BRPI0903696A2 - processo para a otimização de gases de exaustão de uma máquina de combustão interna - Google Patents
processo para a otimização de gases de exaustão de uma máquina de combustão interna Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0903696A2 BRPI0903696A2 BRPI0903696-2A BRPI0903696A BRPI0903696A2 BR PI0903696 A2 BRPI0903696 A2 BR PI0903696A2 BR PI0903696 A BRPI0903696 A BR PI0903696A BR PI0903696 A2 BRPI0903696 A2 BR PI0903696A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- fuel
- volume
- internal combustion
- exhaust gas
- diesel
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 74
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
- F02D19/0649—Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
- F02D19/0652—Biofuels, e.g. plant oils
- F02D19/0655—Biofuels, e.g. plant oils at least one fuel being an alcohol, e.g. ethanol
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/081—Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/0228—Adding fuel and water emulsion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
- F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
- F02D19/0644—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/32—Air-fuel ratio control in a diesel engine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Botany (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
A presente invenção refere-se a um processo para a otimização de gases de exaustão de uma máquina de combustão interna executada como motor a Diesel, com uma injeção de dois combustíveis, que apresenta um dispositivo de controle e regulagem, com o qual um volume de combustível de Diesel por meio de um dispositivo de injeção primário, independente de um valor de lambda, o qual é regulado com uma sonda de lambda, que está disposta em um canal de gases de exaustão da máquina de combustão interna, através de um circuito de regulagem, e no qual, por meio de um dispositivo de injeção secundário é injetado um segundo combustível. A invenção refere-se também a um dispositivo para a realização do processo. Neste caso, de acordo com a invenção está previsto que, no dispositivo de controle e regulagem seja regulada a quantidade total do volume de combustível de Diesel, e o volume do segundo combustível por meio da sonda de lambda em um primeiro circuito de regulagem, e, por meio de uma concentração de NOx o volume do segundo combustível seja adaptado em um segundo circuito de regulagem executado como circuito de regulagem de NOx. Com isso, pode ser realizada uma minimização de óxido nítrico em um motor a Diesel de dois combustíveis, sem que a operação regulada por lambda da máquina de combustão interna seja perturbada ou desestabilizada. Em relação ao estado da técnica, disso resulta uma vantagem de custos considerável devido à descarga dos sistemas de remoção de nitrogênio de gases de exaustão.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOE DISPOSITIVO PARA A OTIMIZAÇÃO DE GASES DE EXAUSTÃO DEUMA MÁQUINA DE COMBUSTÃO INTERNA".
Descrição
Estado da Técnica
A presente invenção refere-se a um processo para a otimizaçãode gases de exaustão de uma máquina de combustão interna executadacomo motor a Diesel, com uma injeção de dois combustíveis, que apresentaum dispositivo de controle e regulagem, com o qual um volume de combus-tível de Diesel é regulado através de um circuito de regulagem, por meio deum dispositivo de injeção primário, dependente de um valor de lambda, oqual com uma sonda de lambda, que está disposta em um canal de gasesde exaustão da máquina de combustão interna, e no qual, por meio de umdispositivo de injeção secundário é injetado um segundo combustível. A in-venção refere-se, do mesmo modo, a um dispositivo para a realização doprocesso.
Uma regulagem de lambda, em ligação com um catalisador, éatualmente o processo de purificação de gases de exaustão mais efetivopara o motor a gasolina. Só na atuação em conjunto com sistemas de igni-ção e de injeção disponíveis atualmente podem ser obtidos valores de ga-ses de exaustão muito baixos. O emprego de um catalisador de três vias ouseletivo é particularmente eficiente. Esse catalisador tem a propriedade dereduzir hidrocarbonetos, monóxido de carbono e oxido de nitrogênio atémais que 98%, caso o motor seja operado em uma faixa de aproximada-mente 1 % em torno da relação de combustível e ar estequiométrica com A =1. Neste caso, o valor de lambda indica, quanto a mistura de combustível ear existente de fato desvia do valor A = 1, que corresponde a uma relação demassa necessária teoricamente para a queima completa de 14,7 kg de arpara 1 kg de gasolina, isto é, o valor de lambda é o quociente entre a massade ar conduzido e a demanda de ar teórica. No caso de excesso de ar, A > 1(mistura magra). Com excesso de combustível A < 1 (mistura gordurosa).Como sensor de medição são empregadas sondas de lambda, que, por umlado, podem ser executadas como a denominada sonda de lambda de doispontos ou sonda de salto, e por outro lado, como sonda de lambda perma-nente, ou sonda de lambda de banda larga.
