BRPI0812457B1 - Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna - Google Patents
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Abstract
aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna a invenção refere-se a um aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna, em que a regeneração de um filtro e a purificação de nox (óxido de nitrogênio) são tornadas compatíveis entre si, enquanto há a supressão de um excesso de hc (hidrocarboneto). o aparelho inclui uma primeira unidade de purificação de gás de descarga para a purificação de nox, uma segunda unidade de purificação de gás de descarga disposta em série com a primeira unidade de purificação de gás de descarga para a coleta de mp (matéria particulada), um meio de suprimento de hc para o suprimento de hc para a primeira unidade de purificação de gás de descarga e para a segunda unidade de purificação de gás de descarga, respectivamente, e um meio de decisão de prioridade para decidir a prioridade entre o suprimento de hc para a primeira unidade de purificação de gás de descarga e o suprimento de hc para a segunda unidade de purificação de gás de descarga, em que uma quantidade de hc a ser suprida para a unidade de menor prioridade é menor quando uma solicitação de suprimento de hc para a primeira unidade de purificação de gás de descarga e uma solicitação de suprimento de hc para a segunda unidade de purificação de gás de descarga se sobrepõem uma à outra do que quando as solicitações de suprimento de hc não se sobrepõem entre si.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] É conhecida uma técnica na qual um catalisador para a redução de armazenamento de NOx (óxido de nitrogênio) (doravante simplesmente referido como catalisador de NOx) é disposto em uma passagem de descarga para um motor de combustão interna. O catalisador de NOx tem a função de absorver o NOx no gás de descarga quando a concentração de oxigênio do gás de descarga que flui para dentro do catalisador de NOx é elevada, e de reduzir o NOx absorvido no catalisador de NOx quando a concentração de oxigênio do gás de descarga aspirado diminui ou quando existe um agente redutor.
[003] Além disso, um componente de enxofre contido no combustível é também absorvido ao catalisador de NOx, similar a um NOx. O componente de enxofre absorvido desta maneira torna-se mais difícil de ser liberado que o NOx, e de ser acumulado no catalisador de NOx. A isso se chama envenenamento por enxofre. A taxa de purificação de NOx do catalisador de NOx diminui em função desse envenenamento por enxofre, sendo, portanto, necessário se realizar um processo de recuperação do envenenamento por enxofre de modo a recuperar o catalisador de NOx do envenenamento por enxofre em um momento adequado. Este processo de recuperação de envenenamento por enxofre é feito por meio do aumento da temperatura do catalisador de NOx e pela passagem do gás de descarga de uma razão ar/combustível estequiométrica ou de uma razão ar/combustível rica para o catalisador de NOx. Por exemplo, ao se adicionar o catalisador
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2/50 de NOx, o combustível reagirá com o catalisador de NOx, provocando o aumento da temperatura do catalisador de NOx. Da mesma forma, ao se adicionar ao catalisador de NOx em uma condição tal de modo a controlar a razão ar/combustível do gás de descarga em uma razão ar/combustível rica, o envenenamento por enxofre poderá ser recuperado.
[004] É também conhecida uma técnica na qual um filtro de particulados (doravante simplesmente referido como filtro), que carrega um catalisador com capacidade de oxidação ou tem um catalisador com capacidade de oxidação disposto em um lado a montante, é provido para a coleta da matéria particulada (doravante referida como MP) de um gás de descarga. Quando a quantidade de matéria MP coletada no filtro atinge um volume predeterminado, é suprida um agente redutor ao catalisador tendo capacidade de oxidação, de modo que a temperatura do filtro aumente no sentido de remover a matéria MP do mesmo através da oxidação. A remoção da matéria do filtro desta maneira é chamada de regeneração do filtro. Em seguida, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é chamado de regeneração de S, e a remoção da matéria MP por meio de sua oxidação é chamada de regeneração de matéria MP.
[005] Além disso, é também conhecida uma técnica que é provida com uma válvula de adição de HC (hidrocarboneto), um catalisador de oxidação, um filtro de particulados, uma válvula de adição de HC, um catalisador para a redução de armazenamento de NOx, e um catalisador para a redução seletiva de NOx em uma passagem de descarga de um lado a montante da mesma para um lado a jusante da mesma (vide, por exemplo, o primeiro documento de patente).
[006] Primeiro Documento de Patente: Documento publicado No
2006-512529, traduzido do japonês.
[007] A US 2003/140622 A1 descreve um aparelho de purificação
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3/50 de gás de descarga para um motor de combustão interna. O aparelho para purificação de gás de descarga compreende uma primeira unidade de purificação de gás de descarga que tem a função de purificar NOX e uma segunda unidade de purificação de gás de descarga que é disposta em série com a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e tem uma função para coletar material particulado em um gás de exaustão. São fornecidos meios de fornecimento para fornecimento de gás reformado na referida primeira unidade de purificação de gás de descarga e na referida segunda unidade de purificação de gás de descarga, respectivamente, para fornecer gás reformado à referida primeira unidade de purificação de gás de descarga e à referida segunda unidade de purificação de gás de descarga.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO [008] No caso em que as regenerações da matéria MP e de S se sobrepõem uma à outra, quando HC é adicionada a partir de uma válvula de adição de HC a montante e a partir de uma válvula de adição de HC a jusante, independentemente uma da outra, haverá o risco de que a quantidade de HC suprida possa se tornar excessivo, de modo que o catalisador não consiga reagir com a quantidade excessiva de HC em uma proporção suficiente, permitindo, assim que HC não reagido seja liberado para a atmosfera ambiente.
[009] A presente invenção foi concebida tendo em vista os problemas acima mencionados, e tem por seu objetivo prover uma técnica que seja capaz de tornar a regeneração de um filtro e a purificação do NOx compatíveis entre si, e ao mesmo tempo eliminar o suprimento excessivo de HC em um aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna.
MEIOS PARA A SOLUÇÃO DOS PROBLEMAS [0010] A fim de atingir o objetivo acima, um aparelho de purifica
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4/50 ção de gás de descarga para um motor de combustão interna, de acordo com a presente invenção, adota o seguinte esquema. Ou seja, um aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna, de acordo com a presente invenção, é caracterizado pelo fato de compreender:
- uma primeira unidade de purificação de gás de descarga tendo a função de purificar NOx;
- uma segunda unidade de purificação de gás de descarga é disposta em série com a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e tem a função de coletar matéria particulada em um gás de descarga;
- meios de suprimento de HC providos na dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e na dita segunda unidade de purificação de gás de descarga, respectivamente, para o suprimento de HC à dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e à dita segunda unidade de purificação de gás de descarga, respectivamente; e
- um meio de decisão de prioridade que decide a prioridade entre o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e o suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga;
- sendo que uma quantidade de HC suprida para uma prioridade mais baixa decidida pelo dito meio de decisão de prioridade se torna menor quando uma solicitação de suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e uma solicitação de suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga se sobrepõem uma à outra, diferente de quando as solicitações de suprimento de HC não se sobrepõem entre si.
[0011] A primeira unidade de purificação de gás de descarga pode conter pelo menos um catalisador para a purificação de NOx, e pode
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5/50 ainda ser combinado com outros catalisadores. Além disso, ao suprir HC para a primeira unidade de purificação de gás de descarga, é possível, por exemplo, se purificar NOx, ou se recuperar a capacidade de purificação do NOx, ou aumentar a capacidade de purificação do NOx. [0012] A segunda unidade de purificação de gás de descarga pode ser uma tendo um catalisador com a capacidade de oxidação feita por um filtro de particulados, ou a mesma pode ser provida com um catalisador com uma capacidade de oxidação disposta em um lado a montante de um filtro de particulados. Ademais, outros catalisadores podem ser combinados com a mesma. Além disso, ao suprir HC para a segunda unidade de purificação de gás de descarga, é possível, por exemplo, se oxidar a matéria particulada coletada pelo filtro de particulados. A primeira unidade de purificação de gás de descarga e a segunda unidade de purificação de gás de descarga são dispostas em série entre si, e, neste caso, nem a primeira e nem a segunda dentre as primeira e segunda unidades de purificação de gás de descarga poderá ser disposta em um lado a montante da outra.
[0013] Além disso, quando chega o momento de suprir HC para a primeira unidade de purificação de gás de descarga ou para a segunda unidade de purificação de gás de descarga, é feita uma correspondente solicitação de suprimento de HC. Quando há uma solicitação de suprimento de HC, outras solicitações são atendidas, o HC é fornecido a partir de um meio de suprimento de HC correspondente.
[0014] A situação na qual uma solicitação de suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e uma solicitação de suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga se sobrepõem uma à outra significa que a solicitação de suprimento de HC para o fornecimento de HC para a primeira unidade de purificação de gás de descarga e a solicitação de suprimento de HC para o fornecimento de HC para a segunda unidade
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6/50 de purificação de gás de descarga são feitas ao mesmo tempo. Neste momento, pelo menos partes das solicitações individuais de suprimento de HC precisam apenas se sobrepor uma à outra.
[0015] A decisão quanto qual das duas solicitações tem a prioridade maior para o fornecimento de HC entre o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e o suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga é feita de acordo com o propósito do fornecimento de HC, co m a temperatura da primeira unidade de purificação de gás de descarga ou da segunda unidade de purificação de gás de descarga, ou com a condição operacional do motor de combustão interna 1.
[0016] Além disso, ao diminuir o volume de HC suprido para uma prioridade menor, o suprimento de HC para uma prioridade maior poderá ser simplesmente realizado. Neste momento, o volume de HC suprido para a prioridade maior ou o momento de suprimento do mesmo poderá ser decidido independentemente do suprimento de HC para a prioridade menor. Por conseguinte, um volume ótimo de HC poderá ser suprido para a prioridade maior.
[0017] Na presente invenção, o dito meio de decisão de prioridade decide que a unidade que forma uma atmosfera redutiva em função do suprimento de HC terá a prioridade maior.
[0018] Aquele que forma uma atmosfera redutiva em função do suprimento de HC poderá ser aquele que precisa formar uma atmosfera redutiva, ou pode ser aquele que cria uma atmosfera redutiva a fim de purificar um gás de descarga, ou aumentar a capacidade de purificação do gás de descarga ou recuperar a capacidade de purificação do gás de descarga. Em outras palavras, ao se suprir HC preferencialmente na suposição de que a unidade que forma uma atmosfera redutiva em função do suprimento de HC tem alta prioridade, torna-se possível aumentar a capacidade de purificação de gás de descarga.
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7/50 [0019] Na presente invenção, o dito meio de decisão de prioridade pode decidir que a unidade na qual o grau de depressão de uma função de purificação de gás de descarga é excessivo sem o suprimento de HC terá uma prioridade maior.
