ES2221890T3

ES2221890T3 - Dispositivo de purificacion de gas de escape de motores de combustion interna.

Info

Publication number: ES2221890T3
Application number: ES01915862T
Authority: ES
Inventors: Shinya C/O Toyota Jidosha K.K. Hirota; Toshiaki C/O Toyota Jidosha K.K. Tanaka; Kazuhiro C/O TOYOTA JIDOSHA K.K. ITOH; Takamitsu C/O TOYOTA JIDOSHA K.K. ASANUMA; Koichiro C/O TOYOTA JIDOSHA K.K. NAKATANI; Koichi C/O TOYOTA JIDOSHA K.K. KIMURA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2005-01-16
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: EP1184544A1; CN1201071C; KR100495204B1; CN1365425A; DE60104615D1; EP1184544A4; JP3714252B2; US20020157384A1; WO2001073273A1; KR20020024595A; US6644022B2; DE60104615T2; EP1184544B1

Abstract

Dispositivo de purificación de gas de escape de un motor (1) de combustión interna, en el que un único filtro (22) de material particulado para eliminar por oxidación el material particulado en un gas de escape descargado desde una cámara (5) de combustión y una válvula (76) de cambio de la trayectoria de flujo, que puede cambiar el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del único filtro (22) de material particulado a un sentido inverso, están dispuestos en un conducto de escape del motor y en el que se proporciona un medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo para aumentar la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del único filtro (22) de material particulado durante sólo un instante, de una manera tipo pulso, cuando el material particulado depositado sobre el único filtro (22) de material particulado debe separarse del único filtro (22) de material particulado y se descargarse fuera del único filtro (22) de material particulado, cambiándose el sentido del gas de escape a través del interior del único filtro (22) de material particulado al sentido inverso mediante dicha válvula (76) de cambio de la trayectoria de flujo, inmediatamente antes o cuando dicho medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo aumenta la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del único filtro (22) de material particulado durante sólo un instante, de una manera de tipo pulso.

Description

Dispositivo de purificación de gas de escape de motores de combustión interna.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación de gas de escape de un motor de combustión interna según la reivindicación 1.

Antecedentes de la técnica

A partir del documento JP 5 059 931 A se conoce un dispositivo de purificación de gas de escape para un motor diesel, con el que antes / después de regenerar un filtro, se estiman cantidades acumuladas respectivas de partículas de escape por medio de un circuito de estimación de cantidades acumuladas. Cuando se determina una inferioridad en la regeneración, a partir de la diferencia entre ambas cantidades acumuladas, por medio de un circuito de detección del estado de regeneración, una válvula reguladora de escape y una válvula de derivación se cierran por medio de un circuito de eliminación de partículas de escape. Entonces, la válvula reguladora de escape se
abre / cierra poco a poco, y se permite que fluya el gas de escape de alta presión hacia un filtro poco a poco para eliminar forzosamente las partículas de escape.

A partir del documento JP 5 044 436 A se conoce otro dispositivo de purificación de gas de escape para un motor de combustión interna, en el que el dispositivo de purificación se dispone junto con una válvula reguladora de gas de escape dentro de un conducto de gas de escape. Está previsto un dispositivo de detección para detectar el estado de obstrucción del dispositivo de purificación y un dispositivo de control para abrir la válvula reguladora de gas de escape después de que la válvula esté cerrada durante un tiempo en el cual se lleva a cabo la rotación a un número de revoluciones determinado, lo suficientemente alto para permitir el aumento de una presión de escape.

A partir del documento JP 03 253 712 A se conoce un método de regeneración de filtros de material particulado para un motor diesel. Según este método conocido, un gas de escape de un dispositivo, descargado desde un motor diesel, se suministra a una pluralidad de dispositivos de filtración a través de una pluralidad de colectores de escape y se descarga al aire libre a través de una pluralidad de conductos de escape después de que los materiales particulados contenidos en el gas de escape se retengan en los filtros respectivos. En este caso, una segunda válvula de conmutación electromagnética se conmuta con un dispositivo de control y el gas de escape procedente de un segundo dispositivo de filtración se introduce en un conducto lateral de introducción para la purga, y se aumenta más la presión en el lateral del conducto de escape del primer dispositivo de filtración. En ello, el contraflujo pulsatorio del gas de escape se genera en el primer dispositivo de filtración y las partículas retenidas se purgan y se queman de nuevo en un calentador.

En el pasado, en un motor diesel, el material particulado contenido en el gas de escape se eliminaba disponiendo un filtro de material particulado en el conducto de escape del motor, utilizando este filtro de material particulado para retener el material particulado del gas de escape, y inflamar y quemando el material particulado retenido sobre el filtro de material particulado para regenerar el filtro de material particulado. Sin embargo, el material particulado retenido sobre el filtro de material particulado no se inflama a menos que la temperatura sea una temperatura elevada de al menos aproximadamente 600ºC. Por el contrario, la temperatura del gas de escape de un motor diesel es por lo general considerablemente inferior a 600ºC. Por lo tanto, es difícil utilizar el calor del gas de escape para hacer que el material particulado retenido sobre el filtro de material particulado se inflame. Para utilizar el calor del gas de escape para hacer que se inflame el material particulado retenido sobre el filtro de material particulado, es necesario reducir la temperatura de inflamación del material particulado.

Sin embargo, en el pasado se sabía que la temperatura de inflamación del material particulado puede reducirse si el filtro de material particulado soporta un catalizador. Por consiguiente, en la técnica se conocen varios filtros de material particulado que soportan catalizadores para reducir la temperatura de inflamación del material particulado.

Por ejemplo, la publicación de patente japonesa examinada (Kokoku) número 7-106290 da a conocer un filtro de material particulado que comprende un filtro de material particulado que soporta una mezcla de un óxido de un metal alcalinotérreo y un metal del grupo del platino. En este filtro de material particulado, el material particulado se inflama a una temperatura relativamente baja de aproximadamente desde 350ºC hasta 400ºC, entonces se quema de manera continua.

En un motor diesel, cuando la carga se hace elevada, la temperatura del gas de escape alcanza de 350ºC a 400ºC, por tanto, a primera vista parecería que el material particulado podría inflamarse y quemarse mediante el calor del gas de escape, con el filtro de material particulado anterior, cuando la carga del motor se hace elevada. De hecho, sin embargo, incluso si la temperatura del gas de escape alcanza de 350ºC a 400ºC, a veces el material particulado no se inflama. Además, incluso si el material particulado se inflama, sólo parte del material particulado se quemará y una gran cantidad de material particulado quedará sin quemar.

Es decir, cuando la cantidad de material particulado contenida en el gas de escape es baja, la cantidad de material particulado depositado sobre el filtro de material particulado es pequeña. En este momento, si la temperatura del gas de escape alcanza de 350ºC a 400ºC, el material particulado sobre el filtro de material particulado se inflama y entonces se quema de manera continua.

Sin embargo, si la cantidad de material particulado contenida en el gas de escape se hace mayor, antes de que el material particulado depositado sobre el filtro de material particulado se queme por completo, otro material particulado se depositará sobre ese material particulado. Como resultado, el material particulado se deposita en capas sobre el filtro de material particulado. Si el material particulado se deposita de esta manera, en capas, sobre el filtro de material particulado, se quemará la parte del material particulado que se encuentra fácilmente en contacto con el oxígeno, pero el material particulado restante con difícil contacto con el oxígeno no se quemará y, por tanto, una gran cantidad de material particulado quedará sin quemar. Por consiguiente, si la cantidad de material particulado contenida en el gas de escape se hace mayor, una gran cantidad de material particulado continúa depositándose sobre el filtro de material particulado.

Por otro lado, si una gran cantidad de material particulado se deposita sobre el filtro de material particulado, gradualmente el material particulado depositado se hace más difícil de inflamar y quemar. Probablemente se hace más difícil de quemar de esta manera porque el carbono del material particulado se transforma en el grafito difícil de quemar, etc. mientras que se deposita. De hecho, si una gran cantidad de material particulado continúa depositándose sobre el filtro de material particulado, el material particulado no se inflamará a una temperatura baja de 350ºC a 400ºC. Se necesita una temperatura elevada de más de 600ºC para hacer que el material particulado depositado se inflame. Sin embargo, en un motor diesel, normalmente la temperatura del gas de escape nunca alcanza una temperatura elevada de más de 600ºC. Por lo tanto, si una gran cantidad de material particulado continúa depositándose sobre el filtro de material particulado, es difícil hacer que el material particulado depositado se inflame por medio del calor del gas de escape.

Por otro lado, si en este momento fuera posible transformar la temperatura del gas de escape en una temperatura elevada de más de 600ºC, el material particulado depositado se inflamaría, pero, en este caso, tendría lugar otro problema. Es decir, en este caso, si el material particulado depositado se inflamara, se quemaría generando al mismo tiempo una llama luminosa. En este momento, la temperatura del filtro de material particulado se mantendría a más de 800ºC durante un largo tiempo hasta que el material particulado depositado terminara de quemarse. Sin embargo, si el filtro de material particulado se expone a una temperatura elevada de más de 800ºC durante un largo tiempo de esta manera, el filtro de material particulado se deteriorará rápidamente y, por tanto, surgirá el problema de que el filtro de material particulado tiene que reemplazarse por un nuevo filtro tempranamente.

Una vez que una gran cantidad de material particulado se deposita en capas sobre el filtro de material particulado de esta manera, surge un problema. Por lo tanto, es necesario evitar la deposición de una gran cantidad de material particulado sobre el filtro de material particulado. Sin embargo, incluso si se evita la deposición de una gran cantidad de material particulado sobre el filtro de material particulado de esta manera, el material particulado restante después del quemado se acumulará y formará grandes masas. Estas masas conllevan el problema de que obstruyen los finos orificios del filtro de material particulado. Si los finos orificios del filtro de material particulado se obstruyen de esta manera, la pérdida de presión del flujo de gas de escape en el filtro de material particulado se hace gradualmente mayor. Como resultado, la potencia del motor termina decreciendo.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo de purificación de gas de escape de un motor de combustión interna, que pueden separar del filtro de material particulado masas de material particulado que hacen que el filtro de material particulado se obstruya y de descargar las mismas.

Según la presente invención, el objeto anterior se soluciona mediante las características de la reivindicación 1.

Las realizaciones mejoradas del dispositivo de purificación de gas de escape de la invención resultan de las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones según las figuras 1 a 25 sólo representan información de los antecedentes de la invención.

La figura 1 es una vista general de un motor de combustión interna; las figuras 2A y 2B son vistas de un par necesario de un motor; las figuras 3A y 3B son vistas de un filtro de material particulado; las figuras 4A y 4B son vistas para explicar una acción de oxidación del material particulado; las figuras 5A, 5B y 5C son vistas para explicar una acción de deposición del material particulado; la figura 6 es una vista de la relación entre la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación y la temperatura del filtro de material particulado; las figuras 7A y 7B son diagramas temporales de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape, etc.; la figura 8 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 9 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 10 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 11 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 12 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 13 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; las figuras 14A y 14B son vistas de la cantidad de material particulado descargado; la figura 15 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 16 es una vista de la temporización de control; la figura 17 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; las figuras 18A y 18B son vistas de la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación; la figura 19 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 20 es una vista de la cantidad de generación de humo; la figura 21 es una vista de una primera región de funcionamiento y una segunda región de funcionamiento; la figura 22 es una vista de la razón aire-combustible; la figura 23 es una vista de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora; la figura 24 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 25 es una vista general de todavía otra realización del motor de combustión interna; la figura 26 es una vista general de todavía otra realización de un motor de combustión interna; las figuras 27A y 27B son vistas de un dispositivo de tratamiento de material particulado; la figura 28 es una vista de otra realización de un dispositivo de tratamiento de material particulado; la figura 29 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 30 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 31 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 32 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 33 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 34 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape; la figura 35 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción; la figura 36 es una vista de todavía otra realización de un dispositivo de tratamiento de material particulado; la figura 37 es un diagrama temporal de la conmutación del grado de apertura de la válvula reguladora de escape y la figura 38 es un diagrama de flujo para el control para evitar la obstrucción.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

La figura 1 muestra un motor de combustión interna del tipo de encendido por compresión. Debe tenerse en cuenta que la presente invención también puede aplicarse a un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa.