Em máquinas de combustão interna operadas com o combustí-vel de Diesel, em uma regulagem baseada em lambda, o teor de oxigêniodos gases de exaustão pode ser medido com uma sonda de lambda debanda larga, e através de um retorno dos gases de exaustão, da pressão decarga e do início da injeção pode ser otimizada a qualidade dos gases deexaustão. Além disso, essa regulagem pode ser usada para a otimização doconsumo da máquina de combustão interna.
São conhecidos motores a gasolina, de acordo com diversaspublicações de J. B. Heywood et al, MIT (entre outras também da patenteUS 2006/0102145 A1) e de acordo com K. Allmendinger, motores a Dieselcom injeção de combustível secundária. Neste caso, por exemplo, são inje-tados etanol ou os denominados aquanois, isto é, álcoois contendo bastanteágua, deslocados temporal e espacialmente como combustível secundáriona câmara de combustão da máquina de combustão interna.
Assim, por exemplo, um motor a Diesel, que apresenta uma in-jeção de combustível de Diesel orientada centralmente em relação à câmarade combustão e uma injeção de etanol ou aquanol adicional alinhada perife-ricamente, de acordo com K. Allmendinger, em relação aos motores tradi-cionais possui vantagens de funcionamento e potência, em particular, emaltos estados de número de rotações e de carga. Além disso, através daredução da temperatura de queima, durante o emprego de álcool ou aqua-nol como combustível secundário na operação magra de motor a Diesel,também a expulsão de oxido de nitrogênio é reduzida nos gases de exaus-tão.
De acordo com o estado da técnica a remoção de oxido de ni-trogênio dos gases de exaustão de modernos motores a Diesel se realizapor meio de sistemas de SCR (selective catalytic reduction), por exemplo,descritos na patente DE 101 39 142 A1, ou por meio de sistemas de NSC(nitrous oxide storage catalyst), por exemplo, descritos na patente WO2008/022751. Tanto o sistema de SCR, no qual são empregados amoníacoou derivados de amoníaco (por exemplo, uréia) como meios de redução,como também o sistema de NSC, no qual é coletado em um catalisador dearmazenamento e é reduzido, de acordo com intervalos, com combustívelnão queimado, exigem instalações dispendiosas no ramal dos gases de e-xaustão da máquina de combustão interna.
Além disso, é conhecida a regulagem de um motor a Dieselconvencional com concentração de oxido de nitrogênio (cNOx) nos gases deexaustão como grandeza de guia, do mesmo modo, como a regulagem domotor com o número de ar lambda ou da concentração de oxigênio (CO2)como grandeza de guia. Enquanto que a regulagem mencionada por últimoatravés de CO2 por meio de uma sonda de lambda de banda larga (LSU)encontra amplo emprego, a regulagem através de cNOx por meio de umasonda de gases de exaustão NOx não é convertida atualmente em motoresem série. Motivos para isso são instabilidades de uma regulagem desse tipoem conseqüência de uma dinâmica não-suficiente e/ ou precisões de medi-ção ausentes. Além disso, sensibilidades transversais das sondas de gasesde exaustão de NOx disponíveis no mercado atualmente dificultam uma re-gulagem estável.
Por isso é tarefa da invenção preparar um processo, que asse-gure uma operação estável otimizada quanto à potência e ao consumo damáquina de combustão interna a Diesel, e ao mesmo tempo ajude a reduzira emissão de nitrogênio.