[0020] Neste caso, existe um determinado aparelho de purificação de gás de descarga com capacidade de purificação de gás de descarga que não diminuirá ou abaixará imediatamente, mesmo que o suprimento de HC pare um pouco, dependendo do seu tipo ou espécie. Por outro lado, existe um aparelho cuja capacidade de purificação de gás de descarga diminui imediatamente depois que o suprimento de HC é interrompido. Em outras palavras, ao preferencialmente se suprir HC para um aparelho cuja capacidade de purificação de gás de descarga é propensa a baixar, é possível se suprimir a diminuição da capacidade de purificação de gás de descarga do sistema como um todo.
[0021] Por exemplo, um catalisador para a redução seletiva de
NOx tem um desempenho de purificação de NOx que diminui à medida que a sua temperatura abaixa. Por conseguinte, quando a temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx é baixa, o grau de depressão da sua função de purificação de gás de descarga se tornará grande a menos que o HC seja suprido para catalisador de modo a elevar a sua temperatura de leito . Além disso, por exemplo, no caso em que um catalisador gerador de amônia e um catalisador para a redução de seleção são providos, e a redução seletiva de NOx é feita ao se suprir HC para o catalisador gerador de amônia a fim de gerar HC, a amônia não será gerada se o HC não for suprido. Em outras palavras, a função de purificação de NOx abaixa sem o suprimento de HC, e, assim, o grau de depressão da função de purificação de gás de descarga fica grande. Em contrapartida, em um filtro de particulados, caso não seja suprido HC ao mesmo, a matéria particulada não poderá ser oxidada, mas a sua função de coletar matéria particulada não
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8/50 abaixará. Em outras palavras, o grau de depressão da função de purificação de gás de descarga quando o HC não é suprido é relativamente limitado.
[0022] Na presente invenção, o dito meio de decisão de prioridade decide se o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga tem uma prioridade maior.
[0023] Em outras palavras, em um catalisador de NOx ou similar para a purificação de NOx, ao se suprir HC para o catalisador de NOx ou similar, o NOx é reduzido ou a recuperação do envenenamento por enxofre é realizada. Por conseguinte, quando o suprimento de HC é limitado, o NOx não poderá ser reduzido ou absorvido, e, portanto, haverá o risco de o NOx poder vazar para fora do catalisador de NOx. Por outro lado, em um filtro de particulados ou similar no qual uma matéria particulada é coletada, mesmo que o suprimento de HC seja limitado, não existirá o risco substancial de a matéria particulada poder vazar para fora do filtro de particulados. Em outras palavras, em consideração à purificação do gás de descarga, o HC deve ser preferencialmente suprido para a primeira unidade de purificação de gás de descarga. Com isso, é possível se eliminar o vazamento de NOx.
[0024] Na presente invenção, quando a dita solicitação para o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e a dita solicitação para o suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga se sobrepõem uma à outra, e quando o HC é suprido para a unidade de menor prioridade depois de o HC ser suprido para a unidade de prioridade maior, o volume de HC que é diminuído a partir do volume de HC suprido para a unidade de menor prioridade quando o HC é suprido para a unidade de prioridade maior poderá ser adicionado a uma quantidade de HC a ser suprido para a dita unidade de menor prioridade.
[0025] Quando o HC é suprido para a unidade de prioridade maior,
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9/50 a quantidade de HC suprida para a unidade de menor prioridade é menor. Neste caso, quando o suprimento de HC para a unidade de prioridade maior termina em seguida, as solicitações de suprimento de HC não se sobrepõem entre si, e, assim, não haverá necessidade de se diminuir a quantidade de HC suprida para a unidade de menor prioridade. Quando o HC é suprido para a unidade de prioridade maior, a quantidade de HC suprida para a unidade de menor prioridade diminui, e, assim, a quantidade de HC suprida para a unidade de menor prioridade durante este período é menor que a quantidade solicitada. Em outras palavras, somente ao se combinar a quantidade de HC a ser suprida para a quantidade solicitada quando o HC é suprido para a unidade de menor prioridade, a quantidade total de HC suprida para a unidade de menor prioridade diminui. Como um resultado, haverá o risco de o efeito esperado do suprimento de HC não poder se obtido a um ponto satisfatório devido à escassez de HC. Em contrapartida, uma diminuição na quantidade total de HC suprida para a unidade de menor prioridade poderá ser eliminada ao se suprir a quantidade menor de HC além da quantidade solicitada quando o HC é suprido para a unidade de menor prioridade.
[0026] Na presente invenção, quando a quantidade solicitada de
HC de modo a aumentar a temperatura da unidade de menor prioridade aumenta quando o HC é suprido para a dita unidade de menor prioridade, aquele no qual a quantidade solicitada de HC de modo a aumentar a temperatura da dita unidade de menor prioridade aumenta poderá se tornar maior em prioridade.
[0027] Sendo assim, as prioridades são trocadas entre si, e, portanto, mesmo quando chega a hora de o HC ser suprido para a unidade cuja prioridade ficou maior agora, o suprimento de HC para a outra unidade cuja prioridade ficou menor agora é feito de maneira contínua. Neste caso, quando uma quantidade de ar de admissão é aumentada,
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10/50 por exemplo, devido à carga maior do motor de combustão interna, torna-se necessário se suprir uma quantidade maior de HC. Isto porque a quantidade maior de ar de admissão requer uma quantidade maior de HC de modo a abaixar a razão ar/combustível do gás de descarga ou aumentar a temperatura do aparelho de purificação de gás de descarga. Em outras palavras, a quantidade solicitada de HC aumenta. No entanto, quando a quantidade de HC a ser suprida é maior naquele momento, a razão ar/combustível do gás de descarga se torna excessivamente baixa, dando, assim, origem ao risco de o HC poder atravessar o aparelho de purificação de gás de descarga. Além disso, quando existe uma limitação em uma quantidade de HC para poder ser suprida por tempo unitário em cada um dos meios de suprimento de HC, torna-se impossível se suprir a quantidade solicitada de HC. Ou seja, o período de suprimento de HC pode ser estendido, uma vez que a quantidade solicitada de HC para aumentar a temperatura da unidade de menor prioridade é maior. No entanto, quando a quantidade de HC suprida para a unidade de menor prioridade diminui quando chega a hora de suprir HC para a unidade de prioridade maior, a temperatura da unidade de menor prioridade abaixará. Em outras palavras, existe o risco de que o efeito do suprimento de HC possa ser reduzido a uma notável proporção.
[0028] Em contrapartida, ao se trocar as prioridades da unidade de prioridade maior e da unidade de menor prioridade entre si, o HC poderá ser preferencialmente suprido para o que estiver menor em prioridade naquele momento, de modo a ser possível eliminar a falta de HC no mesmo. Além disso, a quantidade de HC a ser suprida para a outra unidade que se encontra maior em prioridade naquele momento diminui, em função do que a temperatura da outra unidade cai, com o resultado de que a quantidade maior de HC pode, em seguida, ser suprida para o mesmo. Em outras palavras, uma diminuição no efeito do
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11/50 suprimento de HC devido à quantidade menor de HC a ser suprida poderá ser recuperada ao, em seguida, se aumentar a quantidade de HC a ser suprida, ou ao se estender o período de suprimento de HC.
[0029] Na presente invenção, a unidade cuja quantidade solicitada de HC a fim de aumentar a temperatura da dita unidade de menor prioridade aumentou pode se tornar maior em prioridade até que a quantidade solicitada de HC diminua a um valor predeterminado ou abaixo.
[0030] Em outras palavras, quando a quantidade solicitada de HC diminui, não mais haverá nenhum motivo para deixar as prioridades trocadas entre si, de modo que as prioridades voltam ao original. Em outras palavras, neste caso, o valor predeterminado poderá ser a quantidade solicitada de HC capaz de eliminar a dita falta de HC. Além disso, o valor predeterminado pode ser substancialmente 0.
[0031] Na presente invenção, quando a razão ar/combustível do gás de descarga do dito motor de combustão interna é igual a ou inferior a um valor predeterminado, o suprimento de HC para a formação de uma atmosfera redutiva pode ser maior em prioridade que o suprimento de HC para o qual a quantidade solicitada de HC para a elevação da dita temperatura aumentou.
[0032] Por exemplo, quando a razão ar/combustível do gás de descarga do motor de combustão interna fica menor, embora não rica, a quantidade de HC a ser suprida que é requerida a fim de abaixar a razão ar/combustível para uma razão ar/combustível rica por meio do suprimento de HC pode ser menor. Além disso, ao se elevar a prioridade da unidade que forma a atmosfera redutiva, a quantidade de HC a ser suprida pode ser menor, de modo que a elevação da temperatura devido ao HC suprido possa ser eliminada, e a quantidade de HC que acabou de atravessar o aparelho de purificação de gás de descarga poderá ser menor. Neste caso, a razão ar/combustível sendo igual a ou inferior a um valor predeterminado significa que a razão
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12/50 ar/combustível é um valor capaz de diminuir a quantidade de HC a ser suprida a partir de cada um dos meios de suprimento de HC a uma proporção satisfatória.
[0033] Na presente invenção, a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser construída de modo a incluir um catalisador para a redução de armazenamento de NOx.
[0034] O suprimento de HC, neste caso, é feito quando o NOx é reduzido ou quando o NOx é recuperado do envenenamento por enxofre. Na recuperação do envenenamento por enxofre, o HC é suprido quando a temperatura do catalisador para a redução de armazenamento de NOx se eleva, ou no momento em que o catalisador para a redução de armazenamento de NOx é colocado em uma atmosfera redutiva.
[0035] Na presente invenção, a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser construída de modo a incluir um catalisador para a redução seletiva de NOx.
[0036] O suprimento de HC, neste caso, é feito quando a temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx se eleva a uma temperatura requerida para a redução de NOx.
[0037] Na presente invenção, a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser construída de modo a incluir um catalisador de NOx que tem uma função de redução por oclusão e uma função de redução seletiva de amônia separadas uma da outra ou integrais entre si.
[0038] Por exemplo, tal catalisador de NOx pode ter um catalisador para a redução de armazenamento de NOx como uma camada inferior e uma camada de adsorção de zeólito como uma camada superior, formadas de uma maneira integrada, neste caso, quando o HC é adicionado em excesso, amônia é gerada no catalisador para a redução de armazenamento de NOx, e a amônia é adsorvida pela ca
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13/50 mada de adsorção. Por conseguinte, a redução por oclusão de NOx e a sua redução seletiva devido à redistribuição da amônia adsorvida poderão ser realizadas, de modo que a purificação de NOx se torne possível em uma faixa operacional mais ampla do motor de combustão interna. Neste caso, observa-se que um catalisador capaz de gerar amônia com a adição de HC pode ser disposto em um lado a montante do catalisador de NOx. Além disso, um catalisador para a redução de armazenamento de NOx e um catalisador de NOx do tipo redução seletiva poderá ser separadamente provido. O suprimento de HC, neste caso, é feito no momento em que o catalisador de NOx adsorve a amônia, ou durante a redução de NOx, ou durante a recuperação do envenenamento por enxofre, ou quando a temperatura da amônia no catalisador de NOx do tipo redução seletiva se eleva.