Haciendo referencia a la figura 1, 1 indica un cuerpo del motor, 2 un bloque de cilindros, 3 una culata del cilindro, 4 un pistón, 5 una cámara de combustión, 6 un inyector de combustible controlado eléctricamente, 7 una válvula de admisión, 8 un orificio de admisión, 9 una válvula de escape y 10 un orificio de escape. El orificio 8 de admisión está conectado a una cámara 12 de compensación a través de un tubo 11 de admisión correspondiente, mientras que la cámara 12 de compensación está conectada a un compresor 15 de un turbosobrealimentador 14 de escape a través de un conducto 13 de admisión. Dentro del conducto 13 de admisión está dispuesta una válvula 17 reguladora que se acciona por medio de un motor 16 paso a paso. Además, un dispositivo 18 de enfriamiento está dispuesto alrededor del conducto 13 de admisión para enfriar el aire de admisión que fluye a través del conducto 13 de admisión. En la realización mostrada en la figura 1, el agua de refrigeración del motor se conduce hacia adentro del dispositivo 18 de enfriamiento y el aire de admisión se enfría por medio del agua de refrigeración del motor. Por otro lado, el orificio 10 de escape está conectado a una turbina 21 de escape de un turbosobrealimentador 14 de escape a través de un colector 19 de escape y un tubo 20 de escape. La salida de la turbina 21 de escape está conectada a una carcasa 23 del filtro que aloja un filtro 22 de material particulado.

El colector 19 de escape y la cámara 12 de compensación están conectadas entre sí a través de un conducto 24 de recirculación de gas de escape (exhaust gas recirculation, EGR). Dentro del conducto 24 de EGR está dispuesta una válvula 25 de control de EGR, controlada eléctricamente. Un dispositivo 26 de enfriamiento está dispuesto alrededor del conducto 24 de EGR para enfriar el gas EGR que circula dentro del conducto 24 de EGR. En la realización mostrada en la figura 1, el agua de refrigeración del motor se conduce hacia adentro del dispositivo 26 de enfriamiento y el gas EGR se enfría por medio del agua de refrigeración del motor. Por otro lado, los inyectores 6 de combustible están conectados a un depósito de combustible, a un denominado raíl 27 común (common rail), a través de tubos 6a de alimentación de combustible. Se alimenta combustible al raíl 27 común a partir de una bomba 28 de combustible, de descarga, variable, controlada eléctricamente. El combustible alimentado al raíl 27 común se alimenta a los inyectores 6 de combustible a través de los tubos 6a de alimentación de combustible. El raíl 27 común tiene un detector 29 de presión del combustible incorporado a él para detectar la presión del combustible en el raíl 27 común. La descarga de la bomba 28 de combustible se controla tomando como base la señal de salida del detector 29 de presión del combustible, de manera que la presión del combustible en el raíl 27 común se convierte en una presión del combustible objetivo.

Una unidad 30 de control electrónico está compuesta por un ordenador digital dotado de una ROM 32 (memoria de sólo lectura), RAM 33 (memoria de acceso aleatorio), CPU 34 (microprocesador), puerto 35 de entrada, y puerto 36 de salida, todos conectados entre sí a través de un bus 31 bidireccional. La señal de salida del detector 29 de presión del combustible entra a través de un convertidor 37 AD correspondiente al puerto 35 de entrada. Además, el filtro 22 de material particulado tiene incorporado en él un detector 39 de temperatura para detectar la temperatura del filtro 22 de material particulado. La señal de salida de este detector 39 de temperatura entra al puerto 35 de entrada a través del convertidor 37 AD correspondiente. Un pedal 40 de aceleración tiene conectado a él un detector 41 de carga que genera una tensión de salida proporcional a la cantidad L de depresión del pedal 40 de aceleración. La tensión de salida del detector 41 de carga entra en el puerto 35 de entrada a través del convertidor 37 AD correspondiente. Además, el puerto 35 de entrada tiene conectado a él un detector 42 del ángulo de calado que genera un impulso de salida cada vez que el cigüeñal rota, por ejemplo, 30 grados.

Por otro lado, dentro del tubo 43 de escape, conectado a la salida de la carcasa 23 del filtro, está dispuesta una válvula 45 reguladora de escape que se acciona por medio del actuador 44. El puerto 36 de salida está conectado, a través de un circuito 38 excitador correspondiente, al inyector 6 de combustible, el motor 16 paso a paso para hacer funcionar la válvula reguladora, la válvula 25 de control de EGR, la bomba 28 de combustible y el actuador 44.

La figura 2A muestra la relación entre el par motor TQ necesario, la cantidad L de depresión del pedal 40 de aceleración, y la velocidad N del motor. Debe tenerse en cuenta que en la figura 2A, las curvas muestran las curvas de par motor equivalente. La curva mostrada para TQ = 0 muestra que el par motor es cero, mientras que las curvas restantes muestran pares motores necesarios, que aumentan gradualmente, en el orden de TQ = a, TQ = b, TQ = c y TQ = d. El par motor TQ necesario mostrado en la figura 2A está almacenado en la ROM 32 con antelación como función de la cantidad L de depresión del pedal 40 de aceleración y la velocidad N del motor, como se muestra en la figura 2B. En esta realización, el par motor TQ necesario se calcula en primer lugar a partir del diagrama mostrado en la figura 2B, en función de la cantidad L de depresión del pedal 40 de aceleración y la velocidad N del motor, después se calculan la cantidad de inyección de combustible, etc., tomando como base el par motor TQ necesario.

Las figuras 3A y 3B muestran la estructura del filtro 22 de material particulado. Debe tenerse en cuenta que la figura 3A es una vista frontal del filtro 22 de material particulado, mientras que la figura 3B es una vista lateral de la sección transversal del filtro 22 de material particulado. Como se muestra en las figuras 3A y 3B, el filtro 22 de material particulado forma una estructura de panal y está dotada de una pluralidad de conductos 50, 51 de escape que se extienden paralelos entre sí. Estos conductos de escape están compuestos por conductos 50 de entrada de gas de escape con extremos aguas abajo cerrados por medio de tapones 52 y conductos 51 de salida de gas de escape con extremos aguas arriba cerrados por medio de tapones 52. Debe tenerse en cuenta que las partes sombreadas en la figura 3A muestran tapones 53. Por lo tanto, los conductos 50 de entrada de gas de escape y los conductos 51 de entrada de gas de escape están dispuestos de manera alternante a través de delgadas paredes 54 de separación. En otras palabras, los conductos 50 de entrada de gas de escape y los conductos 51 de salida de gas de escape están dispuestos de manera que cada conducto 50 de entrada de gas de escape está rodeado por cuatro conductos 51 de salida de gas de escape, y cada conducto 51 de salida de gas de escape está rodeado por cuatro conductos 50 de entrada de gas de escape.

El filtro 22 de material particulado está formado a partir de un material poroso, tal como, por ejemplo, cordierita. Por consiguiente, el gas de escape que fluye hacia los conductos 50 de entrada de gas de escape, fluye hacia afuera, hacia los conductos 51 de salida de gas de escape contiguos, a través de los separadores 54 que los rodean, como se muestra mediante las flechas en la figura 3B.

En esta realización, una capa de un soporte compuesto, por ejemplo, por alúmina, se forma en las superficies periféricas de los conductos 50 de entrada de gas de escape y los conductos 51 de salida de gas de escape, es decir, en las dos superficies laterales del separador 54 y las paredes interiores de los finos orificios de los separadores 54. Sobre el soporte se soportan un catalizador de metal precioso y un agente de liberación de oxígeno activo que toma el oxígeno y retiene el oxígeno si hay un exceso de oxígeno presente en el entorno y libera el oxígeno retenido en forma de oxígeno activo si baja la concentración de oxígeno en el entorno.

En este caso, en esta realización, como catalizador de metal precioso se utiliza platino Pt. Como agente de liberación de oxígeno activo se hace uso de al menos uno de un metal alcalino, tal como potasio K, sodio Na, litio Li, cesio Cs y rubidio Rb, un metal alcalinotérreo, tal como bario Ba, calcio Ca y estroncio Sr, una tierra rara, tal como lantano La, itrio Y y cerio Ce, y un metal de transición, tal como estaño Sn y hierro Fe.

Debe tenerse en cuenta que en este caso, como agente de liberación de oxígeno activo, se hace uso preferiblemente de un metal alcalino o un metal alcalinotérreo con una mayor tendencia a la ionización que el calcio Ca, es decir, potasio K, litio Li, cesio Cs, rubidio Rb, bario Ba y estroncio Sr o se hace uso de cerio Ce.

A continuación, la acción de eliminación del material particulado en el gas de escape por medio del filtro 22 de material particulado se explicará tomando como ejemplo el caso de un soporte que soporta platino Pt y potasio K, pero el mismo tipo de acción de eliminación de material particulado tiene lugar incluso cuando se usa otro metal precioso, metal alcalino, metal alcalinotérreo, tierra rara y metal de transición.

En un motor de combustión interna del tipo de encendido por compresión, tal como se muestra en la figura 1, la combustión tiene lugar con un exceso de aire. Por lo tanto, el gas de escape contiene una gran cantidad de aire en exceso. Es decir, si la razón del aire y el combustible alimentados al conducto de admisión, la cámara 5 de combustión y un conducto de escape, se denomina razón aire-combustible del gas de escape, entonces en un motor de combustión interna del tipo de encendido por compresión, tal como se muestra en la figura 1, la razón aire-combustible del gas de escape se hace pobre. Además, en la cámara 5 de combustión se genera NO, de manera que el gas de escape contiene NO. Además, el combustible contiene azufre S. Este azufre S reacciona con el oxígeno en la cámara 5 de combustión para dar SO_{2}. Por consiguiente, el gas de escape contiene SO_{2}. En consecuencia, el gas de escape que contiene oxígeno en exceso, NO y SO_{2} fluye hacia los conductos 50 de entrada de gas de escape del filtro 22 de material particulado.

Las figuras 4A y 4B son vistas ampliadas de la superficie de la capa del soporte formada sobre las superficies circunferenciales interiores de los conductos 50 de entrada de gas de escape y las paredes internas de los orificios finos de los separadores 54. Debe tenerse en cuenta que en las figuras 4A y 4B, 60 indica partículas de platino Pt, mientras que 61 indica el agente de liberación de oxígeno activo que contiene potasio K.

De esta manera, puesto que el gas de escape contiene una gran cantidad de oxígeno en exceso, si el gas de escape fluye hacia los conductos 50 de entrada de gas de escape del filtro 22 de material particulado, como se muestra en la figura 4A, el oxígeno O_{2} se adhiere a la superficie del platino Pt en forma de O_{2}^{-} u O^{2-}.
Por otro lado, el NO del gas de escape reacciona con el O_{2}^{-} u O^{2-} en la superficie del platino Pt para convertirse en NO_{2} (2 NO + O_{2} \rightarrow 2 NO_{2}). A continuación, parte del NO_{2} que se produce, se absorbe en el agente 61 de liberación de oxígeno activo mientras que se oxida sobre el platino Pt y difunde en el agente 61 de liberación de oxígeno activo en forma de iones nitrato NO_{3}^{-}, como se muestra en la figura 4A, mientras se une con el potasio K. Parte de los iones nitrato NO_{3}^{-} producen nitrato de potasio KNO_{3}.

Por otro lado, como se ha explicado anteriormente, el gas de escape también contiene SO_{2}. Este SO_{2} se absorbe en el agente 61 de liberación de oxígeno activo mediante un mecanismo similar al del NO. Es decir, de la manera anterior, el oxígeno O_{2} se adhiere a la superficie del platino Pt en forma de O_{2}^{-} u O^{2-}. El SO_{2} en el gas de escape reacciona con el O_{2}^{-} u O^{2-} en la superficie del platino Pt para convertirse en SO_{3}. A continuación, parte del SO_{3} que se produce, se absorbe en el agente 61 de liberación de oxígeno activo mientras se oxida sobre el platino Pt y difunde en el agente 61 de liberación de oxígeno activo en forma de iones sulfato SO_{4}^{2-}, mientras se une con el potasio K para producir sulfato de potasio K_{2}SO_{4}. De esta manera se producen nitrato de potasio KNO_{3} y sulfato de potasio K_{2}SO_{4} en el agente 61 de liberación de oxígeno activo.

Por otro lado, en la cámara 5 de combustión se produce material particulado compuesto principalmente por carbono. Por lo tanto, el gas de escape contiene este material particulado. El material particulado contenido en el gas de escape entra en contacto y se adhiere a la superficie de la capa del soporte, por ejemplo, la superficie del agente 61 de liberación de oxígeno activo, como se muestra en la figura 4B, cuando el gas de escape está fluyendo a través de los conductos 50 de entrada de gas de escape del filtro 22 de material particulado o cuando se dirige desde los conductos 50 de entrada de gas de escape hasta los conductos 51 de salida de gas de escape.