Além disso, é tarefa da invenção preparar um dispositivo cor-respondente.
Vantagens da Invenção
A tarefa da invenção referente ao processo é solucionada pelofato de que, no dispositivo de controle e regulagem são regulados a quanti-dade total do volume de combustível de Diesel, e o volume do segundocombustível por meio da sonda de lambda em um primeiro circuito de regu-lagem, e o volume do segundo combustível, por meio de uma concentraçãode NOx, é adaptado em um segundo circuito de regulagem executado comocircuito de regulagem de NOx. Máquinas de combustão interna a Diesel comuma injeção de combustível secundária desse tipo oferecem, ao lado docircuito de regulagem de lambda primário, que assegura, em particular, umaoperação estável otimizada quanto à potência e ao consumo da máquina decombustão interna, o grau de liberdade adicional para regular, de modo oti-mizado, por meio do segundo circuito de regulagem, a máquina de combus-tão interna a Diesel quanto aos gases de exaustão. Com isso, pode ser rea-lizada uma minimização de oxido de nitrogênio, sem que a operação regula-da por lambda da máquina de combustão interna seja perturbada ou deses-tabilizada. Disso, em relação ao estado da técnica, resulta uma vantagemde custos considerável devido à descarga dos sistemas de remoção de ni-trogênio dos gases de exaustão. No caso de uma carga de oxido de nitrogê-nio nitidamente menor na emissão bruta os sistemas de SCR ou de NSCpodem ser projetados de modo mais simples e mais em conta e, no casoideal, até mesmo podem ser totalmente abolidos.
Neste caso, em uma variante do processo preferida está previs-to que, no primeiro circuito de regulagem seja definido o valor de lambda pormeio de uma sonda de lambda de banda larga (LSU), que está dispostapróxima do motor, no canal dos gases de exaustão da máquina de combus-tão interna, e com a qual, através da medição do valor de lambda ou daconcentração de oxigênio nos gases de exaustão magros a dosagem daquantidade total de combustível, isto é, o volume de combustível de diesel eo volume do segundo combustível é predeterminada. O emprego de umasonda de lambda de banda larga assegura, neste caso, uma regulagempermanente da dosagem em virtude de sua curva característica do sinal departida.
De acordo com a invenção, no segundo circuito de regulagemestá prevista a definição da concentração de NOx nos gases de exaustãopor meio de uma sonda de NOx, por exemplo, por meio de uma sonda deNOx de emissão bruta eletroquímica. A concentração de NOx, que pode ob-ter valores de até 1500 ppm na emissão bruta, é utilizada como grandeza deguia para a dosagem do segundo combustível, ou para o ajuste da relaçãodo volume de combustível de Diesel e o volume do segundo combustível.
Tem-se comprovado como particularmente vantajoso se, comosegundo combustível for empregado um álcool ou uma acetona, ou umamistura dessas ligações entre si ou com água. Em particular, o emprego deaquanóis, de misturas de metanol/ água ou misturas de etanol/ água ou mis-turas de propanol/ água (ou combinações disso) oferecem a vantagem que,pode ser obtida uma compressão maior e, com isso, um rendimento de po-tência maior com o mesmo volume de deslocamento. Além disso, tempera-turas de combustão mais frias podem ser obtidas, o que favorece a reduçãode óxidos nítricos nos gases de exaustão.
Neste caso, pode ser vantajoso se, um segundo combustível forempregado com valor de queima menor em relação ao valor de queima docombustível de Diesel. No caso extremo isto pode ser água e/ ou uma solu-ção aquosa de amoníaco e/ ou de seus derivados (por exemplo, uréia). Es-se último é particularmente vantajoso com respeito a uma redução de oxidonítrico nos gases de exaustão.