[0039] Na presente invenção, a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga pode ser construída de modo a incluir um filtro de particulados e um catalisador com capacidade de oxidação.
[0040] O suprimento de HC, neste caso, é feito de modo a elevar a temperatura do filtro de particulados. Em outras palavras, o HC reage com o catalisador com capacidade de oxidação, de modo que a matéria particulada se oxide em função do calor gerado neste momento. Neste caso, observa-se que, agora, o HC poderá ser suprido de modo a manter o filtro de particulados em uma atmosfera oxidante.
[0041] Na presente invenção, a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser construída de modo a incluir um catalisador para a redução de armazenamento de NOx; a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga pode ser construída de modo a incluir um filtro de particulados e um catalisador com capacidade de oxidação; a dita solicitação para o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser uma solicitação de suprimento de HC para a recuperação do envenena
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14/50 mento por enxofre do dito catalisador para a redução de armazenamento de NOx; e a dita solicitação para o suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga poderá ser uma solicitação de suprimento de HC para a oxidação da matéria particulada coletada no dito filtro de particulados.
[0042] Em outras palavras, no momento da recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador para a redução de armazenamento de NOx, uma atmosfera redutiva deve ser formada pelo suprimento de HC. Além disso, a fim de oxidar a matéria particulada coletada no filtro de particulados, torna-se necessário elevar a temperatura do filtro de particulados pelo suprimento de HC. Neste caso, observase que um catalisador com capacidade de oxidação pode ser carregado no filtro de particulados, ou um catalisador com capacidade de oxidação pode ser disposto em um lado a montante do filtro de particulados. Com tal disposição, a temperatura do filtro de particulados pode ser elevada ao fazer com que o HC e o oxigênio no gás de descarga reajam um com o outro na presença do catalisador com capacidade de oxidação. A oxidação da matéria particulada é feita em uma atmosfera oxidante.
[0043] Na presente invenção, a dita solicitação de suprimento de
HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser dividida em uma etapa de elevação de temperatura de modo a elevar a temperatura da dita primeira unidade de purificação de gás de descarga a uma temperatura-alvo, e a etapa de regeneração depois de a temperatura-alvo ser atingida; na dita etapa de elevação de temperatura, o HC pode ser suprido de acordo com as ditas solicitações de suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga e a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga, respectivamente, sem considerar a dita prioridade; e na dita etapa de regeneração, a quantidade de HC suprida para uma dentre
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15/50 as ditas primeira e segunda unidades de purificação de gás de descarga que foi decidida ser menor em prioridade que a outra por parte do dito meio de decisão de prioridade pode ser menor do que quando as ditas solicitações de suprimento de HC não se sobrepõem entre si. [0044] A temperatura-alvo, neste caso, será uma temperatura na qual a capacidade de purificação da primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser aperfeiçoada ou recuperada por meio do suprimento de HC, ou a redução de NOx pode ser feita, e esta temperatura será, por exemplo, uma temperatura de ativação do catalisador de NOx ou uma temperatura necessária para a sua recuperação do envenenamento por enxofre. Na etapa de elevação de temperatura, o HC é suprido de modo a subir a temperatura da primeira unidade de purificação de gás de descarga até a temperatura-alvo. Além disso, na etapa de regeneração, com a capacidade de purificação da primeira unidade de purificação de gás de descarga de fato aperfeiçoada, o gás de descarga é purificado, ou a capacidade de purificação da primeira unidade de purificação de gás de descarga é recuperada, ou a redução de NOx é realizada.
[0045] Neste caso, na etapa de elevação de temperatura, a temperatura da primeira unidade de purificação de gás de descarga só precisará ser aumentada, e, deste modo, não será necessário colocar a primeira unidade de purificação de gás de descarga em uma atmosfera redutiva. Em outras palavras, o suprimento de HC para a primeira unidade de purificação de gás de descarga pode ser feito mantendo, paralelamente, a sua atmosfera oxidante. Sendo assim, não haverá substancialmente nenhum risco de o HC vazar para um lado a jusante, e, desta forma, o HC poderá ser independentemente suprido para a primeira unidade de purificação de gás de descarga e a segunda unidade de purificação de gás de descarga, respectivamente. Em outras palavras, o HC poderá ser suprido sem considerar a questão da prioriPetição 870190070518, de 24/07/2019, pág. 19/64
16/50 dade.
[0046] Por outro lado, na etapa de regeneração, quando a quantidade solicitada de HC é suprida para a segunda unidade de purificação de gás de descarga de modo a colocar a primeira unidade de purificação de gás de descarga em uma atmosfera redutiva, haverá o risco de o HC não conseguir ser totalmente oxidado no catalisador. Em outras palavras, ao se suprir o HC de acordo com a prioridade, é possível se eliminar a passagem pelo HC.
EFEITOS DA INVENÇÃO [0047] De acordo com um aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna, a regeneração de um filtro e a purificação de NOx podem ser compatíveis entre si e, ao mesmo tempo, eliminar um suprimento em excesso de HC.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0048] A Figura 1 ilustra a construção esquemática de um motor de combustão interna com o seu sistema de descarga de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0049] A Figura 2 é gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por tempo unitário a partir de uma primeira válvula de adição e uma segunda válvula de adição, respectivamente, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.
[0050] A Figura 3 é um fluxograma ilustrando um controle de adição de fluxo de HC de acordo com a primeira modalidade.
[0051] A Figura 4 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por tempo unitário a partir da primeira válvula de adição e a segunda válvula de adição, e as mudanças das quantidades acumuladas de adição de HC e das quantidades acumuladas de adição de HC solicitada a partir das respectivas válvulas de adição de acordo com uma segunda modalidade da presente
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17/50 invenção.
[0052] A Figura 5 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por tempo unitário a partir da primeira válvula de adição e da segunda válvula de adição, e as mudanças das quantidades acumuladas de adição de HC e das quantidades acumuladas de adição de HC solicitada a partir das respectivas válvulas de adição de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.
[0053] A Figura 6 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por tempo unitário a partir da primeira válvula de adição e da segunda válvula de adição, e as mudanças das quantidades acumuladas de adição de HC e das quantidades acumuladas de adição de HC solicitada a partir das respectivas válvulas de adição de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção.
[0054] A Figura 7 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por tempo unitário a partir da primeira válvula de adição e da segunda válvula de adição de acordo com uma sétima modalidade da presente invenção.
[0055] A Figura 8 é uma vista ilustrando a construção esquemática de um sistema de descarga provido com um catalisador para a redução seletiva de NOx ao invés de um catalisador para a redução de armazenamento de NOx.
[0056] A Figura 9 é uma vista ilustrando a construção esquemática de um sistema de descarga provido com um catalisador gerador de amônia e um catalisador de NOx.
[0057] A Figura 10 é uma vista ilustrando a construção esquemática de um sistema de descarga provido com um catalisador para a redução de armazenamento de NOx e um catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia.
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EXPLICAÇÃO DAS REFERÊNCIAS NUMÉRICAS
- motor de combustão interna;
- passagem de descarga;
- primeira válvula de adição;
- segunda válvula de adição;
- ECU (unidade de controle eletrônico);
- sensor de razão ar/combustível;
- sensor de temperatura;
- catalisador para a redução de armazenamento de NOx;
- catalisador para a redução seletiva de NOx;
- catalisador de NOx;
- catalisador gerador de amônia;
- catalisador de oxidação;
- catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia;
- catalisador de oxidação;
- catalisador gerador de NO2;
- filtro de particulados;
- catalisador de oxidação; e
- válvula de adição de uréia.
MELHOR MODO DE SE EXECUTAR A INVENÇÃO [0058] Em seguida, serão descritas modalidades específicas de um aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, fazendo referência aos desenhos em anexo.
MODALIDADE 1 [0059] A Figura 1 ilustra a construção esquemática de um motor de combustão interna 1 com o seu sistema de descarga de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. O motor de combustão interna 1 ilustrado na Figura 1 é um motor a diesel de quatro tempos resfriado à água.
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19/50 [0060] Uma passagem de descarga 2 que se conduz para uma câmara de combustão de cada cilindro motor é conectada ao motor de combustão interna 1. Esta passagem de descarga 2 se conduz, em sua extremidade a jusante, para a atmosfera ambiente.
[0061] Um catalisador para a redução de armazenamento de NOx (doravante referido no presente documento como um catalisador de NOx 30) e um filtro de particulados 41 (doravante referido como o filtro 41) são dispostos em ordem a partir de um lado do motor de combustão interna 1 sobre a passagem de descarga 2 acima mencionada. Além disso, um catalisador de oxidação 42 é carregado sobre o filtro 41.
[0062] O catalisador de NOx 30 tem a função de absorver o NOx de um gás de descarga quando a concentração de oxigênio do gás de descarga que flui para o catalisador de NOx 30 é elevada, e para reduzir o NOx absorvido no catalisador de NOx 30 quando a concentração de oxigênio do gás de descarga aspirado fica baixa na presença de um agente redutor. O catalisador de NOx 30 nesta modalidade corresponde à primeira unidade de purificação de gás de descarga da presente invenção. Além disso, nesta modalidade, o filtro 41 e o catalisador de oxidação 42 correspondem a uma segunda unidade de purificação de gás de descarga na presente invenção. Neste caso, observase que outros catalisadores podem ser combinados com o catalisador de NOx 30. Ainda, o catalisador de oxidação 42 pode ser disposto em um lado a montante do filtro 41 ao invés de ser carregador sobre o filtro 41. O catalisador de oxidação 42 precisa apenas ser um catalisador com capacidade de oxidação, podendo ser, por exemplo, um catalisador de três vias, um catalisador de NOx ou similar.
[0063] A primeira válvula de adição 5 para a adição de um agente redutor sob a forma de HC (óleo leve) ao gás de descarga que atravessa a passagem de descarga 2 fica disposta sobre a passagem de
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20/50 descarga 2 em uma localização a montante do catalisador de NOx 30. Além disso, a segunda válvula de adição 6 para a adição de um agente redutor sob a forma de HC (óleo leve) ao gás de descarga que atravessa a passagem de descarga 2 fica disposta sobre a passagem de descarga 2 em uma localização a jusante do catalisador de NOx 30 e a montante do catalisador de oxidação 42. Neste caso, observa-se que nesta modalidade, a primeira válvula de adição 5 e a segunda válvula de adição 6 correspondem ao meio de suprimento de HC na presente invenção.