Si el material 62 particulado se adhiere a la superficie del agente 61 de liberación de oxígeno activo de esta manera, la concentración de oxígeno en la superficie de contacto del material 62 particulado y el agente 61 de liberación de oxígeno activo disminuye. Si la concentración de oxígeno disminuye, tiene lugar una diferencia de concentración con el interior del agente 61 de liberación de oxígeno activo con elevada concentración de oxígeno y, por consiguiente, el oxígeno dentro del agente 61 de liberación de oxígeno activo se mueve hacia la superficie de contacto entre el material 62 particulado y el agente 61 de liberación de oxígeno activo. Como resultado, el nitrato de potasio KNO_{3} formado en el agente 61 de liberación de oxígeno activo se descompone en potasio K, oxígeno O, y NO. El oxígeno O se dirige hacia la superficie de contacto entre el material 62 particulado y el agente 61 de liberación de oxígeno activo, mientras que el NO se libera del agente 61 de liberación de oxígeno activo al exterior. El NO liberado al exterior se oxida sobre el platino Pt del lado aguas abajo y se absorbe de nuevo en el agente 61 de liberación de oxígeno activo.

Por otro lado, en este momento, el sulfato de potasio K_{2}SO_{4} formado en el agente 61 de liberación de oxígeno activo también se descompone en potasio K, oxígeno O y SO_{2}. El oxígeno O se dirige hacia la superficie de contacto entre el material 62 particulado y el agente 61 de liberación de oxígeno activo, mientras que el SO_{2} se libera del agente 61 de liberación de oxígeno activo al exterior. El SO_{2} liberado al exterior se oxida sobre el platino Pt del lado aguas abajo y se absorbe de nuevo en el agente 61 de liberación de oxígeno activo.

Por otro lado, el oxígeno O que se dirige hacia la superficie de contacto entre el material 62 particulado y el agente 61 de liberación de oxígeno activo es el oxígeno procedente de la descomposición de los compuestos, tales como nitrato de potasio KNO_{3} o sulfato de potasio K_{2}SO_{4}. El oxígeno O de las descomposición de estos compuestos tiene una alta energía y tiene una actividad extremadamente alta. Por lo tanto, el oxígeno que se dirige hacia la superficie de contacto entre el material 62 particulado y el agente 61 de liberación de oxígeno activo se convierte en oxígeno O activo. Si este oxígeno O activo entra en contacto con el material 62 particulado, se estimula la acción de oxidación del material 62 particulado y el material 62 particulado se oxida sin emitir una llama luminosa durante un período corto de varios minutos a varias decenas de minutos. Mientras que el material 62 particulado se está oxidando de esta manera, otro material particulado se está depositando sucesivamente sobre el filtro 22 de material particulado. Por lo tanto, en la práctica, siempre está depositándose una cierta cantidad de material particulado sobre el filtro 22 de material particulado. Parte de este material particulado que se está depositando se elimina por oxidación. De esta manera, el material 62 particulado depositado sobre el filtro 22 de material particulado se quema de manera continua sin emitir una llama luminosa.

Debe tenerse en cuenta que se considera que el NO_{x} difunde en el agente 61 de liberación de oxígeno activo en forma de iones nitrato NO_{3}^{-} mientras que, repetidamente, se une a los átomos de oxígeno y se separa de éstos. También se produce oxígeno activo durante este tiempo. El material 62 particulado también se oxida por medio de este oxígeno activo. Además, el material 62 particulado depositado sobre el filtro 22 de material particulado se oxida por medio del oxígeno O activo, pero el material 62 particulado también se oxida por medio del oxígeno del gas de escape.

Cuando el material particulado depositado en capas sobre el filtro 22 de material particulado se quema, el filtro 22 de material particulado se pone al rojo vivo y se quema con una llama. Esta combustión con una llama no continúa a menos que la temperatura sea elevada. Por consiguiente, para continuar con la combustión con tal llama, la temperatura del filtro 22 de material particulado debe mantenerse a una temperatura elevada.

A diferencia de esto, en la presente invención, el material 62 particulado se oxida sin emitir una llama luminosa como se explicó anteriormente. En este momento, la superficie del filtro 22 de material particulado no se pone al rojo vivo. Es decir, en otras palabras, en la presente invención, el material 62 particulado se elimina por oxidación a una temperatura considerablemente baja. En consecuencia, la acción de eliminación del material 62 particulado por oxidación sin emitir una llama luminosa según la presente invención es completamente diferente a la acción de eliminación de material particulado por combustión acompañada de una llama.

El platino Pt y el agente 61 de liberación de oxígeno activo se hacen más activos cuanto mayor sea la temperatura del filtro 22 de material particulado, de manera que la cantidad de oxígeno O activo capaz de ser liberado por el agente 61 de liberación de oxígeno activo por tiempo unitario aumenta cuanto mayor sea la temperatura del filtro 22 de material particulado. Además, sólo naturalmente, el material particulado es más fácil de eliminar por oxidación cuanto mayor sea la temperatura del propio material particulado. Por lo tanto, la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación sobre el filtro 22 de material particulado por tiempo unitario sin emitir una llama luminosa aumenta cuanto mayor sea la temperatura del filtro 22 de material particulado.

La línea continua en la figura 6 muestra la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación por tiempo unitario sin emitir una llama luminosa. La abscisa de la figura 6 muestra la temperatura TF del filtro 22 de material particulado. Debe tenerse en cuenta que la figura 6 muestra la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en el caso en el que el tiempo unitario es 1 segundo, es decir, por segundo, pero también podría utilizarse como tiempo unitario 1 minuto, 10 minutos o cualquier otro tiempo. Por ejemplo, si se utiliza 10 minutos como tiempo unitario, la cantidad G de material particulado que puede eliminaras por oxidación por tiempo unitario expresa la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en 10 minutos. También en este caso, la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación sobre el filtro 22 de material particulado por tiempo unitario sin emitir una llama luminosa, como se muestra en la figura 6, aumenta cuanto mayor sea la temperatura del filtro 22 de material particulado.

Ahora, si la cantidad de material particulado descargado desde la cámara 5 de combustión por tiempo unitario se denomina la cantidad M de material particulado descargado, cuando la cantidad M de material particulado descargado es menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en el mismo tiempo unitario, por ejemplo, cuando la cantidad M del material particulado descargado por segundo es menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación por segundo, o cuando la cantidad M de material particulado descargado en 10 minutos es menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en 10 minutos, es decir, en la región I de la figura 6, todo el material particulado descargado desde la cámara 5 de combustión se elimina sucesivamente por oxidación en un corto tiempo sobre el filtro 22 de material particulado sin emitir una llama luminosa.

En contraposición a esto, cuando la cantidad M de material particulado descargado es mayor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación, es decir, en la región II de la figura 6, la cantidad de oxígeno activo no es suficiente para la oxidación sucesiva de todo el material particulado. Las figuras 5A a 5C muestran el estado de oxidación del material particulado en este caso.

Es decir, cuando la cantidad de oxígeno activo no es suficiente para la oxidación sucesiva de todo el material particulado, si el material 62 particulado se adhiere al agente 61 de liberación de oxígeno activo, como se muestra en la figura 5A, sólo se oxida parte del material 62 particulado. La parte del material particulado no oxidada de manera suficiente permanece sobre la capa del soporte. A continuación, si el estado de cantidad insuficiente de oxígeno activo continúa, las partes del material no oxidado permanecen sucesivamente sobre la capa del soporte. Como resultado, como se muestra en la figura 5B, la superficie de la capa del soporte está cubierta por la parte 63 de material particulado residual.

Esta parte 63 de material particulado residual que cubre la superficie de la capa del soporte se transforma gradualmente en el carbono difícil de oxidar y, por tanto, la parte 63 de material particulado residual se mantiene fácilmente como tal. Además, si la superficie de la capa del soporte está cubierta por la parte 63 de material particulado residual, se suprimen la acción de oxidación del NO y del SO_{2} por medio del platino Pt y la acción de liberación de oxígeno activo del agente 61 de liberación de oxígeno activo. Como resultado, como se muestra en la figura 5C, otro material 64 particulado se deposita sucesivamente sobre la parte 63 de material particulado residual. Es decir, el material particulado se deposita en capas. Si el material particulado se deposita en capas de esta manera, el material particulado se separa en distancia del platino Pt o el agente 61 de liberación de oxígeno activo, de manera que incluso en el caso de un material particulado fácil de oxidar, no se va a oxidar por medio de oxígeno O activo. Por consiguiente, otro material particulado se deposita sucesivamente sobre el material 64 particulado. Es decir, si el estado en el que la cantidad M de material particulado descargado es mayor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación continúa, el material particulado se deposita en capas sobre el filtro 22 de material particulado y, por tanto, a no ser que la temperatura del gas de escape se haga mayor o la temperatura del filtro 22 de material particulado se haga mayor, ya no es posible hacer que el material particulado depositado se inflame y se queme.

De esta manera, en la región I de la figura 6, el material particulado se quema en un corto tiempo sobre el filtro 22 de material particulado sin emitir una llama luminosa. En la región II de la figura 6, el material particulado se deposita en capas sobre el filtro 22 de material particulado. Por lo tanto, para evitar que el material particulado se deposite en capas sobre el filtro 22 de material particulado, la cantidad M de material particulado descargado debe mantenerse menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en todo momento.

Como se comprenderá a partir de la figura 6, con el filtro 22 de material particulado utilizado en esta realización, el material particulado puede oxidarse incluso si la temperatura TF del filtro 22 de material particulado es considerablemente baja. Por lo tanto, en un motor de combustión interna del tipo de encendido por compresión mostrado en la figura 1, es posible mantener la cantidad M de material particulado descargado y la temperatura TF del filtro 22 de material particulado, de manera que la cantidad M de material particulado descargado normalmente se hace menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación. Por consiguiente, en esta realización, la cantidad M de material particulado descargado y la temperatura TF del filtro 22 de material particulado se mantienen de manera que la cantidad M de material particulado descargado normalmente se haga menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación.

Si la cantidad M de material particulado descargado se mantiene para que normalmente sea menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación de esta manera, el material particulado ya no se deposita en capas sobre el filtro 22 de material particulado. Como resultado, la pérdida de presión del flujo de gas de escape en el filtro 22 de material particulado se mantiene en una pérdida de presión mínima sustancialmente constante hasta el punto de poder decir que realmente no cambia mucho. Por lo tanto, es posible mantener la caída de la potencia del motor en un mínimo.

Además, la acción de eliminación del material particulado por oxidación del material particulado tiene lugar incluso a una temperatura considerablemente baja. Por tanto, la temperatura del filtro 22 de material particulado no aumenta realmente tanto y, en consecuencia, casi no existe riesgo de deterioro del filtro 22 de material particulado.

Por otro lado, si el material particulado se deposita sobre el filtro 22 de material particulado, la ceniza coagula y, como resultado, existe el peligro de que el filtro 22 de material particulado se obstruya. En este caso, la obstrucción tiene lugar principalmente debido al sulfato de calcio CaSO_{4}. Es decir, el combustible o aceite de lubricación contiene calcio Ca. Por lo tanto, el gas de escape contiene calcio Ca. Este calcio Ca produce sulfato de calcio CaSO_{4} en presencia de SO_{3}. Este sulfato de calcio CaSO_{4} es un sólido y no se descompondrá con calor incluso a elevada temperatura. Por lo tanto, si se produce sulfato de calcio CaSO_{4} y los finos orificios del filtro 22 de material particulado se obstruyen por este sulfato de calcio CaSO_{4}, tiene lugar la obstrucción.

Sin embargo, en este caso, si un metal alcalino o un metal alcalinotérreo que tenga una mayor tendencia a la ionización que el calcio Ca, por ejemplo potasio K, se utiliza como agente 61 de liberación de oxígeno activo, el SO_{3} difundido en el agente 61 de liberación de oxígeno activo, se une con el potasio K para formar sulfato de potasio K_{2}SO_{4}. El calcio Ca pasa a través de los separadores 54 del filtro 22 de material particulado y fluye hacia afuera al conducto 51 de salida de gas de escape sin unirse al SO_{3}. Por tanto, ya no hay obstrucción de los finos orificios del filtro 22 de material particulado. En consecuencia, como se describe anteriormente, es preferible utilizar un metal alcalino o metal alcalinotérreo que tenga una tendencia a la ionización mayor que el calcio Ca, es decir, potasio K, litio Li, cesio Cs, rubidio Rb, bario Ba y estroncio Sr, como agente 61 de liberación de oxígeno activo.

