figura 21. Observese que estas figuras 22A, 22B, 23A y 23B muestran la cantidad de inyeccion W y la relacion aire-combustible (A/F)in en el mismo estado de funcionamiento del motor.
La figura 22A muestra los cambios en la cantidad de inyeccion de hidrocarburos W y la relacion aire-combustible (A/F)in cuando se esta usando la primera accion de purificacion de NOx para la accion de purificacion de NOx. Por otro lado, la figura 22B muestra los cambios en la cantidad de inyeccion de hidrocarburos W y la relacion aire- combustible (A/F)in cuando no se considera la eliminacion de NOx y se considera unicamente la elevacion de temperatura. En el presente documento, se explicara el metodo de calculo de la cantidad de alimentacion de hidrocarburos requerida para la elevacion de temperatura.
Es decir, la cantidad de alimentacion WQ de hidrocarburos por unidad de tiempo requerida para hacer que aumente la temperatura de catalizador TC a la temperatura objetivo se expresa mediante la siguiente formula en la que “C” es una constante.
WQ = C(temperatura objetivo - temperatura de gases de escape)tasa de flujo de gases de escape
Es decir, la cantidad de calor generado por la reaccion de oxidacion de los hidrocarburos es proporcional a la cantidad de alimentacion WQ de hidrocarburos por unidad de tiempo. La cantidad de calor generado requerido para hacer que aumente la temperatura de gases de escape a la temperatura objetivo es proporcional a la diferencia de temperatura entre la temperatura objetivo y la temperatura de gases de escape actual y es proporcional a la cantidad de flujo de los gases de escape. Por tanto, la cantidad de alimentacion WQ de hidrocarburos por unidad de tiempo requerida para hacer que la temperatura de catalizador TC aumente hasta la temperatura objetivo se expresa mediante la formula anterior.
En este caso, como cantidad de flujo de los gases de escape, es posible usar la cantidad de aire de admision GA detectada por el detector 8 de cantidad de aire de admision. La temperatura de gases de escape puede detectarse por el sensor 26 de temperatura. Por tanto, la cantidad de alimentacion WQ de hidrocarburos por unidad de tiempo puede calcularse a partir del valor de salida del detector 8 de cantidad de aire de admision y el valor de salida del sensor 26 de temperatura. En este caso, existen innumerables combinaciones de la cantidad de inyeccion W y el periodo de inyeccion que satisfacen la cantidad de alimentacion WQ calculada de hidrocarburos por unidad de tiempo.
La figura 22B muestra el caso de reducir la cantidad de inyeccion W y acortar el periodo de inyeccion a la vez que se satisface esta cantidad de alimentacion WQ calculada. En este caso, la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape no disminuye hasta la relacion aire-combustible minima demandada X, por tanto, puede hacerse que la temperatura de catalizador TC aumente hasta la temperatura objetivo, pero no se realiza ninguna accion de purificacion de NOx en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Sin embargo, en este caso, es preferible determinar la cantidad de inyeccion W y el periodo de inyeccion de modo que se realiza la accion de purificacion de NOx mediante el primer metodo de purificacion de NOx.
Por tanto, en esta realizacion segun la presente invencion, cuando se hace que aumente la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio, la cantidad de inyeccion W y el periodo de inyeccion se determinan basandose en la cantidad de alimentacion WQ calculada de hidrocarburos por unidad de tiempo de modo que la temperatura de catalizador TC se aumenta hasta la temperatura objetivo a la vez que se realiza la accion de purificacion de NOx mediante el primer metodo de purificacion de NOx. Los cambios en la cantidad de inyeccion W y la relacion aire-combustible (A/F)in en este momento se muestran en la figura 23A.
Con respecto a esto, dicho de otro modo, en esta realizacion segun la presente invencion, la amplitud y el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos cuando se hace que aumente la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio se determinan basandose en la cantidad de alimentacion WQ de hidrocarburos por unidad de tiempo calculada dentro del intervalo predeterminado anterior en el que puede realizarse el primer metodo de purificacion de NOx. Expresando esto de manera mas completa, en esta realizacion segun la presente invencion, la amplitud y el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos cuando se
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hace que aumente la temperatura del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio se determinan dentro del intervalo predeterminado mencionado anteriormente basandose en la cantidad de hidrocarburos necesaria para hacer que la temperatura TC del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio aumente hasta la temperatura objetivo.