[0064] A primeira válvula de adição 5 e a segunda válvula de adição 6 são acionadas de modo a abrir por meio de sinais de uma unidade ECU 7, a ser descrita posteriormente, a fim de injetar HC no gás de descarga. O HC injetado a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6 para a passagem de descarga 2 serve para diminuir a razão ar/combustível do gás de descarga que flui a partir de lado a montante da passagem de descarga 2.
[0065] Além disso, quando o NOx absorvido no catalisador de NOx deve ser reduzido, é feito um assim chamado controle rico de pico que serve para enriquecer a razão ar/combustível do gás de descarga que flui para o catalisador de NOx 30 de uma maneira tipo pico (por pouco tempo) em um período ou tempo curto . Neste caso, observa-se que um pico rico pode ser formado de uma pluralidade de adição de HC. Em um outro momento, também, quando o envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 deve ser recuperado, o HC é adicionado a partir da primeira válvula de adição 5 ao catalisador de NOx 30. [0066] Neste caso, observa-se que a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 é composta de uma etapa de elevação de temperatura na qual a temperatura do catalisador de NOx 30 é elevada a uma temperatura requerida para a recuperação do envenenamento por enxofre e de uma etapa de regeneração na qual
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21/50 um componente de enxofre é, em seguida, liberado do catalisador de NOx 30. Na etapa de elevação de temperatura, uma pequena quantidade de HC é intermitentemente injetada a partir da primeira válvula de adição 5, de modo que a razão ar/combustível do gás de descarga que flui para o catalisador de NOx 30 seja ajustada a uma razão ar/combustível pobre. Como um resultado, no catalisador de NOx 30, o HC e o oxigênio reagem entre si de modo a fazer com que a temperatura do catalisador de NOx 30 se eleve. Além disso, na etapa de regeneração, o HC é adicionado ao gás de descarga a partir da primeira válvula de adição 5, de modo que a razão ar/combustível do gás de descarga se ajuste a uma razão ar/combustível rica predeterminada. Neste momento, a razão ar/combustível do gás de descarga é intermitentemente ajustada à razão ar/combustível rica, de modo que a temperatura do catalisador de NOx 30 não consiga se elevar excessivamente.
[0067] Além disso, quando o HC reage com o oxigênio do catalisador de oxidação 42 ao se injetar o HC da segunda válvula de adição 6, a temperatura do filtro 41 aumenta. No momento da regeneração do filtro 41, o HC é intermitentemente injetado a partir da segunda válvula de adição 6 depois de a temperatura do filtro 41 se elevar a uma temperatura necessária para a oxidação da matéria MP, de modo que a temperatura necessária para oxidar a matéria MP seja mantida. Neste momento, a matéria MP coletada pelo filtro 41 é oxidada ao se injetar o HC a partir da segunda válvula de adição 6 de uma maneira tal que a razão ar/combustível do gás de descarga que flui para o filtro 41 se torne pobre.
[0068] A unidade ECU 7 sob a forma de uma unidade de controle eletrônico para controlar o motor de combustão interna 1 é provida em conjunto com o motor de combustão interna 1 conforme construído da maneira acima descrita. Esta unidade ECU 7 serve para controlar o
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22/50 estado operacional do motor de combustão interna 1 de acordo com a condição operacional (ou necessidade) do motor de combustão interna 1 ou de acordo com a necessidade do motorista.
[0069] Além disso, um sensor de razão ar/combustível 8 para medir a razão ar/combustível do gás de descarga e um sensor de temperatura 9 para medir a temperatura do gás de descarga são montados na passagem de descarga em locais entre o catalisador de NOx 30 e o catalisador de oxidação 42.
[0070] O sensor de razão ar/combustível 8 e o sensor de temperatura 9 são conectados à unidade ECU 7 por meio de uma fiação elétrica, de modo que os sinais de saída destes sensores sejam recebidos pela unidade ECU 7.
[0071] Por outro lado, a primeira válvula de adição 5 e a segunda válvula de adição 6 são conectadas à unidade ECU 7 através de uma rede elétrica, de modo que a primeira válvula de adição 5 e a segunda válvula de adição 6 sejam controladas pela unidade ECU 7.
[0072] Além disso, nesta modalidade, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e o processo de regeneração do filtro 41 são realizados ao mesmo tempo, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida quando o HC é adicionado a partir da primeira válvula de adição 5. Em outras palavras, a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 é preferencialmente realizado ao dar prioridade à adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5. Isto pode ser feito também ao dar prioridade à adição de HC no lado no qual a razão ar/combustível é controlada ou uma atmosfera redutiva é formada, e em um lado no qual a emissão do gás de descarga se deteriorará sem a adição de HC. Neste caso, observa-se que nesta modalidade, a unidade ECU 7 que serve para dar prioridade à adição de HC ao catalisador de NOx 30 corresponde a um meio de decisão de prioridade de
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23/50 acordo com a presente invenção.
[0073] Quando o controle rico de pico da primeira válvula de adição 5 é feito depois de a temperatura do catalisador de NOx 30 atingir a temperatura necessária para a recuperação do envenenamento por enxofre do mesmo, a razão ar/combustível do gás de descarga que flui para o filtro 41 de maneira intermitente se torna rica. Mesmo quando o HC é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 quando a razão ar/combustível do gás de descarga se torna rica desta maneira, o HC, assim adicionado, não poderá ser oxidado no catalisador de oxidação 42 por uma extensão total, uma vez que o oxigênio do gás de descarga é insuficiente. O HC que não foi totalmente oxidado desta maneira flui para fora do filtro 41.
[0074] Em contrapartida, quando o HC não é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 no momento quando o HC é adicionado a partir da primeira válvula de adição 5, torna-se possível impedir que o HC flua a partir do filtro 41.
[0075] Neste caso, a Figura 2 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6 de acordo com esta primeira modalidade da presente invenção. Este gráfico de tempo ilustra um caso no qual a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e a regeneração do filtro 41 são feitas ao mesmo tempo. Uma quantidade de HC a ser adicionado por tempo unitário pode ser um valor obtido ao se dividir a quantidade de HC adicionado para um período de tempo predeterminado pelo período de tempo predeterminado. Em outras palavras, quando a adição de HC is feita de maneira intermitente, um valor médio do mesmo poderá ser usado como uma quantidade de HC a ser adicionada por tempo unitário.
[0076] Em um ponto no tempo indicado com a referência A na Fi
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24/50 gura 2, a temperatura do catalisador de NOx 30 atinge a temperatura necessária para a recuperação do envenenamento por enxofre (isto é, a temperatura-alvo), e a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 para a recuperação do envenenamento por enxofre se inicia neste ponto de tempo. Esta adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é feita até um ponto no tempo indicado com a referência B na Figura 2. Este período de tempo a partir do ponto no tempo A para o ponto no tempo B vem a ser o período no qual a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é feita com prioridade, e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida.
[0077] Em seguida, no ponto no tempo indicado pela referência B, a temperatura do catalisador de NOx 30 se torna a temperatura na qual o catalisador de NOx 30 pode causar um superaquecimento, por exemplo, e, por conseguinte, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida. Sendo assim, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 com menor prioridade é iniciada. Neste caso, a temperatura do filtro 41 é baixa, uma vez que a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 foi interrompida no período de tempo de A para B. Deste modo, haverá o risco de a regeneração do filtro 41 se tornar difícil.
[0078] Por conseguinte, a quantidade de HC a ser adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 é aumentada de uma quantidade comum após o ponto no tempo indicado pela referência B. A quantidade comum de HC a ser adicionada é uma quantidade de HC adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 no momento em que a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e a regeneração do filtro 41 não se sobrepõem entre si. Por exemplo, a quantidade de HC a ser adicionada pode ser aumentada a partir da quantidade comum ao diminuir o intervalo quando o HC é adicionado intermitentemente, ou ao subir a pressão de injeção de combustível do
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HC. Neste momento, a quantidade de HC a ser adicionada é aumentada a um valor tal que consiga eliminar a queda de temperatura do filtro 41.
[0079] Por outro lado, quando a adição de HC é feita a partir da segunda válvula de adição 6, a temperatura do catalisador de NOx 30 cai, uma vez que o HC não é adicionado ao catalisador de NOx 30, e em um ponto no tempo indicado pela referência C, a temperatura do catalisador de NOx 30 cai a uma temperatura tal na qual o catalisador de NOx 30 não poderia provocar superaquecimento, mesmo que o HC seja adicionado. Em outras palavras, em um período de tempo de B para C, a temperatura do catalisador de NOx 30 é ajustada à temperatura-alvo, e a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 tem uma prioridade maior do que a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6, de modo que a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 seja interrompida no instante em que a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia em um ponto no tempo C.
[0080] Neste momento, um período para a provisão de uma atmosfera redutiva se faz necessário para a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30. Deste modo, quando se torna impossível realizar a recuperação do envenenamento por enxofre devido à impossibilidade de se garantir tal período, fica igualmente difícil fazer a purificação de NOx, portanto existe o risco de que o NOx possa vazar para baixo do catalisador de NOx 30. Por outro lado, na regeneração do filtro 41, mesmo que a adição de HC seja interrompida por um período de tempo limitado e a temperatura do filtro 41 caia, haverá quase nenhuma possibilidade de a matéria MP vazar para fora do filtro 41. Em outras palavras, mesmo que a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 seja feita preferencialmente superior à adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6, será possível
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26/50 eliminar o vazamento da matéria MP a partir do filtro 41.
[0081] No entanto, quando a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida durante o tempo em que o HC é adicionado a partir da primeira válvula de adição 5, a temperatura do filtro 41 cai. Por conseguinte, quando a quantidade de HC adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 é feita da mesma da mesma forma que quando a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 não é interrompida, haverá o perigo de que a elevação da temperatura do filtro 41 possa ser insuficiente, deste modo dificultando a regeneração do filtro 41. Portanto, quando o HC é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, a quantidade de HC a ser adicionada é aumentada em uma quantidade de HC que deve ser suprida durante o período de tempo que a segunda válvula de adição 6 esteve parada.