Ahora, en esta realización, la intención es básicamente mantener la cantidad M de material particulado descargado menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en todos los estados de funcionamiento. Sin embargo, en la práctica es casi imposible reducir la cantidad M de material particulado descargado de la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación en todos los estados de funcionamiento. Por ejemplo, en el momento de la puesta en marcha del motor, la temperatura del filtro 22 de material particulado es normalmente baja y, por tanto, en este momento, la cantidad M de material particulado descargado se hace mayor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación. Por lo tanto, en esta realización, a excepción de casos especiales, tales como inmediatamente después de la puesta en marcha del motor, en condiciones de funcionamiento del motor en las que la cantidad M de material particulado descargado puede hacerse menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación, la cantidad M de material particulado descargado se hace menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación.

Sin embargo, incluso si el aparato está diseñado para que la cantidad M de material particulado descargado se haga menor que la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación de esta manera, el material particulado que permanece después de la combustión se acumula en el filtro 22 de material particulado y forma grandes masas. Las masas de material particulado acaban provocando que los finos orificios del filtro 22 de material particulado se obstruyan. Si los finos orificios del filtro 22 de material particulado se obstruyen, la pérdida de presión del flujo de gas de escape en el filtro 22 de material particulado se hace mayor y, como resultado, la potencia del motor acaba bajando. Por lo tanto, es necesario evitar lo más posible que los finos orificios del filtro 22 de material particulado se obstruyan. Si los finos orificios del filtro 22 de material particulado se obstruyen, es necesario separar las masas de material particulado que hacen que se obstruya el filtro 22 de material particulado y descargarlas al exterior.

Por consiguiente, los presentes inventores se dedicaron a una investigación constante y, como resultado, se dieron cuenta de que si la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado aumenta durante sólo un instante de una manera tipo pulso, las masas del material particulado que producen la obstrucción pueden separarse del filtro 22 de material particulado y descargarse al exterior. Es decir, se dieron cuenta de que tan sólo con una rápida velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado, las masas de material particulado no se separarán realmente mucho del filtro 22 de material particulado, que, además, incluso si la velocidad de flujo del gas de escape se reduce en un instante, las masas del material particulado no se separarán del filtro 22 de material particulado, y que para separar las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado y descargarlas al exterior, es necesario aumentar la velocidad de flujo del gas de escape durante sólo un instante de una manera tipo pulso.

Es decir, si la velocidad de flujo del gas de escape aumenta durante sólo un instante de una manera tipo pulso, el gas de escape de alta densidad se transforma en una onda de presión que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado. Se cree que la onda de presión administra una fuerza de impacto a las masas del material particulado durante un instante y, con ello, hace que las masas de material particulado se separen del filtro 22 de material particulado y se descarguen al exterior.

En el momento de la operación de aceleración del motor, la velocidad de flujo del gas de escape aumenta en un instante. Sin embargo, en este momento la velocidad de flujo del gas de escape continúa aumentando. Por lo tanto, en este momento, la velocidad de flujo del gas de escape no aumenta sólo durante un instante de una manera tipo pulso. Dicho esto, en el momento de la operación de aceleración del motor, la velocidad de flujo del gas de escape aumenta durante un instante, de manera que las masas de material particulado se separarán del filtro 22 de material particulado, aunque en una pequeña cantidad, y se descargarán al exterior.

En este caso, para separar una gran cantidad de masas de material particulado del filtro 22 de material particulado y descargarla al exterior, es necesario hacer que el aumento instantáneo de la velocidad de flujo del gas de escape sea mayor que el aumento instantáneo de la velocidad de flujo del gas de escape en el momento de la aceleración. Por lo tanto, es preferible almacenar la energía de escape y hacer que aumente la velocidad de flujo del gas de escape durante sólo un instante de una manera tipo pulso.

Por lo tanto, en esta realización, se utiliza una válvula 45 reguladora de escape como un medio para almacenar la energía de escape y hacer que aumente la velocidad de flujo del gas de escape durante sólo un instante de una manera tipo pulso. Es decir, si la válvula 45 reguladora de escape está cerrada, la contrapresión dentro del conducto de escape aguas arriba de la válvula 45 reguladora de escape se hace mayor. A continuación, si la válvula 45 reguladora de escape está completamente abierta, la velocidad de flujo del gas de escape aumenta durante sólo un instante de una manera tipo pulso y, por lo tanto, las masas de material particulado depositadas sobre la superficie de las paredes 54 de separación (figura 3) del filtro 22 de material particulado y dentro de los finos orificios del filtro 22 de material particulado se eliminan de la superficie de las paredes 54 de separación y de adentro de las superficies de pared de los finos orificios. Es decir, las masas de material particulado se separan del filtro 22 de material particulado. A continuación, las masas de material particulado separadas se descargan al exterior del filtro 22 de material particulado.

En este caso, una vez que la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada, la contrapresión dentro del conducto de escape aguas arriba de la válvula 45 reguladora de escape se vuelve extremadamente alta y, por tanto, el aumento en la velocidad de flujo del gas de escape cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente abierta se hace extremadamente grande. Como resultado se crea una onda de presión extremadamente fuerte y, por tanto, la gran cantidad de masas de material particulado se separa del filtro 22 de material particulado y se descarga.

Además, si se dispone una válvula 45 reguladora de escape aguas abajo del filtro 22 de material particulado, como se muestra en la figura 1, cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada, una alta contrapresión actúa sobre el filtro 22 de material particulado. Si una alta contrapresión actúa sobre el filtro 22 de material particulado, una alta presión actúa sobre las masas de material particulado, de manera que las masas de material particulado se deforman y parte de las masas de material particulado, en algunos casos todas, se separa de la superficie depositada sobre el filtro 22 de material particulado. Como resultado, cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente abierta, las masas de material particulado se separan más del filtro 22 de material particulado y se descargan.

En esta realización, la válvula 45 reguladora de escape está controlada por medio de una temporización de control predeterminada. En la realización mostrada en las figuras 7A y 7B, la válvula 45 reguladora de escape se cierra completa y temporalmente desde el estado completamente abierto, después se abre completa e instantáneamente desde el estado completamente cerrado de manera cíclica en cada intervalo de tiempo constante o cada vez que la distancia recorrida por el vehículo alcanza una distancia constante predeterminada. Debe tenerse en cuenta que cuando la válvula 45 reguladora de escape se cierra completamente desde el estado completamente abierto, en el ejemplo mostrado en la figura 7A, la válvula 45 reguladora de escape se cierra completa e instantáneamente, mientras que en el ejemplo mostrado en la figura 7B, la válvula 45 reguladora de escape se cierra gradualmente.

Además, si la válvula 45 reguladora de escape se cierra completamente, la potencia del motor baja. Por lo tanto, en el ejemplo mostrado en las figuras 7A y 7B, cuando la válvula 45 reguladora de escape está cerrada, la cantidad de inyección de combustible aumenta, de manera que la potencia del motor no baje.

En la realización mostrada en el figura 8, en el momento de la operación de desaceleración de un vehículo, la válvula 45 reguladora de escape se cierra completa y temporalmente desde el estado completamente abierto, después se vuelve a abrir completa e instantáneamente durante la operación de desaceleración del motor. En esta realización, la válvula 45 reguladora de escape también desempeña el papel de producir una acción de frenado del motor. Es decir, si la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada en el momento de la operación de desaceleración, se genera una fuerza de frenado del motor puesto que el motor actúa como una bomba aumentando la contrapresión. A continuación, cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente abierta, las masas de las partículas se separan del filtro 22 de material particulado y se descargan. Debe tenerse en cuenta que en el ejemplo mostrado en la figura 8, cuando se inicia la operación de desaceleración, la inyección de combustible se detiene. Mientras la inyección de combustible está detenida, la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada.

La figura 9 muestra una rutina para llevar a cabo el control para evitar la obstrucción, mostrada en las figuras 7A y 7B y en la figura 8.

Haciendo referencia a la figura 9, en primer lugar, en la etapa 100, se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. En la realización mostrada en las figuras 7A y 7B, se determina que la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción en cada intervalo de tiempo constante o tras cada distancia de recorrido constante, mientras que en la realización mostrada en la figura 8, se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción cuando el motor realiza la operación de desaceleración. Cuando la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 101, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después en la etapa 102, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada.

En la realización mostrada en la figura 10, cuando la temporización alcanza aquella para el control para evitar la obstrucción, la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después la válvula 45 reguladora de escape se abre instantáneamente. En este momento, la válvula 25 de control de EGR se cierra completa e instantáneamente. Si la válvula 25 de control de EGR se cierra completamente, el gas de escape enviado desde el conducto de escape hacia el interior del conducto de admisión se hace cero, de manera que la contrapresión aumenta. Además, la cantidad de aire de admisión aumenta y la cantidad de gas de escape aumenta, de manera que la contrapresión aumenta. Por lo tanto, la cantidad de aumento instantáneo de la velocidad de flujo del gas de escape cuando la válvula 45 reguladora de escape se abre completamente aumenta mucho más. A continuación, la válvula 25 de control de EGR se abre gradualmente. Debe tenerse en cuenta que cuando se cierra la válvula 45 reguladora de escape, también es posible cerrar completamente la válvula 45 reguladora de escape.

La figura 11 muestra la rutina para llevar a cabo el control para evitar la obstrucción, mostrada en la figura 10.

Haciendo referencia a la figura 11, en primer lugar, en la etapa 110 se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. Cuando la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 111, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después en la etapa 112, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada. A continuación, en la etapa 113, se lleva a cabo un proceso para cerrar completa y temporalmente la válvula 25 de control de EGR.

En la realización mostrada en la figura 12, cuando la temporización alcanza aquella para el control para evitar la obstrucción, la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después la válvula 45 reguladora de escape se abre instantáneamente. En este momento, la válvula 17 reguladora se abre completa e instantáneamente. Si la válvula 17 reguladora está abierta, la cantidad de aire de admisión aumenta y la cantidad de gas de escape aumenta, de manera que la contrapresión aumenta. Por lo tanto, la cantidad de aumento instantáneo de la velocidad de flujo del gas de escape cuando la válvula 45 reguladora de escape se abre completamente aumenta mucho más. A continuación, la válvula 17 reguladora se cierra gradualmente. Debe tenerse en cuenta que cuando se cierra la válvula 45 reguladora de escape, también es posible cerrar completamente la válvula 45 reguladora de escape.

La figura 13 muestra la rutina para llevar a cabo el control para evitar la obstrucción, mostrada en la figura 12.

Haciendo referencia a la figura 13, en primer lugar, en la etapa 120, se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. Cuando la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 121, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después en la etapa 122, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada. A continuación, en la etapa 123, se lleva a cabo un proceso para abrir completa y temporalmente la válvula 17 reguladora.

A continuación se explicará una realización en la que se estima la cantidad de material particulado depositado sobre el filtro 22 de material particulado, y cuando la cantidad de material particulado estimado supera un valor límite predeterminado, la válvula 45 reguladora de escape se cierra completa y temporalmente desde el estado completamente abierto y después se abre de nuevo completa y temporalmente.

Por lo tanto, en primer lugar se explicará el método para estimar la cantidad de material particulado depositado sobre el filtro 22 de material particulado. En esta realización, el material particulado depositado se estima utilizando la cantidad M de material particulado depositado descargado desde la cámara 5 de combustión por tiempo unitario y la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación, mostrado en la figura 6. Es decir, la cantidad M de material particulado depositado cambia en función del tipo de motor, pero cuando el tipo de motor se determina, la cantidad M se convierte en una función del par motor TQ necesario y la velocidad N del motor. La figura 14A muestra la cantidad M de material particulado descargado de un motor de combustión interna mostrado en la figura 1. Las curvas M_{1}, M_{2}, M_{3}, M_{4} y M_{5} muestran cantidades equivalentes de material particulado descargado (M_{1}< M_{2}< M_{3}< M_{4}< M_{5}). En el ejemplo mostrado en la figura 14A, cuanto mayor sea el par motor TQ necesario, mayor es la cantidad M de material particulado descargado. Debe tenerse en cuenta que la cantidad M de material particulado descargado mostrado en la figura 14A se almacena por anticipado en la ROM 32 en la forma de un diagrama como una función del par motor TQ necesario y la velocidad N del motor.