En la realizacion mostrada en la figura 23A, se hace que la cantidad de inyeccion W sea la misma que la cantidad de inyeccion W en el caso mostrado en la figura 22A, es decir, cuando esta usandose el primer metodo de purificacion de NOx para la accion de purificacion de NOx, y el periodo de inyeccion se hace mas corto que el caso mostrado en la figura 22A.
Por otro lado, por ejemplo, si, en el estado en el que esta realizandose el segundo metodo de purificacion de NOx y una gran cantidad de NOx se almacena en la capa 53 basica, el segundo metodo de purificacion de NOx se cambia a, en este momento, la tasa de purificacion de NOx en la que disminuira enormemente el catalizador 13 de purificacion de gases de escape.
Por tanto, en esta realizacion segun la presente invencion, cuando la tasa de purificacion de NOx RD por el catalizador 13 de purificacion de gases de escape disminuye hasta una tasa de purificacion admisible predeterminada RX o menor, tal como se muestra en la figura 23B, la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape se hace muy rica temporalmente para liberar el NOx que se almacena en el catalizador 13 de purificacion de gases de escape. Debido a esto, en la accion de purificacion de NOx realizada posteriormente mediante el primer metodo de purificacion de NOx, se asegura una buena tasa de purificacion de NOx. Observese que, en este caso, es posible inyectar combustible adicional WR al interior de la camara 3 de combustion para hacer que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape sea rica temporalmente.
Observese que la tasa de purificacion de NOx RD puede encontrarse a partir de la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo y la cantidad de NOx que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo. En este caso, para la cantidad de NOx que fluye al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo, puede usarse el valor NOXA del mapa mostrado en la figura 17B. La cantidad de NOx que se expulsa desde el catalizador 13 de purificacion de gases de escape por unidad de tiempo, tal como se ha explicado anteriormente, puede encontrarse a partir del producto VD GA de la concentracion de NOx VD detectada por el sensor 25 de concentracion de NOx y la cantidad de aire de admision GA. Por tanto, a partir de estos valores NOXA y VD GA, la tasa de purificacion de NOx RD (=(NOXA-VD GA)/NOXA)
A continuacion, haciendo referencia a la figura 24, se explicara la rutina de control de purificacion de NOx. Observese que la rutina mostrada en la figura 24 se ejecuta mediante la interrupcion a intervalos constantes.
Haciendo referencia a la figura 24, en primer lugar, se determina si la tasa de purificacion de NOx RD (=NOXA- VD GA)/NOXA) por el catalizador 13 de purificacion de gases de escape es menor que una tasa de purificacion admisible predeterminada RX. Cuando la tasa de purificacion de NOx RD es mayor que la tasa de purificacion admisible RX, la rutina continua a la etapa 61 en la que se determina si esta realizandose un control por riqueza en el control de elevacion de temperatura. Si no esta realizandose un control por riqueza, la rutina continua a la etapa 62 en la que se determina si esta realizandose un control de elevacion de temperatura. Cuando no esta realizandose un control de elevacion de temperatura, la rutina continua a la etapa 63 en la que, a partir de la concentracion de NOx VD detectada por el sensor 25 de concentracion de NOx y la cantidad de aire de admision GA, se calcula la cantidad de adsorcion de NOx ENOX al catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio basandose en la siguiente formula.
ENOX^ ENOX+VDGA
A continuacion, en la etapa 64, se determina si la cantidad de adsorcion de NOx ENOX supera la cantidad de adsorcion de NOx admisible SX. Cuando ENOX<SX, la rutina continua a la etapa 65 en la que la cantidad de inyeccion W y el periodo de inyeccion AT se calculan a partir de los mapas mostrados en la figura 16A y la figura 16b. Basandose en estos, se inyectan hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos. En este momento, se realiza el procesamiento de purificacion de NOx mediante el primer metodo de purificacion de NOx.