[0082] Neste caso, observa-se que durante o tempo em que a temperatura do catalisador de NOx 30 se eleva à temperatura necessária para a sua recuperação do envenenamento por enxofre (doravante, este tempo sendo chamado de etapa de elevação de temperatura), a razão ar/combustível do gás de descarga que passa pelo catalisador de NOx 30 não se enriquece mesmo que o HC seja adicionado a partir da primeira válvula de adição 5. Sendo assim, mesmo que o HC seja adicionado a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6 ao mesmo tempo, quase toda a quantidade de HC assim adicionada poderá reagir com o oxigênio do catalisador de oxidação 42, e, deste modo, não haverá substancialmente nenhum HC vazando a jusante do filtro 41. Em outras palavras, na etapa de elevação de temperatura do catalisador de NOx 30, a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e a regeneração do filtro 41 poderão ser realizadas, respectivamente, independentemente entre si. Ou seja, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6
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27/50 poderão ser feitas ao mesmo tempo. No entanto, pode-se supor que a razão ar/combustível do gás de descarga no catalisador de oxidação 42 se enriquecerá dependendo da razão ar/combustível do gás de descarga do motor de combustão interna 1 ou da quantidade de HC a ser adicionado a partir da primeira válvula de adição 5, sendo assim, o tempo de adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 pode ser decidido em consideração a estes fatores.
[0083] Em seguida, a Figura 3 é um fluxograma ilustrando um fluxo de adição de controle de HC de acordo com esta modalidade. Esta rotina é realizada repetidas vezes a cada intervalo de tempo predeterminado.
[0084] Na etapa 101, é determinado se há uma solicitação de regeneração de matéria MP ou uma solicitação de S. A este respeito, a presença de uma solicitação de regeneração de matéria MP significa que a regeneração do filtro 41 é necessária, e a presença da solicitação de regeneração de S significa que a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 se faz necessária.
[0085] Quando é feita determinação afirmativa na etapa S101, o fluxo de controle continua na etapa S102, enquanto que, quando é feita uma determinação negativa, esta rotina é imediatamente finalizada.
[0086] Na etapa 102, a temperatura do catalisador de NOx 30 é elevada ao realizar a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5. Em outras palavras, a temperatura do catalisador de NOx 30 se eleva a uma temperatura na qual a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 se faz possível. Neste momento, a quantidade de HC a ser adicionado é ajustada de modo que a razão ar/combustível do gás de descarga seja pobre.
[0087] Na etapa 103, a temperatura do filtro 41 é elevada ao realizar a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6. Em outras palavras, a temperatura do filtro 41 não se eleva a uma temperatura na
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28/50 qual a regeneração do filtro 41 é possível. Neste momento, a quantidade de HC a ser adicionada é ajustada de modo que a razão ar/combustível do gás de descarga se empobreça.
[0088] Na etapa 104, é determinado se uma condição de regeneração de S se mantém. A este respeito, a condição de regeneração de S vem a ser a condição requerida para a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30. Por exemplo, é determinado se a temperatura do catalisador de NOx 30 é igual ou superior a 600 graus C.
[0089] Quando é feita uma determinação afirmativa na etapa 104, o fluxo de controle continua na etapa 105, enquanto que, quando é feita uma determinação negativa, o fluxo de controle volta para a etapa 102, quando as temperaturas do catalisador de NOx 30 e do filtro 41 se elevam. Neste caso, observa-se que o tempo no qual é feita a determinação afirmativa na etapa 104 é indicado pela referência A na Figura 2.
[0090] Na etapa 105, é determinado se uma condição de adição de regeneração de S se mantém. A este respeito, a condição de adição de regeneração de S vem a ser uma condição na qual não há nenhum perigo de ocorrência de anormalidade em função da adição de HC. Por exemplo, é feita uma determinação se o catalisador de NOx 30 poderia se superaquecer em função da adição de HC.
[0091] Quando é feita uma determinação afirmativa na etapa
S105, o fluxo de controle continua na etapa S106, enquanto que, quando é feita uma determinação negativa na etapa S105, o fluxo de controle continua na etapa S108.
[0092] Na etapa 106, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Em outras palavras, a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 recebe prioridade, e, portanto, a adição de HC no sentido de aumentar a temperatura do
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29/50 filtro 41, é interrompida.
[0093] Na etapa 107, é permitida a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5. Em outras palavras, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia. Esta vem a ser a adição de HC para enriquecer a razão ar/combustível do gás de descarga para, assim, liberar o teor de enxofre do catalisador de NOx 30. Neste caso, existe o perigo de que a quantidade de HC no gás de descarga possa se tornar temporariamente excessiva se o início da adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 e a interrupção da adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 sejam feitos ao mesmo tempo. Por conseguinte, depois de a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 ser interrompida, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia. A adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 pode ser permitida depois de a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 ser interrompida, por exemplo, após um lapso de 100 ms (milissegundos).
[0094] Na etapa 108, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida. Em outras palavras, a adição de HC no sentido de elevar a temperatura do catalisador de NOx 30 é interrompida, uma vez que existe o perigo de o catalisador de NOx 30 poder se superaquecer.
[0095] Na etapa 109, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é permitida. Ou seja, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 se inicia. A adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é menor em prioridade que a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5, e, portanto, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é feita quando a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida. Como um resultado, a temperatura do filtro 41 se eleva.
[0096] Conforme descrito acima, de acordo com esta modalidade,
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30/50 quando a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e a regeneração do filtro 41 são feitas ao mesmo tempo, é feita principalmente uma adição de HC ao catalisador de NOx 30, deste modo tornando possível se eliminar a liberação de HC para a atmosfera ambiente.
MODALIDADE 2 [0097] Nesta modalidade, durante o tempo em que a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida, é feita a injeção de HC a partir da segunda válvula de adição 6 em intervalos iguais, de modo que a temperatura do catalisador de NOx 30 não se eleve excessivamente.
[0098] Por exemplo, é estimado o período de tempo no qual a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida, e a quantidade solicitada de HC a ser adicionada e a possível frequência de adições neste período de tempo são calculadas, de modo que a mesma quantidade de HC é adicionada a cada adição de HC.
[0099] Neste caso, a Figura 4 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças de quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6, e as mudanças das quantidades acumuladas de adição de HC e as quantidades acumuladas de adição de HC necessárias a partir das respectivas válvulas de adição.
[00100] Em um ponto no tempo indicado com a referência A, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Em um ponto no tempo indicado com a referência B, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 se inicia. Em um ponto no tempo indicado com a referência C, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia e a adição de HC a partir da segunda válvula
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31/50 de adição 6 é interrompida.
[00101] As linhas cheias da Figura 4 indicam as quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6. Uma quantidade de HC a ser adicionada por tempo unitário pode ser um valor obtido ao se dividir a quantidade de HC adicionada para um período de tempo predeterminado pelo período de tempo predeterminado. Em outras palavras, quando a adição de HC é feita de maneira intermitente, um valor médio desta adição pode ser usado como uma quantidade de HC a ser adicionada por um tempo unitário.
[00102] As linhas pontilhadas longas e curtas alternadas da Figura 4 indicam as quantidades acumuladas de adição das válvulas de adição individuais, respectivamente. Uma quantidade acumulada de adição vem a ser uma quantidade de HC de fato adicionada a partir de cada válvula de adição por tempo unitário que é acumulada ou somada. A quantidade acumulada de adição da primeira válvula de adição 5 será doravante indicada por uma primeira quantidade acumulada de adição Qadsum1 (mm3), e a quantidade acumulada de adição da segunda válvula de adição 6 será doravante indicada por uma segunda quantidade acumulada de adição Qadsum2 (mm3).
[00103] Além disso, as linhas pontilhadas da Figura 4 indicam as quantidades acumuladas de adição solicitada das válvulas de adição individuais, respectivamente. Uma quantidade acumulada de adição solicitada vem a ser um valor obtido ao se acumular ou adicionar uma quantidade de HC solicitada a ser adicionada a partir de cada válvula de adição por tempo unitário. A quantidade acumulada de adição solicitada da primeira válvula de adição 5 será doravante indicada por uma primeira quantidade acumulada de adição solicitada Qrqsum1 (mm3), e a quantidade acumulada de adição da segunda válvula de adição 6 será doravante indicada por uma segunda quantidade acuPetição 870190070518, de 24/07/2019, pág. 35/64
32/50 mulada de adição solicitada Qrqsum2 (mm3).
[00104] O período de tempo no qual a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida pode ser estimado pela seguinte expressão.
Tlean1 = (Qadsum1 - Qrqsum1)/Qrq1 (1), [00105] na qual Tlean1 é um período de tempo estimado (segundos), e Qrq1 é uma quantidade solicitada de adição por tempo unitário (mm3/s) da primeira válvula de adição 5 (doravante referida como o primeiro valor instantâneo da quantidade solicitada de adição). Este período de tempo estimado Tlean1 é um valor estimado de um período de tempo a partir de um ponto no tempo corrente a um ponto no tempo imediatamente antes de se iniciar a adição de HC seguinte pela primeira válvula de adição 5. Este período de tempo se altera dependendo da quantidade ou temperatura do gás de descarga que flui para o catalisador de NOx 30, ou da temperatura-alvo ou da temperatura corrente do catalisador de NOx 30, etc. Por conseguinte, a primeira quantidade acumulada de adição solicitada Qrqsum1 é definida ao se usar estes valores como parâmetros. A relação entre estes parâmetros e a primeira quantidade acumulada de adição solicitada Qrqsum1 é obtida antecipadamente por meio de experimentos ou similar.
[00106] Em termos específicos, uma vez que o propósito de se interromper uma adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é conjugar a temperatura do catalisador de NOx 30 com a temperaturaalvo, a primeira quantidade acumulada de adição solicitada Qrqsum1 é definida com base nos parâmetros relacionados à temperatura do catalisador de NOx 30, e a expressão (1) acima calcula por quanto período de tempo a temperatura do catalisador de NOx 30 cai à temperatura-alvo.
[00107] Em seguida, uma soma total da quantidade solicitada de adição Qadsum2' (mm3) (doravante referida como a quantidade total
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33/50 estimada solicitada de adição) a partir da segunda válvula de adição 6 a partir do ponto corrente no tempo até imediatamente antes de a adição de HC se iniciar na primeira válvula de adição 5 pode ser obtida pela seguinte expressão.
Qadsum2' = Qadsum2 + Qrq2 x Tlean1 [00108] na qual Qrq2 é uma quantidade solicitada de adição por tempo unitário (mm3/s) da segunda válvula de adição 6 (doravante referido como um segundo valor instantâneo da quantidade solicitada de adição).
[00109] Em termos específicos, a quantidade total solicitada estimada da adição Qadsum2' é calculada ao se adicionar a soma total de uma quantidade corrente de HC a ser adicionada (segunda quantidade acumulada de adição Qadsum2) a partir da segunda válvula de adição 6 desde o início da adição de HC até o ponto corrente no tempo e a soma total de uma quantidade de HC programada para ser adicionada em um período de tempo restante.
[00110] Uma quantidade de HC a ser adicionada por um tempo unitário Qad2 (mm3/s) a partir da segunda válvula de adição 6 pode ser obtida pela seguinte expressão.