Teniendo en cuenta la cantidad por tiempo unitario, durante este tiempo, la cantidad \DeltaG de material particulado depositado sobre el filtro 22 de material particulado puede expresarse por medio de la diferencia (M - G) entre la cantidad M de material particulado descargado y la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación. Por consiguiente, sumando acumulativamente la cantidad \DeltaG de material particulado depositado se obtiene la cantidad total \Sigma\DeltaG de material particulado depositado. Por otro lado, si M < G, el material particulado depositado se elimina gradualmente por oxidación, pero en este momento, la razón de la cantidad de material particulado depositado que puede eliminarse por oxidación se hace mayor cuanto menor sea la cantidad M de material particulado descargado, como se muestra mediante R en la figura 14B, y se hace mayor cuanto más alta sea la temperatura TF del filtro 22 de material particulado. Es decir, la cantidad de material particulado depositado que puede eliminarse por oxidación cuando M < G es R\cdot\Sigma\DeltaG. Por lo tanto, cuando M < G, la cantidad de material particulado depositado restante puede estimarse como \Sigma\DeltaG - R\cdot\Sigma\DeltaG.

En esta realización, la válvula 45 reguladora de escape se controla cuando la cantidad estimada de material particulado depositado (\Sigma\DeltaG - R\cdot\Sigma\DeltaG) supera un valor límite G_{0}.

La figura 15 muestra una rutina para el control para evitar la obstrucción para hacer funcionar esta realización.

Haciendo referencia a la figura 15, en primer lugar, en la etapa 130 se calcula la cantidad M de material particulado depositado a partir de la relación mostrada en la figura 14A. A continuación, en la etapa 131 se calcula la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación a partir de la relación mostrada en la figura 6. A continuación, en la etapa 132 se calcula la cantidad \DeltaG de material particulado depositado por tiempo unitario (= M - G), después en la etapa 133 se calcula la cantidad total \Sigma\DeltaG (= \Sigma\DeltaG + \DeltaG) del material particulado depositado. A continuación, en la etapa 134 se calcula la razón R de eliminación por oxidación del material particulado depositado, a partir de la relación mostrada en el figura 14B. A continuación, en la etapa 135 se calcula la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado restante (= \Sigma\DeltaG - R\cdot\Sigma\DeltaG).

A continuación, en la etapa 136 se determina si la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado restante es mayor que al valor límite G_{0}. Cuando \Sigma\DeltaG > G_{0}, la rutina avanza a la etapa 137, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después en la etapa 138 aumenta la cantidad de combustible inyectado mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada.

La figura 16 muestra otra realización. Se cree que cuanto mayor sea la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado restante sobre el filtro 22 de material particulado, mayor es la cantidad de masas de material particulado sobre el filtro 22 de material particulado. Por lo tanto, puede decirse que es preferible separar y descargar las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado a intervalos de tiempo, que son más cortos cuanto mayor sea la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado. Por tanto, en esta realización, como se muestra en la figura 16, cuanto mayor sea la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado, más corto es el intervalo de tiempo en la temporización de control para evitar la obstrucción.

La figura 17 muestra la rutina para el control para evitar la obstrucción para hacer funcionar esta realización.

Haciendo referencia a la figura 17, en primer lugar, en el paso 140 se calcula la cantidad M de material particulado depositado, a partir de la relación mostrada en al figura 14A. A continuación, en la etapa 141 se calcula la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación a partir de la relación mostrada en la figura 6. A continuación, en la etapa 142 se calcula la cantidad \DeltaG de material particulado depositado por tiempo unitario (= M – G),
después en la etapa 143 se calcula la cantidad total \Sigma\DeltaG (= \Sigma\DeltaG + \DeltaG) del material particulado depositado. A continuación, en la etapa 144 se calcula la razón R de eliminación por oxidación del material particulado depositado, a partir de la relación mostrada en el figura 14B. A continuación, en la etapa 145 se calcula la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado restante (= \Sigma\DeltaG - R\cdot\Sigma\DeltaG). A continuación, en la etapa 146 se determina la temporización para el control para evitar la obstrucción, a partir de la relación mostrada en la figura 16.

A continuación, en la etapa 147 se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. Cuando la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 148, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después en la etapa 149, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada.

Las figuras 18A y 18B muestran otra realización. Si la diferencia \DeltaG entre la cantidad M de material particulado depositado y la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación, mostrada en la figura 18A se hace mayor o la cantidad total \Sigma\DeltaG de material particulado depositado se hace mayor, aumenta la posibilidad de que una gran cantidad de masas de material particulado se deposite en el futuro. Por consiguiente, en esta realización, como se muestra en la figura 18B, el intervalo de tiempo de la temporización para el control para evitar la obstrucción se acorta cuando mayor sea la diferencia \DeltaG o la cantidad total \Sigma\DeltaG.

La figura 19 muestra la rutina para el control para evitar la obstrucción, en la que el intervalo de tiempo de la temporización para el control para evitar la obstrucción se acorta cuando mayor sea la cantidad total \Sigma\DeltaG.

Haciendo referencia a la figura 19, en primer lugar, en la etapa 150 se calcula la cantidad M de material particulado depositado, a partir de la relación mostrada en la figura 14A. A continuación, en la etapa 151 se calcula la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación a partir de la relación mostrada en la figura 6. A continuación, en la etapa 152 se calcula la cantidad \DeltaG de material particulado depositado por tiempo unitario (= M - G), después en la etapa 153 se calcula la cantidad total \Sigma\DeltaG (= \Sigma\DeltaG + \DeltaG) del material particulado depositado. A continuación, en la etapa 154 se determina la temporización para el control para evitar la obstrucción, a partir de la relación mostrada en la figura 18B.

A continuación, en la etapa 155 se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. Cuando la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 156, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después en la etapa 157, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada.

Debe tenerse en cuenta que en las realizaciones explicadas anteriormente, una capa de un soporte que está compuesto por alúmina se forma, por ejemplo, sobre las dos superficies de las caras de los separadores 54 del filtro 22 de material particulado y las paredes internas de los finos orificios en los separadores 54. Un catalizador de metal precioso y un agente de liberación de oxígeno activo están soportados sobre este soporte. Además, el soporte puede soportar un absorbente de NO_{x} que absorbe el NO_{x} contenido en el gas de escape cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado es pobre y libera el NO absorbido, cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado se vuelve la razón aire-combustible estequiométrica o rica.

En este caso, como se ha explicado anteriormente, se utiliza platino Pt como el catalizador de metal precioso. Como absorbente de NO se hace uso de al menos uno de un metal alcalino, tal como potasio K, sodio Na, litio Li, cesio Cs y rubidio Rb, un metal alcalinotérreo, tal como bario Ba, calcio Ca y estroncio Sr, una tierra rara, tal como lantano La e itrio Y. Debe tenerse en cuenta que, como se comprenderá por medio de una comparación con el metal que comprende el agente de liberación de oxígeno activo anterior, el metal que comprende el absorbente de NO_{x} y el metal que comprende el agente de liberación de oxígeno activo coinciden en gran parte.

En este caso, es posible utilizar diferentes metales o utilizar el mismo metal que el absorbente de NO_{x} y el agente de liberación de oxígeno activo. Cuando se utiliza el mismo metal como el absorbente de NO_{x} y el agente de liberación de oxígeno activo, la función como absorbente de NO_{x} y la función de un agente de liberación de oxígeno activo se muestran simultáneamente.

A continuación se dará una explicación sobre la acción de absorción y liberación de NO_{x} tomando como ejemplo el caso del uso de platino Pt como catalizador de metal precioso y el uso de potasio K como el absorbente de NO_{x}.

En primer lugar, teniendo en cuenta la acción de absorción de NO_{x}, el NO_{x} se absorbe en el absorbente de NO_{x} según el mismo mecanismo mostrado en la figura 4A. Sin embargo, en este caso, en la figura 4A, el número 61 de referencia indica el absorbente de NO_{x}.

Es decir, cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado es pobre, puesto que en el gas de escape está contenida una gran cantidad de oxígeno en exceso, si el gas de escape fluye hacia los conductos 50 de entrada de gas de escape del filtro 22 de material particulado, como se muestra en la figura 4A, el oxígeno O_{2} se adhiere a la superficie del platino Pt en la forma de O_{2}^{-} u O^{2-}. Por otro lado, el NO del gas de escape reacciona con el O_{2}^{-} u O^{2-} en la superficie del platino Pt para convertirse en NO_{2} (2 NO + O_{2} \rightarrow 2 NO_{2}). A continuación, parte del NO_{2} que se produce, se absorbe en el absorbente 61 de NO_{x} mientras que se oxida sobre el platino Pt y difunde en el agente 61 de NO_{x} en forma de iones nitrato NO_{3}^{-}, como se muestra en la figura 4A, mientras se une con el potasio K. Parte de los iones nitrato NO_{3}^{-} producen nitrato de potasio KNO_{3}. De esta manera, el NO se absorbe en el absorbente 61 de NO_{x}.

Por otro lado, cuando el gas de escape que fluye hacia al filtro 22 de material particulado se hace rico, los iones nitrato NO_{3}^{-} se descomponen en oxígeno O y NO y después el NO se libera sucesivamente del absorbente 61 de NO_{x}. Por tanto, cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado se hace rica, el NO se libera del absorbente 61 de NO_{x} en un corto tiempo. Además, el NO liberado se reduce, de manera que no se descarga NO a la atmósfera.

Debe tenerse en cuenta que en este caso, incluso si la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado es la razón aire-combustible estequiométrica, se libera NO del absorbente 61 de NO_{x}. Sin embargo, en este caso, puesto que el NO se libera solamente de forma gradual del absorbente 61 de NO_{x}, lleva un tiempo algo largo hasta que todo el NO_{x} absorbido en el absorbente 61 de NO_{x} se libera.

Sin embargo, como se explicó anteriormente, es posible utilizar diferentes metales para el absorbente de NO_{x} y el agente de liberación de oxígeno activo o es posible utilizar el mismo metal para el absorbente de NO_{x} y el agente de liberación de oxígeno activo. Si se utiliza el mismo metal para el absorbente de NO_{x} y el agente de liberación de oxígeno activo, como se ha explicado anteriormente, la función del absorbente de NO_{x} y la función del agente de liberación de oxígeno activo se llevan a cabo simultáneamente. Un agente que lleva a cabo estas dos funciones simultáneamente se denominará a partir de ahora agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}. En este caso, el número 61 de referencia en la figura 4A muestra un agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}.

Cuando se utiliza un agente 61 de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x} de este tipo, cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado es pobre, el NO contenido en el gas de escape se absorbe en el agente 61 de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}. Si el material particulado contenido en el gas de escape se adhiere al agente 61 de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}, el material particulado se elimina por oxidación en un corto tiempo mediante el oxígeno activo contenido en el gas de escape y el oxígeno activo liberado del agente 61 de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}. Por consiguiente, en este momento es posible evitar la descarga de los dos, el material particulado y el NO_{x} en el gas de escape, a la atmósfera.

Por otro lado, cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado se hace rica, se libera NO del agente 61 de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}. Este NO se reduce por medio de los hidrocarburos no quemados y, por tanto, también se descarga CO y no NO a la atmósfera en este momento. Además, cuando el material particulado se deposita sobre el filtro 22 de material particulado, se elimina por oxidación mediante el oxígeno activo liberado del agente 61 de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}.

Debe tenerse en cuenta que cuando se utiliza un absorbente de NO_{x} o agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}, la razón aire-combustible del gas de escape que fluye hacia el filtro 22 de material particulado se hace temporalmente rica, de manera que se libere el NO_{x} del absorbente de NO_{x} o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x} antes de que la capacidad del absorbente de NO_{x} o del agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x} se sature. Es decir, cuando la combustión tiene lugar con una razón aire-combustible pobre, a veces la razón aire-combustible se hace rica temporalmente. Es decir, a veces la razón aire-combustible se hace rica temporalmente cuando la combustión tiene lugar con una razón aire-combustible pobre.