Em estados de carga médios e, em particular, altos da máquinade combustão interna, em uma variante do processo pode estar previstoque, o volume do segundo combustível seja aumentado, por um lado, devi-do a um rendimento de potência melhorado, por outro lado, devido à emis-são reduzida de NOx. No caso limite precisa ser injetado somente um pe-queno volume de combustível de Diesel como "vela de ignição líquida". Du-rante a operação com etanol ou aquanol como segundo combustível, então,o motor seria operado a maior parte com etanol. Por outro lado, um motor aDiesel de dois combustíveis com injeção de Diesel central, e com uma inje-ção adicional de etanol ou aquanol pode ser projetado de tal modo que, sobdeterminadas condições, por exemplo, na marcha em vazio ou com o tan-que de combustível secundário esvaziado, ele pode ser operado reguladopor lambda sem problemas, com 100% de combustível de Diesel.
Uma vez que, ao lado do volume do segundo combustível, ouda relação de segundo combustível em relação ao combustível de Diesel,ainda outras grandezas de influência, dependendo do estado de carga damáquina de combustão interna a Diesel, influenciam o ejetor de NOx é van-tajoso se como outras grandezas de entrada para o dispositivo de controle eregulagem, ao lado do valor de lambda sejam incluídos números de rota-ções do motor e, ao lado da concentração de NOx uma temperatura de ga-ses de exaustão como grandezas características, e como grandeza de saídapossa ser influenciada uma taxa de retorno de gases de exaustão e/ ou umapressão de carga através de um algoritmo de regulagem.
Neste caso, pode estar previsto que, através das grandezas ca-racterísticas número de rotações do motor, temperatura de gases de exaus-tão, taxa de retorno de gases de exaustão e/ ou pressão de carga são esta-belecidos limites superiores e inferiores, dentro dos quais é regulado o vo-lume do segundo combustível. Em relação a um controle direto dependentedo número de rotações, do volume de segundo combustível, ou da relaçãode segundo combustível em relação ao combustível de Diesel é consideradaa regulagem de NOx descrita anteriormente. Além disso, a regulagem deNOx de acordo com a invenção compensa possíveis diferenças na qualidadedo segundo combustível. Assim, por exemplo, o teor de água em aquanóispode oscilar entre 2 e 35 % de peso. Apesar dessa larga faixa de oscilação,o motor corre em função da regulagem de lambda primária, em todo casoestável, enquanto que com o segundo circuito de regulagem, o volume deNOx pode ser minimizado nos gases de exaustão.
As variantes do processo descritas anteriormente também po-dem ser empregadas, com respeito às vantagens já mencionadas, para ou-tras máquinas de combustão interna de dois combustíveis ou de multicom-bustíveis, sendo que, a regulagem de dosagem para o segundo combustívelou para outros combustíveis é adaptada à operação otimizada de gases deexaustão dessas máquinas de combustão interna.
A tarefa referente ao dispositivo é solucionada pelo fato de que,com o dispositivo de controle e regulagem podem ser regulados a quantida-de total do volume de combustível de Diesel, e o volume do segundo com-bustível por meio da sonda de lambda em um primeiro circuito de regula-gem, e, por meio da definição de uma concentração de NOx, o volume dosegundo combustível pode ser adaptado por meio da definição de uma con-centração de NOx em um segundo circuito de regulagem executado comocircuito de regulagem de NOx. Neste caso, o dispositivo de controle e regu-lagem apresenta mecanismos, que são apropriados para a realização dasvariantes do processo descritas anteriormente.
Em uma forma de execução preferida, o dispositivo de controlee regulagem apresenta como grandezas de entrada, ao lado das entradaspara o valor de lambda, e para a concentração de NOx, também entradaspara um número de rotações do motor e uma temperatura dos gases de e-xaustão, bem como, como grandezas de saída, ao lado dos sinais para ocontrole do volume de combustível de Diesel, e o volume do segundo com-bustível, também sinais de controle para a influência de uma taxa de retornode gases de exaustão e/ ou de uma pressão de carga, de tal modo que es-sas grandezas podem ser incluídas no algoritmo de regulagem.