Qad2 = Qadsum2'/Tlean1 [00111] Neste caso, observa-se que a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é feita de maneira intermitente. Isto porque, quando o HC é continuamente adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, por exemplo, a pressão da injeção de combustível de HC abaixa e a quantidade de HC a ser adicionada não fica estável. Além disso, por exemplo, ao se adicionar HC em sincronização com a rotação do motor de combustão interna 1, o HC pode ser arrastado no fluxo do gás de descarga. Com base nisto, é calculada uma frequência possível Nad na qual o HC pode ser adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 em um período de tempo a partir do ponto corrente
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34/50 no tempo até imediatamente antes de a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se iniciar (doravante referida como uma frequência de adição possível).
[00112] Uma quantidade de HC por adição Qadf2 (mm3/uma vez) (doravante referida como uma segunda quantidade de adição final) a partir da segunda válvula de adição 6 pode ser obtida pela seguinte expressão.
Qadf2 = Qad2/Nad [00113] O HC da segunda quantidade de adição Qadf2 final é injetado repetidamente a partir da segunda válvula de adição 6 a uma frequência possível de adição Nad a iguais intervalos em um período de tempo no qual a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida. Por conseguinte, a quantidade total de HC injetada a partir da segunda válvula de adição 6 em uma duração a partir do início de uma adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 até imediatamente antes do início da adição de HC seguinte poder ser feita da mesma maneira que no caso , quando a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e a regeneração do filtro 41 não se sobrepõem entre si. Como um resultado, a temperatura do filtro 41 pode ser impedida de cair, de modo que a regeneração do filtro 41 poder ser completada de uma maneira rápida.
[00114] Neste caso, observa-se que na adição de válvulas de HC geralmente utilizadas, é definido um valor limite inferior para uma quantidade de HC que pode ser adicionada. Sendo assim, mesmo que se queira adicionar uma quantidade de HC menor que este valor limite inferior, a precisão na quantidade de HC a ser adicionada é reduzida, de modo que, neste caso, a adição de HC não vem a ser realizada.
[00115] Portanto, quando a segunda quantidade final de adição Qadf2 é menor que um valor limite inferior definido para a segunda válvula de adição 6, o intervalo entre as adições é maior, e a quantida
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35/50 de de adição para uma vez é aumentada. Por exemplo, a segunda quantidade de adição Qadf2 final é acumulada ou somada a cada vez que uma frequência de adição possível Nad é atingida, de modo que, quando o valor assim acumulado ou somado é menor que o valor limite inferior, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 não é feita, e quando este valor é igual ou maior a um valor limite inferior, a quantidade acumulada ou somada de HC é adicionada.
[00116] O intervalo de adição N neste momento pode ser obtido por meio da seguinte expressão.
N = Qadmn2/Qadf2, [00117] na qual Qadmn2 é o valor limite inferior (mm3/uma vez) de uma quantidade de HC a ser adicionada definida para a segunda válvula de adição 6. Neste caso, o ponto decimal é arredondado.
[00118] Uma frequência de adição Nad' possível depois de as mudanças feitas pode ser obtida por meio da seguinte expressão.
Nad' = Nad/N [00119] Sendo assim, a adição de HC se torna possível ao se aumentar o intervalo de adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6.
MODALIDADE 3 [00120] Neste caso, quando a carga do motor de combustão interna 1 se torna alta durante uma adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 (incluindo o tempo em que a injeção de HC é interrompida em uma operação de injeção intermitente), a primeira quantidade acumulada de adição solicitada Qrqsum1 (mm3) poderia, às vezes, ser aumentada. Como um resultado, o tempo de início de uma adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 poderia ser adiantado. Quando o tempo de início de uma adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é adiantado a partir de um tempo de início estimado, não adiantará interromper a adição de HC a partir da segunda vál
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36/50 vula de adição 6 que tem de ser parada de modo a impedir que o HC vaze para fora do filtro 41, e, portanto, haverá o risco de a temperatura do filtro 41 poder cair.
[00121] Em contrapartida, nesta terceira modalidade, a quantidade de HC a ser adicionada é aumentada tanto quanto possível em uma etapa inicial de uma adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6. A quantidade de HC a ser adicionada neste momento poderá ser ajustada, por exemplo, de tal maneira que o HC não vaze para fora do filtro 41, ou enquanto uma fumaça não é produzida, ou a razão ar/combustível do gás de descarga que flui para dentro do filtro 41 se torna uma razão ar/combustível predeterminada (por exemplo, 16). Neste momento, a razão ar/combustível do gás de descarga que flui para o filtro 41 é chamada uma razão ar/combustível limite.
[00122] A Figura 5 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6, e as mudanças das quantidades acumuladas de adição de HC e das quantidades acumuladas da adição de HC solicitada a partir das respectivas válvulas de adição.
[00123] As linhas cheias da Figura 5 indicam as quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6. As linhas pontilhadas longas e curtas alternadas da Figura 5 indicam as quantidades acumuladas de adição de HC que são os valores obtidos por meio do acúmulo ou soma das quantidades de HC por um tempo unitário de fato adicionado a partir das respectivas válvulas de adição individuais. As linhas pontilhadas da Figura 5 indicam as quantidades acumuladas de adição de HC solicitada, que são os valores obtidos ao se acumular ou somar as quantidades de HC por um tempo unitário solicitado a ser adicionado a partir das válvulas de adição individuais, respectivamente.
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37/50 [00124] Em um ponto no tempo indicado com a referência A, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Em um ponto no tempo indicado com a referência B, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 se inicia. Em um ponto no tempo indicado com a referência C, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Em um ponto no tempo indicado com a referência D, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é ajustada a uma quantidade comum de adição. Em outras palavras, a quantidade de HC a ser adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 é aumentada tanto quanto possível em um período de tempo de B a D.
[00125] Neste caso, é possível se indicar a razão ar/combustível limite por meio da seguinte expressão.
[00126] A razão ar/combustível limite = uma quantidade de ar de admissão/(uma quantidade de injeção de cilindro + uma quantidade de adição da segunda válvula de adição), na qual a quantidade de ar de admissão é uma quantidade de ar aspirado para dentro do motor de combustão interna 1; uma quantidade de injeção de cilindro é uma quantidade de HC injetada em um cilindro do motor de combustão interna 1; e uma quantidade de adição da segunda válvula de adição é uma quantidade de HC por tempo unitário (mm3/s) adicionada a partir da segunda válvula de adição 6.
[00127] Em termos específicos, a quantidade de adição da segunda válvula de adição pode ser obtida por meio da seguinte expressão.
[00128] A quantidade de adição da segunda válvula de adição = (a quantidade de ar de admissão/a razão ar/combustível limite) - a quantidade de injeção de cilindro.
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38/50 [00129] Quando a segunda quantidade acumulada de adição Qadsum2 fica igual à segunda quantidade acumulada de adição solicitada Qrqsum2 como o resultado de uma adição de HC feita de acordo com a quantidade de adição da segunda válvula de adição, a quantidade de HC a ser adicionada a partir da segunda válvula de adição é comutada para a quantidade comum de adição. A quantidade comum de adição é uma quantidade de HC adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 no momento em que a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 e a regeneração do filtro 41 não se sobrepõem entre si. O aumento na quantidade de adição da segunda válvula de adição pode ser feito ao se aumentar o tempo de injeção de HC por injeção ou ao se aumentar a pressão de injeção de combustível de HC.
[00130] Neste caso, observa-se que a quantidade de adição da segunda válvula de adição pode ser corrigida com base em uma quantidade de HC adicionada a partir da primeira válvula de adição 5 e aderida à passagem de descarga 2 e em uma quantidade de HC que se evapora da mesma, ou com base em uma quantidade de HC que é adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 e aderida à passagem de descarga 2 e em uma quantidade de HC que se evapora da mesma.
[00131] Deste modo, ao se aumentar a quantidade de HC inicial a ser adicionada tanto quanto possível a partir da segunda válvula de adição 6, uma quantidade de HC em um período de tempo no qual não foi possível adicionar a quantidade de HC a partir da segunda válvula de adição 6 pode ser suprida de uma maneira rápida. Ou seja, mesmo que a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 seja interrompida a meio caminho, devido a uma carga maior do motor de combustão interna 1, é possível se impedir a queda de temperatura do filtro 41.
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MODALIDADE 4 [00132] Nesta quarta modalidade, quando a quantidade solicitada de HC a ser adicionada é maior devido a uma mudança na carga do motor de combustão interna 1 ou similar durante o tempo em que a adição de HC é feita a partir da segunda válvula de adição 6, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida até que a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 termine.
[00133] Quando uma porção restante de um período de tempo no qual a primeira válvula de adição 5 é interrompida é pequena no momento em que a quantidade solicitada de adição da segunda válvula de adição 6 é aumentada devido a um acréscimo na quantidade de ar de admissão provocado, por exemplo, por meio de uma aceleração, será difícil se fazer a adição de HC de acordo com o aumento na quantidade solicitada de adição da segunda válvula de adição 6. Em outras palavras, a razão ar/combustível do gás de descarga poderia ser enriquecida, ou a segunda válvula de adição 6 poderia exceder uma possível quantidade de HC a ser adicionada por um tempo unitário. No entanto, quando a quantidade de HC a ser adicionada por um tempo unitário a partir da segunda válvula de adição 6 é limitada, a quantidade solicitada de adição da segunda válvula de adição 6 não poderá ser totalmente adicionada durante o tempo em que se inicia a adição de HC da primeira válvula de adição 5. Deste modo, quando a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia, ao mesmo tempo em que se interrompe a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 quando o HC não foi ainda totalmente adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, a temperatura do filtro 41 pode baixar, dificultando a regeneração do filtro 41.
[00134] Em contrapartida, nesta modalidade, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é continuada, ao mesmo tempo em que se impede a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5
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40/50 até que uma porção restante da quantidade solicitada de HC a ser adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 fique igual ou inferior a um valor predeterminado. O valor predeterminado neste momento é obtido de antemão por meio de experimentos ou similar como um valor no qual a regeneração do filtro 41 pode ter continuidade.
[00135] A recuperação do envenenamento por enxofre não poderá ser feita neste momento, mas a temperatura do catalisador de NOx 30 diminui no período de tempo no qual se impede a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5, e, deste modo, o tempo durante o qual a adição de HC pode ser feita a partir da primeira válvula de adição 5 fica maior. Em outras palavras, a recuperação do envenenamento por enxofre pode ser realizada ao se estender o tempo de uma adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5, limitando os deméritos ou desvantagens do sistema como um todo.
[00136] A Figura 6 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6, e as mudanças das quantidades acumuladas de adição de HC e das quantidades acumuladas de adição de HC solicitada a partir das respectivas válvulas de adição.