En contraposicion a esto, cuando se determina en la etapa 64 que ENOX>SX, la rutina continua a la etapa 66 en la que se inicia el control de elevacion de temperatura. Cuando se inicia el control de elevacion de temperatura, en el siguiente ciclo de procesamiento, la rutina salta de la etapa 62 a la etapa 66. En la etapa 66, se determina si la temperatura TC del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio supera la temperatura objetivo. Cuando TC<temperatura objetivo, la rutina continua a la etapa 67 en la que se usa la siguiente formula como base para calcular la cantidad de alimentacion WQ de hidrocarburos por unidad de tiempo requerida para hacer que la temperatura de catalizador TC aumente hasta la temperatura objetivo.
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WQ = C(temperatura objetivo -temperatura de gases de escape)tasa de flujo de gases de escape
A continuacion, en la etapa 68, la cantidad de inyeccion W se calcula a partir del mapa mostrado en la figura 16A. A continuacion, en la etapa 69, se usa esta cantidad de inyeccion W como base para calcular el periodo de inyeccion AT que satisface la cantidad de alimentacion WG de hidrocarburos por unidad de tiempo. A continuacion, en la etapa 70, se alimentan hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos con la cantidad de inyeccion W y los tiempos de inyeccion AT. En este momento, la temperatura TC del catalizador 15 de adsorcion de NOx de producto intermedio se aumenta a la vez que se realiza la accion de purificacion de NOx mediante el primer metodo de purificacion de NOx.
A continuacion, cuando se determina en la etapa 66 que TC>temperatura objetivo, la rutina continua a la etapa 71 en la que se inicia el control por riqueza. Cuando se inicia el control por riqueza, en el siguiente ciclo de procesamiento, la rutina salta de la etapa 61 a la etapa 71. En la etapa 71, la cantidad de combustible adicional WRA se calcula a partir del mapa mostrado en la figura 20, a continuacion, en la etapa 72, se inyecta combustible adicional desde el inyector 3 de combustible con la cantidad de combustible WRA durante un periodo de tiempo predeterminado.
Por otro lado, cuando se determina en la etapa 60 que la tasa de purificacion de NOx RD cae por debajo de la tasa de purificacion admisible RX, la rutina continua a la etapa 73 en la que la cantidad de combustible adicional WR se calcula a partir del mapa mostrado en la figura 19. A continuacion, en la etapa 74, se inyecta combustible adicional desde un inyector 3 de combustible mediante la cantidad de combustible WR. Por supuesto, en este caso, en lugar de inyectar combustible adicional desde el inyector 3 de combustible, tambien es posible inyectar hidrocarburos desde la valvula 17 de alimentacion de hidrocarburos para hacer que la relacion aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificacion de gases de escape sea rica.
Observese que, como otra realizacion, en el conducto de escape del motor aguas arriba del catalizador 13 de purificacion de gases de escape, puede disponerse un catalizador de oxidacion para reformar los hidrocarburos.
Lista de numeros de referencia
4 colector de admision
5 colector de escape
7 turbocompresor de escape
12 tubena de escape
13 catalizador de purificacion de gases de escape
15 catalizador de adsorcion de NOx de producto intermedio 17 valvula de alimentacion de hidrocarburos

Claims (6)

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30 2.
35
3.
40
45
4.
50
5.
55
60
6.
7.