Breve Descrição dos Desenhos
A invenção será esclarecida, em mais detalhes, a seguir, comauxílio do exemplo de execução representado nas figuras. São mostrados:
Na figura 1 - uma unidade de controle e regulagem de uma má-quina de combustão interna executada como motor a gasolina, em uma re-presentação esquemática,
Na figura 2 - a unidade de controle e regulagem de uma máqui-na de combustão interna executada como motor a Diesel, em uma represen-tação esquemática e
Na figura 3 - a unidade de controle e regulagem de uma máqui-na de combustão interna executada como motor a Diesel com um sistemade dois combustíveis, em uma representação esquemática.Formas de Execução da Invenção
A figura 1 mostra, em uma representação esquemática, uma u-nidade de controle e regulagem 10 de uma máquina de combustão internaexecutada como motor a gasolina. A unidade de controle e regulagem 10(também designada como Electronic Control Unit ECU) neste caso apresen-ta como grandezas de entrada 11 uma entrada para um valor de lambda11.1, que é fornecido por uma sonda de lambda no canal de gases de e-xaustão da máquina de combustão interna, e um número de rotações domotor 11.2. Além disso, como representado na figura 1, também podem serligadas ainda uma temperatura de gases de exaustão 11.3, bem como, ou-tras grandezas características como grandezas de entrada 11.
Como grandezas de saída 12 da unidade de controle e regula-gem 10 são emitidos, em particular, sinais de controle para um aparelho demedição de combustível, por exemplo, para uma instalação de injeção decombustível da máquina de combustão interna, para o controle de um volu-me de combustível de gasolina 12.1, e de um volume de ar 12.4. Além dis-so, em uma máquina de combustão interna a gasolina ainda podem ser emi-tidos sinais de controle para uma taxa de retorno de gases de exaustão12.5, bem como, outros parâmetros de injeção 12. 7 e parâmetros de igni-ção 12.8 para uma válvula de retorno de gases de exaustão (AGR) ou paraa instalação de injeção e ou instalação de ignição.
No exemplo mostrado, a operação da máquina de combustãointerna a gasolina ocorre pelo fato de que, o volume de combustível de ga-solina 12.1 em um circuito de regulagem é regulado de tal modo que, comrespeito aos valores de gases de exaustão otimizados, um valor de lambda11.1 de  é mantido = 1 ou próximo de 1.
A figura 2 mostra, em uma representação esquemática, uma u-nidade de controle e regulagem 10 de uma máquina de combustão internaexecutada como motor a Diesel, de acordo com o estado da técnica. Nestecaso, a unidade de controle e regulagem 10 apresenta como grandezas deentrada 11, do mesmo modo, uma entrada para um valor de lambda 11.1,que é emitido por uma sonda de lambda no canal de gases de exaustão damáquina de combustão interna, e de um número de rotações do motor 11.2.Além disso, como representado na figura 2, também podem ser ligadas ain-da uma temperatura de gases de exaustão 11.3, bem como, outras grande-zas características como grandezas de entrada 11.
Como grandezas de saída 12 da unidade de controle e regula-gem 10 para uma máquina de combustão interna a Diesel são emitidos si-nais de controle para um dispositivo de injeção de Diesel, para o controle deum volume de combustível de Diesel 12.2. Além disso, está previsto que,ainda podem ser emitidos sinais de controle para uma taxa de retorno degases de exaustão 12.5, para o controle de uma válvula de retomo de gasesde exaustão (AGR), bem como, para uma pressão de carga 12.6, para umaregulagem da pressão de carga de um turbo carregador de gases de exaus-tão.
De acordo com o estado da técnica, a operação da máquina decombustão interna a Diesel ocorre pelo fato de que, o volume de combustí-vel de Diesel 12.2 em um circuito de regulagem é regulado de tal modo que,com respeito aos valores de gases de exaustão otimizados, um valor delambda 11.1 de A é mantido = 1 ou próximo de 1. Uma remoção de nitrogê-nio dos gases de exaustão precisa ocorrer por meio de medidas adicionais,como as que já forma mencionadas no início.