Sin embargo, si se mantiene pobre la razón aire-combustible, la superficie del platino Pt se cubre de oxígeno y tiene lugar el denominado envenenamiento por oxígeno del platino Pt. Si tiene lugar tal envenenamiento por oxígeno, disminuye la acción de oxidación sobre el NO_{x}, de modo que disminuye la eficacia de la absorción de NO_{x} y, por tanto, disminuye la cantidad de liberación de oxígeno activo procedente del agente de liberación de oxígeno activo o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}. Sin embargo, si la razón aire-combustible se hace rica, se consume el oxígeno sobre la superficie del platino Pt, de modo que se elimina el envenenamiento por oxígeno. Por tanto, si la razón aire-combustible se cambia de rica a pobre, se refuerza la acción de oxidación sobre el NO_{x}, de modo que aumenta la eficacia de absorción de NO_{x} y, por tanto, aumenta la cantidad de oxígeno activo liberado procedente del agente de liberación de oxígeno activo o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}.

Por tanto, si la razón aire-combustible se cambia ocasionalmente de pobre a rica cuando la razón aire-combustible se mantiene pobre, se elimina el envenenamiento por oxígeno del platino Pt, de modo que aumenta la cantidad de liberación de oxígeno activo cuando la razón aire-combustible es pobre y, por tanto, se estimula la acción de oxidación del material particulado sobre el filtro 22 de material particulado.

Además, el cerio Ce tiene la función de tomar oxígeno cuando la razón aire-combustible es pobre (Ce_{2}O_{3} \rightarrow 2CeO_{2}) y liberar el oxígeno activo cuando la razón aire-combustible se vuelve rica (2CeO_{2} \rightarrow Ce_{2}O_{3}). Por tanto, si se utiliza cerio Ce como el agente de liberación de oxígeno activo o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}, cuando la razón aire-combustible es pobre, si se deposita material particulado sobre el filtro 22 de material particulado, el material particulado se oxidará mediante el oxígeno activo liberado del agente de liberación de oxígeno activo o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}, mientras que si la razón aire-combustible se vuelve rica, se liberará una gran cantidad de oxígeno activo del agente de liberación de oxígeno activo o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}, de modo que el material particulado se oxidará. Por tanto, incluso si se utiliza cerio Ce como el agente de liberación de oxígeno activo o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x}, si la razón aire-combustible se cambia ocasionalmente de pobre a rica, puede estimularse la acción de oxidación del material particulado sobre el filtro 22 de material particulado.

A continuación, se explicará el caso de una combustión a baja temperatura para hacer temporalmente rica la razón aire-combustible del gas de escape.

En el motor de combustión interna mostrado en la figura 1, si aumenta la tasa de EGR (cantidad de gas EGR / (cantidad de gas EGR + cantidad de aire de admisión)), aumenta gradualmente la cantidad de generación humo y alcanza entonces un máximo. Si la tasa de EGR aumenta adicionalmente, la cantidad de generación de humo entonces disminuye, por el contrario, rápidamente. Esto se explicará haciendo referencia a la figura 20, que muestra la relación entre la tasa de EGR y el humo cuando se cambia el grado de enfriamiento del gas EGR. Debe tenerse en cuenta que en la figura 20, la curva A muestra el caso en el que el gas EGR se enfría con fuerza para mantener la temperatura del gas EGR en aproximadamente 90ºC, la curva B muestra el caso de utilización de un dispositivo de enfriamiento de pequeño tamaño para enfriar el gas EGR y la curva C muestra el caso en el que el gas EGR no se enfría a la fuerza.

Cuando se enfría con fuerza el gas EGR, tal como se muestra mediante la curva A de la figura 20, la cantidad de generación de humo alcanza un máximo cuando la tasa de EGR es un algo inferior al 50 por ciento. En este caso, si se hace la tasa de EGR de al menos aproximadamente el 55 por ciento, ya no se generará casi humo. Por otro lado, tal como se muestra mediante la curva B de la figura 20, cuando se enfría ligeramente el gas de EGR, la cantidad de generación de humo alcanzará un máximo cuando la tasa de EGR sea ligeramente superior al 50 por ciento. En este caso, si se hace la tasa de EGR de al menos aproximadamente el 65 por ciento, ya no se generará casi humo. Además, tal como se muestra mediante la curva C de la figura 20, cuando no se enfría a la fuerza el gas EGR, la cantidad de generación de humo alcanza un máximo cerca del 55 por ciento. En este caso, si se hace la tasa de EGR de al menos aproximadamente el 70 por ciento, ya no se generará casi humo.

El motivo por el que ya no se genera humo si se hace la tasa de gas EGR de al menos el 55 por ciento de esta manera, es que la temperatura del combustible y del gas que lo rodea en el momento de la combustión no se hará tan alta debido a la acción de absorción de calor del gas EGR, es decir, se realiza la combustión a baja temperatura y como resultado los hidrocarburos no se transforman en hollín.

Esta combustión a baja temperatura se caracteriza porque es posible reducir la cantidad de generación de NO_{x} mientras se suprime la generación de humo, independientemente de la razón aire-combustible. Es decir, si la razón aire-combustible se hace rica, el combustible se vuelve excesivo, pero puesto que la temperatura de combustión se mantiene a una temperatura baja, el combustible en exceso no se transforma en hollín y, por tanto, no se genera humo. Además, en este momento sólo se genera una cantidad muy pequeña de NO_{x}. Por otro lado, cuando la razón aire-combustible media es pobre o cuando la razón aire-combustible es la razón aire-combustible estequiométrica, si la temperatura de combustión se vuelve elevada, se produce una pequeña cantidad de hollín, pero con una combustión a baja temperatura, la temperatura de combustión se mantiene en una temperatura baja y así no se produce humo en absoluto y sólo se produce asimismo una cantidad muy pequeña de NO_{x}.

Sin embargo, si el par motor TQ necesario del motor se vuelve elevado, es decir, la cantidad de combustible inyectado se vuelve mayor, la temperatura del combustible y del gas que le rodea en el momento de la combustión se vuelve elevada, de modo que la combustión a baja temperatura se hace difícil. Es decir, la combustión a baja temperatura está limitada al momento de funcionamiento a carga media y baja del motor cuando la cantidad de calor generado por la combustión es relativamente pequeña. En la figura 21, la región I muestra una región de funcionamiento donde se realiza la primera combustión, en la que la cantidad de gas inerte de la cámara 5 de combustión es superior a la cantidad de gas inerte con la que la cantidad de generación de hollín alcanza un máximo, es decir, la combustión a baja temperatura, mientras que la región II muestra una región de funcionamiento donde sólo se produce la segunda combustión, en la que la cantidad de gas inerte en la cámara 5 de combustión es inferior a la cantidad de gas inerte con la que la cantidad de generación de hollín alcanza un máximo, es decir, puede realizarse la combustión normal.

La figura 22 muestra la razón aire-combustible A/F objetivo en el caso de la combustión a baja temperatura en la región I de funcionamiento, mientras que la figura 23 muestra el grado de apertura de la válvula 17 reguladora, el grado de apertura de la válvula 25 de control de EGR, la tasa de EGR, la razón aire-combustible, la temporización \thetaS de inicio de la inyección, la temporización \thetaE de final de la inyección y la cantidad de inyección correspondiente al par motor TQ necesario. Debe tenerse en cuenta que la figura 23 también muestra el grado de apertura de la válvula reguladora, etc., en el momento de la combustión normal realizada en la región II de funcionamiento. A partir de la figura 22 y de la figura 23, cuando se realiza la combustión a baja temperatura en la región I de funcionamiento, la tasa de EGR se hace de al menos el 55 por ciento y la razón aire-combustible A/F se hace una razón aire-combustible pobre de aproximadamente 15,5 a 18.

Ahora, si se soporta un absorbente de NO_{x} o un agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x} en el filtro 22 de material particulado, es necesario hacer la razón aire-combustible temporalmente rica para liberar el NO_{x} absorbido. Tal como se explicó anteriormente, sin embargo, cuando se realiza la combustión a baja temperatura en la región I de funcionamiento, no se producirá casi humo incluso si la razón aire-combustible se hace rica. Por tanto, cuando se soporta un absorbente de NO_{x} o un agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x} en el filtro 22 de material particulado, para separar y descargar las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado, la razón aire-combustible se hace rica con una combustión a baja temperatura cuando la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, y de ese modo se libera el NO_{x}.

La figura 24 muestra la rutina para hacer funcionar el control para evitar la obstrucción.

Haciendo referencia a la figura 24, en primer lugar, en la etapa 160, se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. Si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 161, en la que se determina si el par motor TQ necesario es mayor que un límite X(N) mostrado en la figura 21. Cuando TQ \leq X(N), es decir, cuando la región de funcionamiento del motor es la primera región I de funcionamiento y se realiza la combustión a baja temperatura, la rutina avanza a la etapa 162, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, luego en la etapa 163, aumenta la cantidad de combustible inyectado mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada de modo que la razón aire-combustible se vuelve rica. A continuación, en la etapa 164, el grado de apertura de la válvula 25 de control de EGR se controla de modo que la razón aire-combustible no se vuelve demasiado rica debido al combustible sin quemar en el gas EGR.

Por otro lado, cuando se determina en la etapa 161 que TQ > X(N), es decir, cuando el estado de funcionamiento del motor está en la segunda región II de funcionamiento, la rutina avanza a la etapa 165, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, luego en la etapa 102, aumenta la cantidad de combustible inyectado mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada. Sin embargo, en este momento, la razón aire-combustible no se hace rica.

La figura 25 muestra una modificación de la posición de unión de la válvula 45 reguladora de escape. Como se muestra en esta modificación, la válvula 45 reguladora de escape también puede estar dispuesta en el conducto de escape aguas arriba del filtro 22 de material particulado.

La figura 26 muestra el caso de aplicación de la presente invención a un dispositivo de tratamiento de material particulado capaz de cambiar el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado al sentido inverso. Este dispositivo 70 de tratamiento de material particulado, tal como se muestra en la figura 26, está conectado a la salida de una turbina 21 de escape. En las figuras 27A y 27B, se muestran una vista en planta y una vista lateral en corte parcial de este dispositivo 70 de tratamiento de material particulado, respectivamente.

Haciendo referencia a las figuras 27A y 27B, el dispositivo 70 de tratamiento de material particulado está dotado con un tubo 71 de escape del lado aguas arriba conectado a la salida de una turbina 21 de escape, un tubo 72 de escape del lado aguas abajo y un tubo 73 de escape de paso bidireccional que tiene un primer extremo 73a abierto y un segundo extremo 73b abierto en los dos extremos. La salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba, la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo y el primer extremo 73a abierto y el segundo extremo 73b abierto del tubo 73 de escape de paso bidireccional se abren a la misma cámara 74 colectora. El filtro 22 de material particulado está dispuesto dentro del tubo 73 de escape de paso bidireccional. La forma del contorno en corte del filtro 22 de material particulado se diferencia ligeramente del filtro de material particulado mostrado en las figuras 3A y 3B, pero es sustancialmente igual que la estructura mostrada en las figuras 3A y 3B en otros puntos.

Una válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo, accionada por un actuador 75, está dispuesta dentro de la cámara 74 colectora del dispositivo 70 de tratamiento de material particulado. Este actuador 75 está controlado por una señal de salida de la unidad 30 de control electrónico. Esta válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo está controlada por el actuador 75 hasta cualquiera de entre una primera posición A para conectar la salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba con el primer extremo 73a abierto mediante el actuador 75 y para conectar el segundo extremo 73b abierto con la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo, una segunda posición B para conectar la salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba con el segundo extremo 73b abierto y el primer extremo 73a abierto con la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo, y una tercera posición C para conectar la salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba con la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo.

Cuando la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se coloca en la primera posición A, el gas de escape que fluye afuera por la salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba, fluye desde el primer extremo 73a abierto hasta dentro del tubo 73 de escape de paso bidireccional, luego fluye a través del filtro 22 de material particulado en el sentido de la flecha X, después fluye por el segundo extremo 73b abierto hasta la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo.

En contraposición a esto, cuando la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se coloca en la segunda posición B, el gas de escape que fluye afuera por la salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba, fluye desde el segundo extremo 73b abierto hasta dentro del tubo 73 de escape de paso bidireccional, luego fluye a través del filtro 22 de material particulado en el sentido de la flecha Y, después fluye desde el primer extremo 73a abierto hasta la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo. Por tanto, cambiando la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo desde la primera posición A hasta la segunda posición B, o desde la segunda posición B hasta la primera posición A, se cambia el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del filtro 22 de material particulado al sentido inverso del que tenía hasta entonces.

Por otro lado, cuando la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se coloca en la tercera posición C, el gas de escape que fluye afuera por la salida del tubo 71 de escape del lado aguas arriba, fluye directamente hasta la entrada del tubo 72 de escape del lado aguas abajo sin fluir adentro del tubo 73 de escape de paso bidireccional. Por ejemplo, cuando la temperatura del filtro 22 de material particulado es baja, tal como inmediatamente después de la puesta en marcha del motor, la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se lleva a la tercera posición C, de modo que se evite que una gran cantidad de material particulado se deposite sobre el filtro 22 de material particulado.

Tal como se muestra en las figuras 27A y 27B, la válvula 45 reguladora de escape está dispuesta dentro del tubo 72 de escape del lado aguas abajo. Sin embargo, la válvula 45 reguladora de escape también puede disponerse dentro del tubo 71 de escape del lado aguas arriba, tal como se muestra en la figura 28.

Cuando el gas de escape está fluyendo a través del interior del filtro 22 de material particulado en el sentido de la flecha, el material particulado se deposita principalmente sobre la superficie de las paredes 54 de separación en el lado por el que fluye adentro el gas de escape, y masas de material particulado se adhieren principalmente a las superficies en el lado por el que fluye adentro el gas de escape y dentro de los finos orificios. En esta realización, el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado se cambia al sentido inverso, de modo que se oxide el material particulado depositado, y se separen y descarguen las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado.

Es decir, si el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado se cambia al sentido inverso, no se deposita ningún otro material particulado sobre el material particulado depositado, de modo que el material particulado depositado se elimina gradualmente por oxidación. Además, si el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado se cambia al sentido inverso, las masas de material particulado incorporadas se depositarán sobre la superficie de pared en el lado por el que el gas de escape fluye hacia fuera y dentro de los finos orificios y, por tanto, las masas de material particulado pueden separarse y descargarse fácilmente.

Sin embargo, en la práctica, las masas de material particulado no se separan y descargan suficientemente con sólo cambiar el flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro 22 de material particulado al sentido inverso. Por tanto, aun cuando se utiliza el dispositivo 70 de tratamiento de material particulado tal como se muestra en las figuras 27A y 27B, la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, después se abre completamente cuando se separan y descargan las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado.

A continuación, se explicarán la temporización de control de la válvula 45 reguladora de escape y la temporización de cambio de la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo. La figura 29 muestra el caso en el que la válvula 45 reguladora de escape se cierra completa y temporalmente, desde el estado completamente abierto, y luego de nuevo se abre completamente de manera cíclica en cada intervalo de tiempo constante o tras cada distancia de recorrido constante. También en este caso, la cantidad de inyección de combustible aumenta mientras que la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada de modo que la potencia del motor no disminuye cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada.

Por otro lado, como se muestra en la figura 29, la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se cambia entre flujo directo y flujo inverso relacionado con el control del funcionamiento de la válvula 45 reguladora de escape. En el presente documento, el "flujo directo" significa el flujo del gas de escape en el sentido de la flecha X en la figura 27, mientras que el "flujo inverso" significa el flujo del gas de escape en el sentido de la flecha Y en la figura 27. Por tanto, cuando el flujo debe hacerse flujo directo, la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se lleva a la primera posición A, mientras que cuando debe hacerse flujo inverso, la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se lleva a la segunda posición B.

Tal como se muestra en la figura 29, existen tres tipos de temporización de cambio de la primera posición A y la segunda posición B de la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo, es decir, tipo I, tipo II y tipo III. El tipo I es el tipo en el que el flujo directo se cambia al flujo inverso o el flujo inverso se cambia al flujo directo cuando la válvula 45 reguladora de escape se cierra completamente desde el estado completamente abierto, el tipo II es el tipo en el que el flujo directo se cambia al flujo inverso o el flujo inverso al flujo directo cuando la válvula 45 reguladora de escape se mantiene en el estado completamente cerrado, y el tipo III es el tipo en el que el flujo directo se cambia al flujo inverso o el flujo inverso al flujo directo cuando la válvula 45 reguladora de escape se abre completamente desde el estado completamente cerrado.

En cada uno de los tipos I, II y III, la acción de cambio de la trayectoria de flujo de la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se realiza en el intervalo desde cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada hasta cuando se abre completamente, en otras palabras, cuando la válvula 45 reguladora de escape se está abriendo completamente o inmediatamente antes de que éste completamente abierta. La acción de cambio de la trayectoria de flujo de la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo se realiza en el intervalo desde cuando la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada hasta cuando se abre completamente por los siguientes motivos:

Es decir, para mantener baja la pérdida de presión en el filtro 22 de material particulado, es necesario separar y descargar las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado lo más rápidamente posible. En este caso, las masas de material particulado pueden separarse fácilmente cuando las superficies de las paredes 54 de separación a las que están adheridas se convierten en el lado de salida del gas de escape. Por tanto, para separar y descargar las masas de material particulado del filtro 22 de material particulado lo más rápidamente posible, es preferible separar y descargar las masas de material particulado cuando las superficies de las paredes 54 de separación en las que se deposita el material particulado se convierten en el lado de salida del gas de escape, es decir, cuando el flujo inverso se cambia al flujo directo. Es decir, en otras palabras, cuando se abre completamente la válvula 45 reguladora de escape desde el estado cerrado o inmediatamente antes de abrirse completamente, es preferible cambiar desde el flujo directo hasta el flujo inverso o desde el flujo inverso hasta el flujo directo.

La figura 30 muestra la rutina para hacer funcionar el control para evitar la obstrucción mostrado en la figura 29.

Haciendo referencia a la figura 30, en primer lugar, en la etapa 170, se determina si la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción. En la realización mostrada en la figura 29, se determina que la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción en cada intervalo de tiempo constante o tras cada distancia de recorrido constante. Cuando la temporización es aquella para el control para evitar la obstrucción, la rutina avanza a la etapa 171, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, luego en la etapa 172, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada. A continuación, en la etapa 173, se realiza la acción de cambio de la trayectoria de flujo cambiando la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo mediante cualquiera de los tipos I, II y III.

La figura 31 muestra una rutina para el control para evitar la obstrucción que estima la cantidad de material particulado depositado que queda sobre el filtro 22 de material particulado y controla la válvula 45 reguladora de escape y la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo cuando la cantidad de material particulado depositado restante supera un valor límite.

Haciendo referencia a la figura 31, en primer lugar, en la etapa 180, se calcula la cantidad M de material particulado descargado a partir de la relación mostrada en la figura 14A. A continuación, en la etapa 181, se calcula la cantidad G de material particulado que se puede eliminar por oxidación a partir de la relación mostrada en la figura 6. Después, en la etapa 182, se calcula la cantidad \DeltaG de material particulado depositado por tiempo unitario (= M - G), a continuación, en la etapa 183, se calcula la cantidad total \Sigma\DeltaG de material particulado depositado (= \Sigma\DeltaG + \DeltaG). Después, en la etapa 184, se calcula la razón R de eliminación por oxidación de material particulado depositado a partir de la relación mostrada en la figura 14B. Posteriormente, en la etapa 185, se calcula la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado restante (= \Sigma\DeltaG - R\cdot\Sigma\DeltaG). Después, en la etapa 186, se determina si la cantidad \Sigma\DeltaG de material particulado depositado restante es superior al valor límite G_{0}.

Cuando \Sigma\DeltaG > G_{0}, la rutina avanza a la etapa 187, en la que válvula 45 reguladora de escape se cierra temporalmente, luego en la etapa 188, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está cerrada. A continuación, en la etapa 189, se realiza una acción de cambio de la trayectoria de flujo cambiando la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo mediante uno de los tipos I, II y III mostrados en la figura 29.

La figura 32 muestra el caso en el que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente para una acción de frenado del motor en el momento de desaceleración del vehículo y en el que se realiza una acción de cambio de la trayectoria de flujo mediante la válvula 76 de cambio de la trayectoria de flujo en ese momento. También en este caso, de la misma manera que en la figura 29, existen tres tipos, I, II y III, de métodos de cambio de la trayectoria de flujo. Se utiliza uno de los tipos I, II y III. Debe tenerse en cuenta que en el ejemplo mostrado en la figura 32, cuando la cantidad de depresión del pedal 40 de aceleración se hace cero, se para la inyección de combustible y la válvula 45 reguladora de escape se cierra completamente. Cuando se inicia la inyección de combustible, la válvula 45 reguladora de escape está completamente abierta.

En la realización mostrada en la figura 33, la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente en cada intervalo de tiempo constante, tras cada distancia de recorrido constante o cuando la cantidad \Sigma\DeltaG del material particulado depositado restante sobre el filtro de material particulado supera el valor límite G_{0}. La cantidad de inyección de combustible aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada. También en este caso, de la misma manera que en la figura 29, existen tres tipos, I, II y III, de métodos de cambio de la trayectoria de flujo. Se utiliza uno de los tipos I, II y III. Sin embargo, en esta realización, normalmente el flujo se hace directo. El flujo directo se cambia al flujo inverso una vez que la válvula 45 reguladora de escape está cerrada, pero cuando la válvula 45 reguladora de escape se abre completamente de nuevo, se vuelve a cambiar al flujo directo de nuevo después de un tiempo.

La figura 34 muestra otra realización más. En esta realización, el flujo directo se cambia alternativamente al flujo inverso o el flujo inverso al flujo directo con una temporización de control predeterminada. Por otro lado, se calculan por separado la cantidad \Sigma\DeltaG1 del material particulado depositado restante sobre la superficie de las paredes 54 de separación en el lado por el que fluye hacia dentro el gas de escape y dentro de los finos orificios, en el momento de flujo directo, y la cantidad \Sigma\DeltaG2 del material particulado depositado restante sobre las superficies de las paredes 54 de separación en el lado por el que fluye hacia dentro el gas de escape y dentro de los finos orificios, en el momento de un flujo inverso. Por ejemplo, como se muestra en la figura 34, cuando la cantidad \Sigma\DeltaG1 del material particulado depositado en el momento de flujo directo supera el valor límite G_{0}, la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente cuando el flujo directo se cambia al flujo inverso y la cantidad de inyección de combustible aumenta mientras que la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada.

Es decir, en esta realización, utilizando expresiones generales, cuando el material particulado que se estima que se ha depositado en cualquier lado de las paredes 54 de separación del filtro 22 de material particulado supera un valor límite predeterminado y, cuando un lado de las paredes 54 de separación en las que el material particulado supera el valor límite es el lado de salida del gas de escape o se convierte en el lado de salida del gas de escape, la válvula 45 reguladora de escape se abre instantáneamente y aumenta la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del interior de filtro 22 de material particulado durante sólo un instante de una manera de tipo pulso.

La figura 35 muestra una rutina para el control para evitar la obstrucción para hacer funcionar esta realización.

Haciendo referencia a la figura 35, en primer lugar, en la etapa 190, se determina si el flujo es actualmente el flujo directo. Cuando es el flujo directo, la rutina avanza a la etapa 191, en la que se calcula una cantidad M de material particulado descargado a partir de la relación mostrada en la figura 14A. A continuación, en la etapa 192, se calcula la cantidad G de material particulado que se puede eliminar por oxidación a partir de la relación mostrada en la figura 6. Después, en la etapa 193, se calcula la cantidad \DeltaG de material particulado depositado por tiempo unitario en el momento de flujo directo (= M - G), a continuación, en la etapa 194, se calcula la cantidad total \Sigma\DeltaG1 de material particulado depositado con flujo directo (= \Sigma\DeltaG1 + \DeltaG). Después, en la etapa 195, se calcula la razón R de eliminación por oxidación de material particulado depositado a partir de la relación mostrada en la figura 14B. Posteriormente, en la etapa 196, se calcula la cantidad \Sigma\DeltaG1 de material particulado depositado con flujo directo restante (= \Sigma\DeltaG1 - R\cdot\Sigma\DeltaG1).

Después, en la etapa 197, se determina si la cantidad \Sigma\DeltaG1 de material particulado depositado con flujo directo restante se ha vuelto superior al valor límite G_{0}. Cuando \Sigma\DeltaG1 > G_{0}, la rutina avanza a la etapa 198, en la que se determina si el flujo es actualmente uno inverso. Cuando actualmente hay un flujo inverso, la rutina avanza a la etapa 199, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente, luego en la etapa 200, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada.

Por otro lado, cuando se determina en la etapa 190 que el flujo no es actualmente el flujo directo, es decir, cuando es el flujo inverso, la rutina avanza a la etapa 201, en la que se calcula una cantidad M de material particulado descargado a partir de la relación mostrada en la figura 14A. A continuación, en la etapa 202, se calcula la cantidad G de material particulado que se puede eliminar por oxidación a partir de la relación mostrada en la figura 6. Después, en la etapa 203, se calcula la cantidad \DeltaG de material particulado depositado por tiempo unitario en el momento de flujo inverso (= M - G), a continuación, en la etapa 204, se calcula la cantidad total \Sigma\DeltaG2 de material particulado depositado con flujo inverso (= \Sigma\DeltaG2 + \DeltaG). Después, en la etapa 205, se calcula la razón R de eliminación por oxidación de material particulado depositado a partir de la relación mostrada en la figura 14B. Posteriormente, en la etapa 206, se calcula la cantidad \Sigma\DeltaG2 de material particulado depositado con flujo inverso restante (= \Sigma\DeltaG2 - R\cdot\Sigma\DeltaG2).

Después, en la etapa 207, se determina si la cantidad \Sigma\DeltaG2 de material particulado depositado con flujo inverso restante se ha vuelto superior al valor límite G_{0}. Cuando \Sigma\DeltaG2 > G_{0}, la rutina avanza a la etapa 208, en la que se determina si el flujo es actualmente uno directo. Cuando actualmente hay un flujo directo, la rutina avanza a la etapa 199, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente, luego en la etapa 200, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras la válvula 45 reguladora de escape está completamente cerrada.

La figura 36 muestra otra realización más. En esta realización, tal como se muestra en la figura 36, un detector 80 de la concentración de humo en el gas de escape está dispuesto dentro del tubo 72 de escape de lado aguas abajo, aguas debajo de la válvula 45 reguladora de escape.

En esta realización, tal como se muestra en la figura 37, el flujo directo se cambia al flujo inverso o el flujo inverso al flujo directo en cada operación de desaceleración. Por otro lado, en el momento de la operación de aceleración, aumenta la velocidad de flujo del gas de escape, de modo que parte de las masas de material particulado sobre la superficie de las paredes 54 de separación del lado de salida del gas de escape y dentro de los finos orificios se separa y descarga del filtro 22 de material particulado. Por tanto, cuando se depositan masas de material particulado sobre la superficie de las paredes 54 de separación del lado de salida del gas de escape y dentro de los finos orificios, como se muestra en la figura 37, la concentración de humo SM se vuelve superior en cada operación de aceleración. En este caso, la concentración de humo SM se vuelve superior cuanto mayor sea la cantidad de masas de material particulado depositadas.

Por tanto, en esta realización, cuando la concentración de humo SM supera un valor límite SM_{0} predeterminado, tras completarse la operación de aceleración y antes de que el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del filtro 22 de material particulado se convierta en el sentido inverso, es decir, cuando SM > SM_{0} en el momento de flujo inverso, antes de cambiar del flujo inverso al flujo directo, la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente y la cantidad de flujo inyectado aumenta mientras que la válvula 45 reguladora de escape está cerrada.

La figura 38 muestra la rutina para el control para evitar la obstrucción para hacer funcionar esta realización.

Haciendo referencia a la figura 38, en primer lugar, en la etapa 210, la concentración de humo SM en el gas de escape se detecta mediante el detector 80 de la concentración de humo. A continuación, en la etapa 211, se determina si la concentración de humo SM ha superado un valor límite SM_{0}. Cuando SM > SM_{0}, la rutina avanza a la etapa 212, en la que la válvula 45 reguladora de escape se cierra temporal y completamente, luego en la etapa 213, la cantidad de combustible inyectado aumenta mientras que la válvula 45 reguladora de escape está cerrada.

En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, es posible soportar un absorbente de NO_{x} o el agente de liberación de oxígeno activo / absorbente de NO_{x} sobre el filtro 22 de material particulado, además, la presente invención también puede aplicarse al caso en el que sólo se soporta un metal precioso tal como platino Pt sobre la capa del soporte formada sobre las dos superficies del filtro 22 de material particulado. Sin embargo, en este caso, la línea continua que muestra la cantidad G de material particulado que puede eliminarse por oxidación se desplaza un poco a la derecha comparado con la línea continua mostrada en la figura 5. En este caso, se libera oxígeno activo procedente del NO_{2} o SO_{3} retenidos sobre la superficie del platino Pt.

Además, también es posible utilizar como agente de liberación de oxígeno activo un catalizador que pueda absorber y retener NO_{2} y SO_{3} y liberar oxígeno activo procedente de estos NO_{2} y SO_{3} absorbidos.

Debe tenerse en cuenta que la presente invención también puede aplicarse a un aparato de purificación de gas de escape diseñado para disponer un catalizador de oxidación en el conducto de escape aguas arriba del filtro de material particulado, convertir el NO del gas de escape en NO_{2} mediante este catalizador de oxidación, hacer que reaccionen el NO_{2} y el material particulado depositado sobre el filtro de material particulado, y utilizar este NO_{2} para oxidar el material particulado.

Según la presente invención, es posible separar y descargar las masas de material particulado depositadas sobre un filtro de material particulado del filtro de material particulado.

Lista de números de referencia

1...: cuerpo del motor

5...: cámara de combustión

6...: inyector de combustible

12...: cámara de compensación

14...: turbosobrealimentador

17...: válvula reguladora

19...: colector de escape

22...: filtro de material particulado

25...: válvula de control de EGR

45...: válvula reguladora de escape

Claims

1. Dispositivo de purificación de gas de escape de un motor (1) de combustión interna, en el que un único filtro (22) de material particulado para eliminar por oxidación el material particulado en un gas de escape descargado desde una cámara (5) de combustión y una válvula (76) de cambio de la trayectoria de flujo, que puede cambiar el sentido de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del único filtro (22) de material particulado a un sentido inverso, están dispuestos en un conducto de escape del motor y en el que se proporciona un medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo para aumentar la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del único filtro (22) de material particulado durante sólo un instante, de una manera tipo pulso, cuando el material particulado depositado sobre el único filtro (22) de material particulado debe separarse del único filtro (22) de material particulado y se descargarse fuera del único filtro (22) de material particulado, cambiándose el sentido del gas de escape a través del interior del único filtro (22) de material particulado al sentido inverso mediante dicha válvula (76) de cambio de la trayectoria de flujo, inmediatamente antes o cuando dicho medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo aumenta la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del único filtro (22) de material particulado durante sólo un instante, de una manera de tipo pulso.

2. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que dicho medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo se compone de una válvula reguladora de escape dispuesta en el conducto de escape del motor.

3. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que la válvula (45) reguladora de escape se cierra desde el estado completamente abierto temporalmente inmediatamente antes de que se abra instantáneamente.

4. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 1 ó 3, en el que la válvula (45) reguladora de escape se cierra temporalmente desde el estado completamente abierto, luego instantáneamente se abre completamente de nuevo en el momento de la operación de deceleración del vehículo.

5. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 3, en el que la válvula (45) reguladora de escape se cierra temporalmente desde el estado completamente abierto, luego instantáneamente se abre completamente de nuevo de manera cíclica en cada intervalo de tiempo constante.

6. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que el filtro (22) de material particulado está dotado de una pared (54) de separación dentro de la cual fluye el gas de escape, se proporciona un medio de estimación para estimar la cantidad de material particulado depositado en los dos lados de la pared (54) de separación, y dicho medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo aumenta la velocidad de flujo del gas de escape que fluye a través del interior del filtro (22) de material particulado durante sólo un instante, de una manera de tipo pulso cuando el material particulado que se estima que se ha depositado en cualquier lado de la pared (54) de separación por el medio de estimación supera un valor límite predeterminado y cuando un lado de la pared (54) de separación en el que se ha depositado el material particulado más que el valor límite es el lado de salida del gas de escape o se convierte en el lado de salida del gas de escape.

7. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que como un filtro (22) de material particulado, se hace uso de un filtro de material particulado que puede eliminar por oxidación cualquier material particulado del gas de escape que fluye en el filtro (22) de material particulado sin emitir una llama luminosa cuando la cantidad de material particulado descargado desde la cámara (5) de combustión por tiempo unitario es inferior a la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación en el filtro (22) de material particulado, que puede eliminarse por oxidación por tiempo unitario sin emitir una llama luminosa y al menos una de la cantidad de material particulado descargado o de la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación se controla para que la cantidad de material particulado descargado se vuelva inferior a la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación en el momento del estado de funcionamiento del motor en el que la cantidad de material particulado descargado puede hacerse inferior a la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación.

8. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 7, en el que un catalizador de metal precioso se soporta sobre el filtro (22) de material particulado.

9. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 8, en el que un agente activo de liberación de oxígeno para tomar oxígeno y retener el oxígeno cuando hay un exceso de oxígeno en el entorno y liberar el oxígeno retenido en la forma de oxígeno activo cuando la concentración de oxígeno en el entorno baja está soportado sobre el filtro (22) de material particulado, el oxígeno activo se hace que se libere del agente de liberación de oxígeno activo cuando el material particulado se deposita sobre el filtro (22) de material particulado, y se utiliza el oxígeno activo liberado para oxidar el material particulado depositado en el filtro (22) de material particulado.

10. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 9, en el que el agente de liberación de oxígeno activo está compuesto por un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, una tierra rara, o un metal de transición.

11. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 10, en el que el metal alcalino y el metal alcalinotérreo se componen de metales con mayor tendencia a la ionización que el calcio.

12. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 1, en el que como filtro (22) de material particulado, se hace uso de un filtro de material particulado con la función de eliminar por oxidación cualquier material particulado en el gas de escape que fluye en el filtro (22) de material particulado sin emitir una llama luminosa cuando la cantidad de material particulado descargado desde la cámara (5) de combustión por tiempo unitario es inferior a la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación en el filtro (22) de material particulado, que puede eliminarse por oxidación por tiempo unitario sin emitir una llama luminosa y de absorber el NO_{x} en el gas de escape cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye en el filtro (22) de material particulado es pobre y liberar el NO_{x} absorbido cuando la razón aire-combustible del gas de escape que fluye en el filtro (22) de material particulado se convierte en la razón aire-combustible estequiométrica o rica y al menos una de la cantidad de material particulado descargado o la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación se controla de modo que la cantidad de material particulado descargado se vuelva inferior a la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación en el momento de un estado de funcionamiento del motor (1) en el que la cantidad de material particulado descargado puede volverse inferior a la cantidad de material particulado que puede eliminarse por oxidación.

13. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 12, en el que al menos uno de un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, una tierra rara o un metal de transición, y un catalizador de metal precioso se soportan sobre el filtro de material particulado.

14. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 13, en el que el metal alcalino y el metal alcalinotérreo se componen de metales con mayor tendencia a la ionización que el calcio.

15. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 12, en el que un agente de liberación de oxígeno activo para tomar oxígeno y retener el oxígeno cuando haya un exceso de oxígeno en el entorno y liberar el oxígeno retenido en la forma de oxígeno activo cuando la concentración del oxígeno en el entorno baja está soportado en el filtro (22) de material particulado, el oxígeno activo se hace que se libere del agente de liberación de oxígeno activo cuando el material particulado se deposita sobre el filtro (22) de material particulado, y se utiliza el oxígeno activo liberado para oxidar el material particulado depositado en el filtro (22) de material particulado.

16. Dispositivo de purificación de gas de escape según la reivindicación 12, en el que se realiza la combustión normalmente con una razón aire-combustible pobre y la razón aire-combustible se hace temporalmente la razón aire-combustible estequiométrica o rica, cuando debe liberarse el NO_{x} absorbido dentro del filtro (22) de material particulado.

17. Dispositivo (1) de purificación de gas de escape según la reivindicación 16, en el que dicho medio (45) para aumentar instantáneamente la velocidad de flujo se compone de una válvula reguladora de escape dispuesta dentro del conducto de escape del motor, cuando el material particulado depositado en el filtro (22) de material particulado debe separarse del filtro (22) de material particulado y descargarse al exterior del filtro (22) de material particulado, la válvula (45) reguladora de escape se cierra temporalmente desde el estado completamente abierto, luego instantáneamente se abre completamente de nuevo, y se hace rica la razón aire-combustible cuando la válvula (45) reguladora de escape se cierra temporalmente para liberar el NO_{x} del filtro (22) de material particulado.