[00137] As linhas cheias da Figura 6 indicam as quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6. As linhas pontilhadas longas e curtas alternadas da Figura 6 indicam as quantidades acumuladas de adição de HC, que são os valores obtidos ao se acumular ou somar as quantidades de HC por um tempo unitário de fato adicionado a partir das respectivas válvulas de adição individuais. As linhas pontilhadas da Figura 6 indicam as quantidades acumuladas de uma adição de HC solicitada, que vêm a ser os valores obtidos por meio do acúmulo ou soma das quantidades de HC por um tempo unitário solicitado
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41/50 a ser adicionado a partir das válvulas de adição individuais, respectivamente.
[00138] Em um ponto no tempo indicado com a referência A, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Em um ponto no tempo indicado com a referência B, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 se inicia. Um ponto no tempo indicado com a referência C é um ponto no tempo no qual a temperatura do catalisador de NOx 30 é estimada como uma sem o perigo de um superaquecimento quando a carga do motor de combustão interna 1 não muda. Em um ponto no tempo indicado com a referência E, a carga do motor de combustão interna 1 aumenta. Deste modo, a quantidade de HC a ser adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 é aumentada. Em um ponto no tempo indicado com a referência F, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Em outras palavras, o período de tempo ou a duração de uma adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é estendido por um período de tempo de C a F. Além disso, a quantidade de HC a ser adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 é ainda maior em um período de tempo de E a F do que em um período de tempo de B a E.
[00139] Por conseguinte, ao se dar prioridade a uma adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6, a regeneração do filtro 41 poderá ser facilitada, ao mesmo tempo eliminando a depressão funcional do sistema como um todo.
[00140] Por outro lado, quando a quantidade de HC injetada em um cilindro motor é maior, por exemplo, devido a uma aceleração, a razão ar/combustível do gás de descarga do motor de combustão interna 1 (doravante referida como uma razão ar de combustão/combustível) diminui, neste caso, a razão ar/combustível rica solicitada do gás de
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42/50 descarga poderá ser obtida mesmo que a quantidade da adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 seja diminuída a uma extensão correspondente à diminuição da razão ar de combustão/combustível, e, sendo assim, torna-se possível realizar a recuperação do envenenamento por enxofre. Por conseguinte, nesta modalidade, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 se inicia quando a razão ar de combustão/combustível fica igual ou menor que um valor predeterminado (por exemplo, de 20 a 16). Neste momento, a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida, mas uma porção restante do mesmo que ainda não foi adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 até esse momento é adicionada na adição de HC seguinte a partir da segunda válvula de adição 6.
[00141] Desta maneira, a elevação de temperatura do catalisador de NOx 30 devido à adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 poderá ser menor. Além disso, uma quantidade de HC que passa pelo catalisador de NOx 30 pode também ser menor. Como um resultado, uma variação da temperatura do filtro 41 poderá ser eliminada, e a temperatura do catalisador de NOx 30 ou do catalisador de oxidação 42 poderá se manter dentro da faixa das temperaturas de ativação dos mesmos.
MODALIDADE 5 [00142] Nesta quinta modalidade, será feita referência a um caso no qual a adição de HC para a redução de NOx no catalisador de NOx 30 e a adição de HC para a regeneração do filtro 41 se sobrepõem uma à outra.
[00143] A Figura 7 é um gráfico de tempo ilustrando as mudanças das quantidades de adição de HC por um tempo unitário a partir da primeira válvula de adição 5 e da segunda válvula de adição 6 de acordo com esta quinta modalidade da presente invenção. A adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 vem a ser um pico rico de
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43/50 modo a reduzir o catalisador de NOx 30. Um valor acumulado ou somado da quantidade absorvida de NOx indica toda uma quantidade de NOx absorvida no catalisador de NOx 30. Um limite do valor acumulado da quantidade de NOx absorvida é, por exemplo, uma quantidade de NOx absorvida ou um valor com uma margem dada a esta quantidade, na qual existe o perigo de o NOx absorvido no catalisador de NOx 30 poder ficar saturado, e quando o valor acumulado da quantidade absorvida de NOx se torna igual ou maior do que o limite, a redução de NOx é realizada. Uma quantidade de adição de segunda válvula de adição e uma quantidade acumulada de adição da segunda válvula de adição na Figura 7 são usadas com o mesmo significado da Figura 4. Em um período de tempo de A a B, é feita a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5, e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é interrompida. Além disso, em um período de tempo de B a C, a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida, e a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6 é realizada.
[00144] Quando a redução de NOx e a regeneração do filtro 41 se sobrepõem uma à outra, a prioridade é dada a uma adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5, similar ao caso da recuperação do envenenamento por enxofre. Além disso, a quantidade de HC adicionada a partir da segunda válvula de adição 6 é maior que uma quantidade comum. Neste caso, o período de tempo no qual a adição de HC a partir da primeira válvula de adição 5 é interrompida, isto é, o período de tempo de B a C, é estimado com base no valor acumulado da quantidade de NOx absorvida. Por exemplo, estima-se a quantidade de NOx descarregada do motor de combustão interna 1 com base na condição operacional (por exemplo, no número de revoluções do motor, na carga do motor, etc.) do motor de combustão interna 1, e o valor acumulado da quantidade de NOx absorvida pode ser obtido com
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44/50 base no valor assim estimado. O tempo no qual o valor acumulado da quantidade de NOx absorvida assim obtido atinge um limite vem a ser o ponto no tempo indicado com a referência C. Doravante, as válvulas de adição individuais são controladas de maneira similar às modalidades acima mencionadas.
[00145] Conforme descrito acima, de acordo com esta modalidade, mesmo que a redução de NOx e a regeneração do filtro 41 se sobreponham uma à outra, será possível impedir o vazamento de NOx ao dar prioridade à redução de NOx. Além disso, com respeito à regeneração do filtro 41, os mesmos efeitos poderão ser obtidos, similares aos efeitos da recuperação do envenenamento por enxofre.
MODALIDADE 6 [00146] Nas modalidades acima mencionadas, o catalisador de NOx 30 fica disposto em um lado a montante do filtro 41, mas o filtro 41 pode ser disposto em um lado a montante do catalisador de NOx 30.
[00147] Além disso, nas modalidades acima mencionadas, é provido um catalisador para a redução de armazenamento de NOx, porém, em seu lugar, um catalisador para a redução seletiva de NOx poderá ser provido. O catalisador para a redução seletiva de NOx é um catalisador que serve para purificar o NOx por meio da adição de ureia a um gás de descarga.
[00148] A Figura 8 é uma vista ilustrando a construção esquemática de um sistema de descarga provido com um catalisador para a redução seletiva de NOx no lugar de um catalisador para a redução de armazenamento de NOx. Uma válvula de adição de ureia 51, uma primeira válvula de adição 5, um catalisador de oxidação 34, um catalisador para a redução seletiva de NOx 31, uma segunda válvula de adição 6, e um filtro 41 tendo um catalisador de oxidação 42 suportado no mesmo, são dispostos em uma passagem de descarga 2 de um
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45/50 motor de combustão interna 1 em ordem a partir de um lado de motor de combustão interna 1 (isto é, a partir de um lado a montante para um lado a jusante). Neste caso, observa-se que a válvula de adição de ureia 51 e a primeira válvula de adição 5 podem ser substituídas em ordem entre si. Além disso, o catalisador de oxidação 34 pode ser um outro catalisador (por exemplo, um catalisador de três vias) com capacidade de oxidação. Em tal construção, o catalisador de oxidação 34 e o catalisador para a redução seletiva de NOx 31 correspondem à primeira unidade de purificação de gás de descarga da presente invenção.
[00149] A válvula de adição de ureia 51 é aberta por meio de um sinal de uma unidade ECU 7 no sentido de adicionar uma solução de ureia a um gás de descarga. A ureia da solução de ureia é hidrolisada ou termicamente decomposta de modo a produzir amônia. A amônia assim produzida seletivamente atua sobre o NOx do gás de descarga do catalisador para a redução seletiva de NOx 31 a fim de reduzir o NOx.
[00150] No entanto, o catalisador para a redução seletiva de NOx 31 tem uma faixa de temperatura adequada para a realização da redução de NOx, e a função de purificação de NOx diminui quando a temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx 31 é demasiadamente baixa. Portando, nesta modalidade, quando a temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx 31 é menor que a faixa de temperatura adequada de modo a realizar a redução de NOx, a adição de HC é feita a partir da primeira válvula de adição 5. O HC adicionado é oxidado no catalisador de oxidação 34 a fim de gerar calor, por meio do que a temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx 31 aumenta.
[00151] Neste caso, quando o HC não é adicionado a partir da primeira válvula de adição 5 no lugar da presença de uma solicitação pa
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46/50 ra aumentar a temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx 31, o grau de diminuição da função de purificação do gás de descarga se torna maior. Ou seja, quando o HC não é adicionado a partir da primeira válvula de adição 5, será difícil se purificar o NOx. Por outro lado, mesmo que um combustível não seja adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, substancialmente não haverá nenhuma matéria MP que vaze para fora do filtro 41. Sendo assim, nesta modalidade, a adição de HC para o catalisador para a redução seletiva de NOx 31 tem uma prioridade maior do que a adição de HC para o filtro 41, de modo que a adição de HC para o catalisador para a redução seletiva de NOx 31 é preferencialmente realizada. Em outras palavras, quando uma solicitação para a regeneração do filtro 41 e uma solicitação para o aumento da temperatura do catalisador para a redução seletiva de NOx 31 se sobrepõem uma à outra, a adição de HC para o catalisador para a redução seletiva de NOx 31 é feita com prioridade. Isto pode significar que a unidade que forma a atmosfera redutiva por meio do suprimento de HC terá uma prioridade maior.
[00152] Ademais, nas modalidades acima mencionadas, é provido um catalisador para a redução de armazenamento de NOx, mas, em seu lugar, a seguinte construção poderá ser adotada. A Figura 9 é uma vista ilustrando a construção esquemática de um sistema de descarga provido com um catalisador gerador de amônia 33 e um catalisador de NOx 32. Uma primeira válvula de adição 5, um filtro 41 com um catalisador de oxidação 42 carregado no mesmo, uma segunda válvula de adição 6, o catalisador gerador de amônia 33, e o catalisador de NOx 32 são dispostos em uma passagem de descarga 2 de um motor de combustão interna 1 em ordem a partir de um lado do motor de combustão interna 1 (isto é, a partir de um lado a montante para um lado a jusante). Em tal construção, o catalisador gerador de amônia 33 e o catalisador de NOx 32 correspondem à primeira unidade de purifiPetição 870190070518, de 24/07/2019, pág. 50/64
47/50 cação de gás de descarga na presente invenção.