A figura 3 mostra esquematicamente uma unidade de controle eregulagem 10 de uma máquina de combustão interna executada como mo-tor a Diesel, que apresenta uma injeção de dois combustíveis, e na qual éempregado o processo de acordo com a invenção para a otimização de ga-ses de exaustão.
Com a unidade de controle e regulagem 10 é regulado o volumede combustível de Diesel 12.2 como grandeza de saída 12 por meio de umdispositivo de injeção, dependendo do valor de lambda 11.1 como grandezade entrada 11 primária, que é definida com uma sonda de lambda de bandalarga (LSU), que está disposto em um canal de gases de exaustão da má-quina de combustão interna, através do primeiro circuito de regulagem 20.
Além disso, por meio de uma injeção de combustível secundária, um segun-do combustível, neste caso, etanol ou aquanol é conduzido à câmara decombustão da máquina de combustão interna. Neste caso, com a unidadede controle e regulagem 10 é regulada a quantidade total do volume decombustível de Diesel 12.2, e o volume de um combustível de etanol ou a-quanol 12.3 por meio da sonda de lambda dentro do primeiro circuito de re-gulagem 20 de tal modo que, resulta um valor de lambda 11.1 de A = 1 oupróximo de 1. O volume de um combustível de etanol ou aquanol 12.3 é a-daptado por meio da definição de uma concentração de NOx como outragrandeza de entrada 11 em um segundo circuito de regulagem 30 executa-do como circuito de regulagem de NOx.
Como grandezas de entrada 11, ao lado das entradas para ovalor de lambda 11.1, e para a concentração de NOx 11.4 também podemexistir entradas para o número de rotações do motor 11.2 e para a tempera-tura de gases de exaustão 11.3, bem como, como grandeza de saída 12, aolado dos sinais para o controle do volume de combustível de Diesel 12.2, edo volume do combustível de etanol/ aquanol 12.3, também apresenta sinaisde controle para a influência da taxa de retorno de gases de exaustão 12.5e/ ou da pressão de carga 12.6.
Com o dispositivo de controle e regulagem 10 descrito anterior-mente, e do processo pode ser realizada uma minimização de oxido de ni-trogênio, sem que a operação regulada por lambda da máquina de combus-tão interna seja perturbada ou desestabilizada. Disso resulta, em relação aoestado da técnica, uma vantagem de custos considerável devido à descargados sistemas de remoção de nitrogênio de gases de exaustão.
Claims (14)
1. Processo para a otimização de gases de exaustão de umamáquina de combustão interna executada como motor a Diesel, com umainjeção de dois combustíveis, que apresenta um dispositivo de controle eregulagem (10), com o qual um volume de combustível de Diesel (12.2), pormeio de um dispositivo de injeção primário, dependente de um valor delambda (11.1), o qual é regulado com uma sonda de lambda, que está dis-posta em um canal de gases de exaustão da máquina de combustão inter-na, através de um circuito de regulagem, e no qual, por meio de um disposi-tivo de injeção secundário é injetado um segundo combustível, caracterizadopelo fato de que, no dispositivo de controle e regulagem (10) é regulada aquantidade total do volume de combustível de Diesel (12.2), e o volume dosegundo combustível por meio da sonda de lambda em um primeiro circuitode regulagem (20), e, por meio de uma concentração de NOx (11.4), o volu-me do segundo combustível é adaptado em um segundo circuito de regula-gem (30) executado como circuito de regulagem de NOx.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que, no primeiro circuito de regulagem (20) é definido o valor delambda (11.1) por meio de uma sonda de lambda de banda larga.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza-do pelo fato de que, no segundo circuito de regulagem (30) é definida a con-centração de NOx (11 -4), nos gases de exaustão por meio de uma sonda deNOx.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que, a concentração de NOx (11.4) é utilizada como grandeza deguia para a dosagem do segundo combustível, ou para o ajuste da relaçãodo volume de combustível de Diesel (12.2), e do volume do segundo com-bustível.
5. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4,caracterizado pelo fato de que, como segundo combustível catalisador éempregado um álcool ou uma acetona, ou uma mistura desses compostosentre si ou com água.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que, como segundo combustível catalisador é empregada uma mis-tura de metanol/ água ou uma mistura de etanol/ água, ou uma mistura depropanol/ água.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, um segundo combustível é empregadocom valor de queima menor em relação ao valor de queima do combustívelde Diesel.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que, como segundo combustível catalisador é empregada água e/ ouuma solução aquosa de amoníaco e/ ou de seus derivados.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, em estados de carga médios e, emparticular, altos da máquina de combustão interna o volume do segundocombustível é aumentado.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 9, caracterizado pelo fato de que, como grandezas de entrada (11)para o dispositivo de controle e regulagem (10) são incluídos, ao lado dovalor de lambda (11.1), um número de rotações do motor (11.2) e, ao ladoda concentração de NOx (11.4), uma temperatura de gases de exaustão(11.3) como grandezas características, e como grandezas de saída (12) sãoinfluenciadas uma taxa de retorno de gases de exaustão (12.5) e/ ou umapressão de carga (12.6) através de um algoritmo de regulagem.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 10, caracterizado pelo fato de que, através das grandezas caracterís-ticas número de rotações do motor (11.2), temperatura de gases de exaus-tão (11.3), taxa de retorno de gases de exaustão (12.5) e/ ou pressão decarga (12.6) são estabelecidos limites superiores e inferiores, dentro dosquais é regulado o volume do segundo combustível.
12. Emprego do processo como definido em uma das reivindi-cações de 1 a 11, para outras máquinas de combustão interna de dois com-bustíveis ou de multicombustíveis, sendo que, a regulagem de dosagem pa-ra o segundo combustível ou para outros combustíveis é adaptada à opera-ção otimizada de gases de exaustão dessas máquinas de combustão inter-na.
13. Dispositivo para a otimização de gases de exaustão de umamáquina de combustão interna executada como motor a Diesel, com umainjeção de dois combustíveis, que apresenta um dispositivo de controle eregulagem (10), com o qual um volume de combustível de Diesel (12.2), pormeio de um dispositivo de injeção primário, dependente de um valor delambda (11.1), o qual pode ser regulado com uma sonda de lambda, queestá disposta em um canal de gases de exaustão da máquina de combustãointerna, através de um circuito de regulagem, e no qual, por meio de um dis-positivo de injeção secundário pode ser alimentado um segundo combustí-vel na câmara de combustão da máquina de combustão interna, caracteri-zado pelo fato de que, com o dispositivo de controle e regulagem (10) podeser regulada a quantidade total do volume de combustível de Diesel (12.2), eo volume do segundo combustível por meio da sonda de lambda em umprimeiro circuito de regulagem (20), e, por meio da definição de uma con-centração de NOx (11.4), o volume do segundo combustível pode ser adap-tado em um segundo circuito de regulagem (30) executado como circuito deregulagem de NOx.