REIVINDICACIONES
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna en el que un catalizador (13) de purificacion de gases de escape esta dispuesto en el interior de un conducto de escape del motor para hacer reaccionar el NOx contenido en los gases de escape e hidrocarburos reformados, una superficie de flujo de gases de escape del catalizador (13) de purificacion de gases de escape porta un catalizador (51, 52) de metales preciosos y una parte (24, 54) de superficie de flujo de gases de escape basica esta formada alrededor de los catalizadores (51, 52) de metales preciosos, reduciendo el catalizador (13) de purificacion de gases de escape el NOx que esta contenido en los gases de escape si se hace vibrar una concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo y aumentando en cuanto a cantidad de almacenamiento de NOx que esta contenido en los gases de escape si el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos se hace mas largo que el intervalo predeterminado, en el momento del funcionamiento del motor, para reducir el NOx que esta contenido en los gases de escape en el catalizador (13) de purificacion de gases de escape, la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape se hace vibrar dentro de dicho intervalo predeterminado de amplitud y dentro de dicho intervalo predeterminado de periodo, un catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio esta dispuesto en el interior del conducto de escape del motor aguas abajo del catalizador (13) de purificacion de gases de escape para adsorber un producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx que se produce en un proceso de reduccion de NOx en este momento y se expulsa desde el catalizador (13) de purificacion de gases de escape, y, cuando se produce la desorcion del producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx que se adsorbe en el catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio, se hace que aumente la temperatura del catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio mediante un calor de reaccion de oxidacion de los hidrocarburos a la vez que se hace vibrar la concentracion de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape dentro de dicho intervalo predeterminado de amplitud y dentro de dicho intervalo predeterminado de periodo.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que la amplitud y el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos cuando se hace que aumente la temperatura de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio se determinan dentro de dichos intervalos predeterminados basandose en una cantidad de hidrocarburos requerida para hacer que una temperatura del catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio aumente hasta una temperatura objetivo.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 2, en el que se calcula una cantidad de alimentacion de hidrocarburos por unidad de tiempo requerida para hacer que la temperatura de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio aumente hasta la temperatura objetivo y se determinan la amplitud y el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos cuando se hace que aumente la temperatura de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio dentro de dichos intervalos predeterminados basandose en una cantidad calculada de alimentacion de hidrocarburos por unidad de tiempo.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que un catalizador (16) de reduccion esta dispuesto en el interior del conducto de escape del motor aguas abajo de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio y en el que cuando la temperatura de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio se aumenta hasta la temperatura objetivo, se hace que una relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape sea rica para reducir un producto intermedio que contiene nitrogeno o NOx de desorcion.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que cuando una tasa de purificacion de NOx por dicho catalizador (13) de purificacion de gases de escape disminuye hasta una tasa de purificacion admisible predeterminada o menor, se hace que una relacion aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape sea temporalmente rica para liberar el NOx almacenado en el catalizador (13) de purificacion de gases de escape.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que un portador de catalizador de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio porta un metal con una fuerza de oxidacion menor que un metal precioso.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de
5
10
15
20
25
30
combustion interna segun la reivindicacion 6, en el que el metal que porta el portador de catalizador de dicho catalizador (15) de adsorcion de NOx de producto intermedio es al menos un metal de transicion seleccionado de plata Ag, cobre Cu, hierro Fe, vanadio V, molibdeno Mo, cobalto Co, mquel Ni y manganeso Mn.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de
combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que cuando la concentracion de hidrocarburos que
fluyen al interior del catalizador (13) de purificacion de gases de escape se hace vibrar dentro de dicho intervalo predeterminado de amplitud y dentro de dicho intervalo predeterminado de periodo, el NOx contenido en los gases de escape e hidrocarburos reformados reacciona para formar un producto intermedio reductor que contiene nitrogeno e hidrocarburos en el catalizador (13) de purificacion de gases de escape, el NOx se reduce mediante una accion de reduccion de un producto intermedio reductor producido, dicho producto intermedio que contiene nitrogeno se deriva de dicho producto intermedio reductor y el periodo de vibracion de la concentracion de hidrocarburos es un periodo de vibracion necesario para la produccion continuada del producto intermedio reductor.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de
combustion interna segun la reivindicacion 8, en el que el periodo de vibracion de la concentracion de
hidrocarburos esta entre 0,3 segundos y 5 segundos.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que dicho catalizador (51, 52) de metales preciosos esta compuesto por platino Pt y al menos uno de rodio Rh y paladio Pd.
Metodo de purificacion de NOx de un sistema de purificacion de gases de escape de un motor de combustion interna segun la reivindicacion 1, en el que una capa (53) basica que contiene un metal alcalino, un metal alcalinoterreo, una tierra rara o un metal que puede donar electrones al NOx esta formada en la superficie de flujo de gases de escape del catalizador (13) de purificacion de gases de escape y en el que una superficie de dicha capa (53) basica forma dicha parte (24, 54) de superficie de flujo de gases de escape basica.
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