[00153] O catalisador gerador de amônia 33 vem a ser um catalisador que serve para gerar amônia por meio da adição em excesso de HC, e vem a ser, por exemplo, um catalisador de três vias. O catalisador de NOx 32 é um catalisador de NOx integralmente provido com um catalisador para a redução de armazenamento de NOx como uma camada inferior, e uma camada de adsorção, tal como, por exemplo, uma camada de zeólito como uma camada superior. Quando o HC é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, a amônia é gerada no catalisador gerador de amônia 33, e a amônia assim gerada é adsorvida pela camada de adsorção sob a forma do catalisador de NOx 32. A amônia seletivamente atua sobre o NOx do gás de descarga no sentido de reduzir o NOx. Ainda, na camada inferior sob a forma do catalisador de NOx 32, o NOx é absorvido ao mesmo, e o NOx assim absorvido é reduzido por meio da adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6.
[00154] No caso do catalisador de NOx 32, quando a amônia deve ser gerada no catalisador gerador de amônia 33, e quando o NOx absorvido no catalisador para a redução de armazenamento de NOx deve ser reduzido, torna-se necessário adicionar o HC a partir da segunda válvula de adição 6. Neste caso, quando o HC não é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 no lugar da presença de uma solicitação para a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6, o grau de diminuição da função de purificação do gás de descarga fica mais evidente. Ou seja, quando o HC não é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, ficará difícil se purificar o NOx. Por outro lado, mesmo que o combustível não seja adicionado a partir da primeira válvula de adição 5, não haverá substancialmente nenhuma matéria MP que vaze para fora do filtro de matéria MP 41. Sendo assim, nesta modalidade, a adição de HC para o catalisador de NOx 32 ou para o
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48/50 catalisador gerador de amônia 33 tem uma prioridade maior do que a adição de HC para o filtro 41, de modo que a adição de HC para o catalisador de NOx 32 ou para o catalisador gerador de amônia 33 é feita de maneira preferencial. Em outras palavras, quando uma solicitação for a regeneração do filtro 41 e uma solicitação para a redução de NOx se sobrepõem uma à outra, a adição de HC para o catalisador de NOx 32 ou para o catalisador gerador de amônia 33 é feita com prioridade. Isto significa que a unidade que forma uma atmosfera redutiva por meio do suprimento de HC terá uma prioridade maior.
[00155] Além disso, nas modalidades acima mencionadas, é provido um catalisador para a redução de armazenamento de NOx, mas, em seu lugar, a seguinte construção poderá ser adotada. A Figura 10 é uma vista ilustrando a construção esquemática de um sistema de descarga provido com um catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30 e um catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35. Uma primeira válvula de adição, um catalisador de oxidação 42, um filtro 41, uma segunda válvula de adição 6, o catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30, um catalisador gerador de NO2 37, o catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35, e um catalisador de oxidação 36 são dispostos em uma passagem de descarga 2 de um motor de combustão interna 1 em ordem a partir de um lado do motor de combustão interna 1 (isto é, a partir de um lado a montante para um lado a jusante). Em tal construção, o catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30, o catalisador gerador de NO2 37, o catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35, e o catalisador de oxidação 36 correspondem à primeira unidade de purificação de gás de descarga na presente invenção.
[00156] Neste caso, quando o HC é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 para o catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30 em uma proporção excessiva, pode ser gerada uma
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49/50 amônia no catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30. A amônia assim gerada é adsorvida pelo catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35. No catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35, a amônia seletivamente atua sobre o NOx do gás de descarga no sentido de reduzir o NOx. Além disso, ao se aumentar a razão de NO2 no gás de descarga, o catalisador gerador de NO2 37 serve para facilitar a redução do NOx no catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35. O HC e a amônia que vazam para fora do catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35 são oxidados no catalisador de oxidação 36 disposto no lado a jusante do mesmo.
[00157] No aparelho de purificação de gás de descarga construído desta maneira, quando o NOx absorvido no catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30 é reduzido, ou quando é suprida amônia para o catalisador de NOx do tipo redução seletiva de amônia 35, o HC é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 para o catalisador no sentido de reduzir o armazenamento de NOx 30. Neste caso, quando o HC não é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6 no lugar da presença de uma solicitação para a adição de HC a partir da segunda válvula de adição 6, o grau de diminuição da função de purificação do gás de descarga fica mais evidente. Ou seja, quando o HC não é adicionado a partir da segunda válvula de adição 6, ficará difícil se purificar o NOx. Por outro lado, mesmo que um combustível não seja adicionado a partir da primeira válvula de adição 5, não haverá substancialmente nenhuma matéria MP que vaze para fora do filtro de matéria MP 41. Sendo assim, nesta modalidade, a adição de HC para o catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30 tem uma prioridade maior do que a adição de HC para o filtro 41, e, deste modo, a adição de HC para o catalisador para a redução de armazenamento de NOx 30 é feita em caráter preferencial. Em outras pala
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50/50 vras, quando uma solicitação para uma regeneração do filtro 41 e uma solicitação para a redução de NOx se sobrepõem uma à outra, a adição de HC para o catalisador no sentido de reduzir o armazenamento de NOx 30 é feita com prioridade. Isto significa que a unidade que forma uma atmosfera redutiva por meio do suprimento de HC terá a prioridade maior.
[00158] Nas modalidades acima mencionadas, quando o HC é adicionado em uma dentre a primeira válvula de adição 5 ou na segunda válvula de adição 6, a adição de HC por parte da outra é interrompida, porém, ao invés disso, uma quantidade de HC adicionada a partir de uma poderá diminuir com relação a uma quantidade comum de adição. A quantidade comum de adição vem a ser uma quantidade de HC a ser adicionada no momento em que a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador de NOx 30 ou a redução de NOx no catalisador de NOx 30 ou a regeneração do filtro 41 não são feitas ao mesmo tempo.
Claims (14)
1. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1) compreendendo:
uma primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) que tem a função de purificar o NOx (óxido de nitrogênio);
uma segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) disposta em série com a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30), e tem a função de coletar a matéria particulada em um gás de descarga;
caracterizado pelo fato de que compreende:
um meio de suprimento de HC (hidrocarboneto) (5, 6) providos na dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) e na dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41,42), respectivamente, para o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) e para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42), respectivamente; e um meio de decisão de prioridade que decide a prioridade entre suprir o HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) ou suprir o HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) dependendo da necessidade de regenerar ou aquecer a primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) e a segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42);
em que uma quantidade de HC suprida para a unidade de menor prioridade decidida pelo dito meio de decisão de prioridade é menor, mas não interrompida, quando uma solicitação de suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) e uma solicitação de suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) se sobrepõem uma à outra, do que quando as solicitações de suprimento de HC não se soPetição 870190070518, de 24/07/2019, pág. 55/64
2/5 brepõem entre si.
2. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio de decisão de prioridade decide que uma dentre as unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42), que forma uma atmosfera redutiva pelo suprimento de HC tem uma prioridade maior.
3. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio de decisão de prioridade decide que a unidade na qual o grau de depressão de uma função de purificação de gás de descarga se torna grande sem o suprimento de HC tem uma prioridade maior.
4. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio de decisão de prioridade decide se o suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) tem uma prioridade maior.
5. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, quando a dita solicitação para suprimento de HC para a referida primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) e a referida solicitação de fornecimento de HC para a referida segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) se sobreporem uma a outra, e quando HC é fornecido a uma unidade de prioridade mais baixa dentre as referidas primeira e segunda unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42) após o HC ter sido fornecido a uma unidade de prioridade mais elevada, uma quantidade de HC que foi diminuída da quantidade de HC fornecida à referida unidade de prioridade mais baixa durante o tempo
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3/5 em que HC é fornecido à dita unidade de prioridade mais alta é adicionado a uma quantidade de HC a ser fornecida à dita unidade de prioridade inferior.
6. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, quando a quantidade solicitada de HC para elevar a temperatura da dita unidade de menor prioridade dentre as unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42) aumenta quando o HC é suprido para a dita unidade de menor prioridade dentre as unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42), a unidade dentre as unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42) na qual a quantidade solicitada de HC para elevar a temperatura da dita unidade de menor prioridade aumenta se torna de prioridade maior.
7. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a unidade dentre as unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42) na qual a quantidade solicitada de HC para elevar a temperatura da dita unidade de menor prioridade aumenta se torna de prioridade maior até que a quantidade solicitada de HC diminua para um valor predeterminado ou abaixo.
8. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que, quando a razão ar/combustível do gás de descarga do dito motor de combustão interna (1) é igual ou inferior a um valor predeterminado, o suprimento de HC para formar uma atmosfera redutiva se torna maior em prioridade do que o suprimento de HC para o qual a quantidade solicitada de HC para elevar a dita temperatura aumentou.
9. Aparelho de purificação de gás de descarga para um mo
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4/5 tor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) é construída de modo a incluir um catalisador para a redução de armazenamento de NOx.
10. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) é construída de modo a incluir um catalisador para a redução seletiva de NOx.
11. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) é construída de modo a incluir um catalisador de NOx que tem uma função de redução por oclusão e uma função de redução seletiva de amônia separadamente de ou integralmente entre si.
12. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) é construída de modo a incluir um filtro de particulados e um catalisador com capacidade de oxidação.
13. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) é construída de modo a incluir um catalisador para a redução de armazenamento de NOx; a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) é construída de modo a incluir um filtro de particulados e um catalisador com capacidade de oxidação; a dita solicitação de suprimento de HC
Petição 870190070518, de 24/07/2019, pág. 58/64
5/5 para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) é uma solicitação de suprimento de HC para a recuperação do envenenamento por enxofre do dito catalisador para a redução de armazenamento de NOx; e a dita solicitação de suprimento de HC para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42) é uma solicitação de suprimento de HC para a oxidação da matéria particulada coletada no dito filtro de particulados.
14. Aparelho de purificação de gás de descarga para um motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita solicitação de suprimento de HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) é dividida em uma etapa de elevação de temperatura de modo a elevar a temperatura da dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) a uma temperatura-alvo, e uma etapa de regeneração depois que a temperatura-alvo é atingida; na dita etapa de elevação de temperatura, o HC é suprido de acordo com as ditas solicitações para suprir HC para a dita primeira unidade de purificação de gás de descarga (30) e para a dita segunda unidade de purificação de gás de descarga (41, 42), respectivamente, sem considerar a dita prioridade; e na dita etapa de regeneração, a quantidade de HC suprida para uma dentre a dita primeira e segunda unidades de purificação de gás de descarga (30, 41, 42) decidida a ficar menor em prioridade que a outra pelo dito meio de decisão de prioridade é mais diminuída do que quando as ditas solicitações de suprimento de HC não se sobrepõem entre si.
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