14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que, o dispositivo de controle e regulagem (10) apresenta comograndezas de entrada (11) ao lado das entradas para o valor de lambda(11.1) e para a concentração de NOx (11.4), também entradas para um nú-mero de rotações do motor (11.2) e uma temperatura de gases de exaustão(11.3), bem como, como grandezas de saída (12), ao lado dos sinais para ocontrole do volume de combustível de Diesel (12.2), e do volume do segun-do combustível, também apresenta sinais de controle para a influência deuma taxa de retorno de gases de exaustão (12.5) e/ ou de uma pressão decarga (12.6).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008001724.8A DE102008001724B4 (de) | 2008-05-13 | 2008-05-13 | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasoptimierung einer Brennkraftmaschine |
| DE102008001724.8 | 2008-05-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0903696A2 true BRPI0903696A2 (pt) | 2010-07-20 |
| BRPI0903696B1 BRPI0903696B1 (pt) | 2020-10-27 |
Family
ID=41180203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0903696-2A BRPI0903696B1 (pt) | 2008-05-13 | 2009-04-28 | processo e dispositivo para a otimização de gases de exaustão de uma máquina de combustão interna e emprego do processo |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI0903696B1 (pt) |
| DE (1) | DE102008001724B4 (pt) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2994219A1 (fr) * | 2012-08-02 | 2014-02-07 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Moteur a combustion interne mettant en jeu des moyens d'introduction de gazole et des moyens d'introduction d'ethanol, et procede d'allumage associe |
| DE102014222419A1 (de) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und selbstzündende Brennkraftmaschine |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10139142A1 (de) | 2001-08-09 | 2003-02-20 | Bosch Gmbh Robert | Abgasbehandlungseinheit und Messvorrichtung zur Ermittlung einer Konzentration einer Harnstoff-Wasser-Lösung |
| US7314033B2 (en) | 2004-11-18 | 2008-01-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Fuel management system for variable ethanol octane enhancement of gasoline engines |
| US20070131180A1 (en) | 2005-12-13 | 2007-06-14 | The University Of Chicago | Water and/or alcohol water secondary injection system for diesel engines |
| DE102006020675A1 (de) | 2006-05-04 | 2007-11-08 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Lambda- und Momentenregelung einer Verbrennungskraftmaschine sowie Programmalgorithmus |
| WO2008022751A2 (de) | 2006-08-19 | 2008-02-28 | Umicore Ag & Co. Kg | Verfahren zum betreiben einer abgasreinigungsanlage an einem mager betriebenen ottomotor |
| DE102006045422A1 (de) | 2006-09-26 | 2008-04-03 | Volkswagen Ag | Ottomotorisches Brennverfahren mit Magerbetrieb und Brennkraftmaschine für ein ottomotorisches Brennverfahren mit Magerbetrieb |
-
2008
- 2008-05-13 DE DE102008001724.8A patent/DE102008001724B4/de active Active
-
2009
- 2009-04-28 BR BRPI0903696-2A patent/BRPI0903696B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102008001724A1 (de) | 2009-11-19 |
| BRPI0903696B1 (pt) | 2020-10-27 |
| DE102008001724B4 (de) | 2021-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9464584B2 (en) | Ignition and knock tolerance in internal combustion engine by controlling EGR composition | |
| JP4711233B2 (ja) | 水素エンジンの排気ガス浄化システム | |
| US7621256B2 (en) | System and method for boosted direct injection engine | |
| US8904994B2 (en) | Ammonia burning internal combustion engine | |
| US8370049B1 (en) | Control system of internal combustion engine | |
| US20120004830A1 (en) | Controller for internal combustion engine | |
| CN106089461A (zh) | 内燃机 | |
| CN105971750A (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| US10138831B2 (en) | Controller and control method for internal combustion engine | |
| NZ527178A (en) | Use of exhaust gas temperature sensor to measure the air/fuel ratio in a hydrogen fueled internal combustion engine | |
| CN102906396B (zh) | 内燃机的燃料控制装置 | |
| EP3324032B1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| CN103140660A (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| JP2007198140A (ja) | 副室式内燃機関 | |
| BRPI0903696A2 (pt) | processo para a otimização de gases de exaustão de uma máquina de combustão interna | |
| JP2017008900A (ja) | 天然ガスエンジン及び天然ガスエンジンの運転方法 | |
| EP2826970A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP7725134B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| WO2013084307A1 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| Battistoni et al. | Experimental Investigation of a Port Fuel Injected Spark Ignition Engine Fuelled with Variable Mixtures of Hydrogen and Methane | |
| JP2009144612A (ja) | 内燃機関の燃料改質装置 | |
| JP6398543B2 (ja) | 天然ガスエンジン及び天然ガスエンジンの運転方法 | |
| JP2022100067A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP4936067B2 (ja) | 水素エンジンの排気浄化装置 | |
| JP4715605B2 (ja) | 内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 27/10/2020, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |