ES2266971T3 - Aparato de control de catalizador y aparato de determinacion del deterioro del catalizador de motor de combustion interna. - Google Patents
Aparato de control de catalizador y aparato de determinacion del deterioro del catalizador de motor de combustion interna. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato para controlar un catalizador de purificación de escape, estando situado el catalizador en un sistema de escape de un motor (2) de combustión interna, en el que, durante control de la liberación de azufre para permitir que el catalizador se recupere del envenenamiento por azufre, el aparato repite un periodo de enriquecimiento y un periodo de no enriquecimiento, en el que, en el periodo de enriquecimiento, el aparato suministra intermitentemente combustible al gas de escape en una sección aguas arriba del catalizador, disminuyendo así la razón aire - combustible del gas de escape que entra en contacto con el catalizador hasta un valor igual o inferior que la razón estequiométrica aire - combustible, y en el que, en el periodo de no enriquecimiento, el aparato no suministra combustible al gas de escape, estando caracterizado el aparato por: medios de detección del grado de deterioro que detectan el grado de deterioro del catalizador de purificación de escape; y medios de cambio que cambian la razón de la duración del periodo de enriquecimiento con respecto a la duración del periodo de no enriquecimiento según el grado de deterioro del catalizador de purificación de escape detectado por los medios de detección del grado de deterioro.
Description
Aparato de control de catalizador y aparato de
determinación del deterioro del catalizador de motor de combustión
interna.
La presente invención se refiere a un aparato
para controlar un catalizador de purificación de escape facilitado
en el sistema de escape de un motor de combustión interna y a un
aparato para determinar el deterioro de tal catalizador.
Un catalizador de purificación de escape
habitual, particularmente, un catalizador de reducción de
almacenamiento de NOx, se envenena con los componentes de azufre
contenidos en el combustible. Cuando el grado de envenenamiento por
azufre aumenta, el rendimiento de reducción del almacenamiento de
NOx del catalizador se degrada. Por tanto, cuando una cierta
cantidad de componentes de azufre se acumula en el catalizador de
reducción de almacenamiento de NOx, se ejecuta un proceso de aumento
de la temperatura para calentar el catalizador. Además, la razón
aire - com-
bustible del gas de escape se enriquece para hacer que se ejecute un control de la liberación de azufre en la que los componentes de azufre se descargan del catalizador de reducción de almacenamiento de NOx.
bustible del gas de escape se enriquece para hacer que se ejecute un control de la liberación de azufre en la que los componentes de azufre se descargan del catalizador de reducción de almacenamiento de NOx.
Sin embargo, si la razón aire - combustible se
enriquece continuamente durante el control de la liberación de
azufre, los componentes de azufre se descargan intermitentemente del
catalizador. En consecuencia, la concentración de componentes de
azufre en el gas de escape aumenta. Esto produce hedor. Por tanto,
la publicación de patente japonesa abierta a consulta por el público
número 2000-274232 (páginas 4 a 5, figura 2)
describe una tecnología para evitar que la concentración de
componentes de azufre en el gas de escape sea excesiva por el
enriquecimiento intermitente de la razón aire - combustible del gas
de escape. Específicamente, un periodo de ejecución, en el que se
enriquece la razón aire - combustible, y un periodo de interrupción,
en el que no se enriquece la razón aire - combustible, se repiten
alternativamente.
Durante el periodo de ejecución, el combustible
en el catalizador de purificación de escape se oxida y se calienta,
lo que aumenta la temperatura del lecho del catalizador. Por otra
parte, durante el periodo de interrupción, se detiene el
calentamiento del catalizador y el catalizador se enfría mediante el
gas de escape, lo que disminuye la temperatura del lecho del
catalizador. Es decir, la razón aire - combustible se enriquece
intermitentemente de manera que la temperatura del lecho del
catalizador aumenta y disminuye periódicamente. Por tanto, en
algunos casos, aun cuando se ajuste la temperatura de lecho promedio
del catalizador para que sea una temperatura objetivo, la
temperatura del lecho del catalizador puede aumentarse más allá de
la temperatura objetivo durante el periodo de ejecución. Aun cuando
la temperatura del lecho del catalizador sea excesivamente alta sólo
temporalmente, el catalizador de purificación de escape se degrada
con el calor.
Normalmente, para evitar que la temperatura del
lecho del catalizador aumente excesivamente durante el periodo de
ejecución, la duración del periodo de ejecución se fija de manera
que el valor máximo de la temperatura del lecho del catalizador
debido al enriquecimiento del aire - combustible sea menor que la
temperatura a la que comienza a deteriorarse el catalizador de
purificación de escape debido al calor.
Sin embargo, la temperatura de un catalizador de
purificación de escape totalmente nuevo y la temperatura de un
catalizador de purificación de escape viejo aumentan de maneras
diferentes aun cuando la razón aire - combustible se enriquezca en
las mismas condiciones. En comparación con un catalizador de
purificación de escape viejo, el valor máximo de la temperatura del
lecho del catalizador de un catalizador de purificación de escape
totalmente nuevo cuando se enriquece la razón aire - combustible, es
mayor. Por tanto, si las condiciones del periodo de ejecución están
diseñadas para catalizadores viejos, la temperatura del lecho del
catalizador aumentará excesivamente mediante el enriquecimiento de
la razón aire - combustible cuando el catalizador de purificación de
escape es todavía nuevo, lo que puede hacer que el catalizador se
deteriore prematuramente. Por otra parte, si las condiciones del
periodo de ejecución están diseñadas para un catalizador totalmente
nuevo y el catalizador se desgasta gradualmente, el periodo de
ejecución puede finalizar aun cuando la temperatura del lecho del
catalizador no ha aumentado suficientemente. Esto dificulta la
emisión eficaz de los componentes de azufre y degrada la precisión
del control de la liberación de azufre. Como resultado, la emisión
se deteriora y el periodo de envenenamiento por azufre se amplía, lo
que degrada la economía del combustible.
En consecuencia, es un objetivo de la presente
invención proporcionar un aparato de control de catalizador para un
motor de combustión interna, aparato que suprime fácilmente un
aumento excesivo en una temperatura del lecho del catalizador y la
degradación de la precisión del control de la liberación de azufre.
La presente invención también se refiere a un aparato de
determinación del deterioro del catalizador utilizado en el aparato
de control de catalizador para determinar el grado de deterioro de
un catalizador de purificación de escape.
Para lograr el anterior y otros objetivos y
según el fin de la presente invención, se proporciona un aparato
para controlar un catalizador de purificación de escape. El
catalizador está situado en un sistema de escape de un motor de
combustión interna. Durante control de la liberación de azufre para
permitir que el catalizador se recupere del envenenamiento por
azufre, el aparato repite un periodo de enriquecimiento y un periodo
de no enriquecimiento. En el periodo de enriquecimiento, el aparato
suministra intermitentemente combustible al gas de escape en una
sección aguas arriba del catalizador, disminuyendo así la razón aire
- combustible del gas de escape que entra en contacto con el
catalizador hasta un valor igual o inferior que la razón
estequiométrica aire - combustible. En el periodo de no
enriquecimiento, el aparato no suministra combustible al gas de
escape. El aparato incluye medios de detección del grado de
deterioro y medios de cambio. Los medios de detección del grado de
deterioro detectan el grado de deterioro del catalizador de
purificación de escape. Los medios de cambio cambian la razón de la
duración del periodo de enriquecimiento con respecto a la duración
del periodo de no enriquecimiento según el grado de deterioro del
catalizador de purificación de escape detectado por los medios de
detección del grado de deterioro.
La presente invención también proporciona un
aparato para detectar un grado de deterioro de un catalizador de
purificación de escape situado en un sistema de escape de un motor
de combustión interna. El aparato incluye medios de suministro de
combustible, medios de detección de la temperatura del lecho del
catalizador, y medios de determinación del grado de deterioro. Los
medios de suministro de combustible suministran combustible
intermitentemente al gas de escape en una sección aguas arriba del
catalizador de purificación de escape. Los medios de detección de la
temperatura del lecho del catalizador detectan una cantidad física
que representa una temperatura del lecho del catalizador real del
catalizador de purificación de escape. La determinación del grado de
deterioro significa que cuanto menor es un intervalo de fluctuación
de la cantidad física, fluctuación que se produce por el suministro
del combustible al gas de escape y se detecta por los medios de
detección de la temperatura del lecho del catalizador, mayor es el
grado de deterioro del catalizador de purificación de escape.
Otros aspectos y ventajas de la invención se
harán evidentes a partir de la siguiente descripción, tomada junto
con los dibujos adjuntos, que ilustran a modo de ejemplo los
principios de la invención.
La invención, junto con los objetos y ventajas
de la misma, puede entenderse mejor haciendo referencia a la
siguiente descripción de las realizaciones preferidas actualmente,
junto con los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra una configuración general de un motor diesel de vehículo y
un sistema de control según una primera realización, en la que el
sistema de control funciona como un aparato de control de
catalizador y un aparato de determinación del deterioro del
catalizador;
la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de liberación de azufre según la primera realización;
la figura 3 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de determinación del grado de deterioro según la primera
realización;
la figura 4 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de emisión de azufre según la primera realización;
la figura 5 es un diagrama que muestra un mapa f
utilizado para calcular la duración de un periodo de enriquecimiento
R_{t} basándose en un valor de amplitud A_{mpin};
la figura 6 es un gráfico que muestra cambios en
la razón aire - combustible del gas de escape y en la temperatura
del lecho del catalizador según la primera realización, cuando un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx es totalmente
nuevo;
la figura 7 es un gráfico que muestra cambios en
la razón aire - combustible del gas de escape y en la temperatura
del lecho del catalizador según la primera realización, cuando un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado
hasta cierto punto;
la figura 8 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de determinación del grado de deterioro según una segunda
realización;
la figura 9 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de emisión de azufre según una segunda realización;
la figura 10 es un diagrama que muestra un mapa
h utilizado para calcular un intervalo de detección t_{dt}
basándose en una velocidad de flujo de entrada GA;
la figura 11 es un diagrama que muestra un mapa
de la tasa de purificación de combustible utilizado para obtener una
tasa de purificación de combustible;
la figura 12 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape y la temperatura
del lecho del catalizador según la segunda realización, cuando un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx es totalmente
nuevo;
la figura 13 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape y la temperatura
del lecho del catalizador según la primera realización, cuando un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado
hasta cierto punto;
la figura 14 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de emisión de azufre según una tercera realización;
la figura 15 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape y la temperatura
del lecho del catalizador según la tercera realización, cuando un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado
hasta cierto punto;
la figura 16 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de emisión de azufre según una cuarta realización;
la figura 17 es un diagrama que muestra un mapa
p utilizado para calcular la duración de un periodo de
enriquecimiento R_{t} basándose en una diferencia de temperatura
\DeltaT_{in}; y
la figura 18 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape y la temperatura
del lecho del catalizador según la cuarta realización, cuando un
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado
hasta cierto punto.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra una configuración general de un motor diesel de vehículo y
un sistema de control según una primera realización. El sistema de
control funciona como un aparato de control de catalizador y un
aparato de determinación del deterioro del catalizador.
Tal como se muestra en la figura 1, el motor 2
diesel tiene cilindros. En esta realización, el número de cilindros
es de cuatro, y los cilindros se denominan nº 1, nº 2, nº 3 y nº 4.
Una cámara 4 de combustión de cada uno de los cilindros nº 1 a nº 4
incluye un orificio 8 de entrada. Las cámaras 4 de combustión están
conectadas a un tanque 12 de compensación mediante los orificios 8
de entrada y un colector 10 de entrada. Cada orificio 8 de entrada
se abre y se cierra mediante una válvula 6 de entrada. El tanque 12
de compensación está conectado a salidas de un intercambiador 14 de
calor y sobrealimentador a través de un conducto 13 de entrada. En
esta realización, un compresor 16a de un turbocompresor 16 de escape
funciona como un sobrealimentador. Una entrada del compresor 16a
está conectada a un limpiador 18 de aire. Un conducto 20 de
recirculación de gas de escape (denominada más adelante en el
presente documento EGR) está conectado al tanque 12 de compensación.
Un orificio 20a de suministro de gas de EGR del conducto 20 de EGR
se abre hacia el tanque 12 de compensación, de manera que el tanque
12 de compensación y el conducto 20 de EGR se comunican entre sí.
Una válvula 22 reguladora está situada en una sección del conducto
13 de entrada entre el tanque 12 de compensación y el intercambiador
14 de calor. Un sensor 24 de la velocidad de flujo de entrada y un
sensor 26 de la temperatura de entrada están situados entre el
compresor 16a y el limpiador 18 de aire.
La cámara 4 de combustión de cada uno de los
cilindros nº 1 a nº 4 incluye un orificio 30 de escape. Las cámaras
4 de combustión están conectadas a una entrada de una turbina 16b de
escape mediante los orificios 30 de escape y un colector 32 de
escape. Cada orificio 30 de escape se abre y se cierra mediante una
válvula 28 de escape. Una salida de la turbina 16b de escape está
conectada a un conducto 34 de escape. El gas de escape se extrae
hacia la turbina 16b de escape en una sección del colector 32 de
escape que está cerrada para el cuarto cilindro nº 4.
Tres convertidores 36, 38, 40 catalíticos están
situados en el conducto 34 de escape. El primer convertidor 36
catalítico soporta un catalizador 36a de reducción de almacenamiento
de NOx, que funciona como un catalizador de purificación de escape.
Cuando el gas de escape se considera como una atmósfera oxidante
(pobre) durante un funcionamiento normal del motor 2 diesel, el
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx ocluye los
óxidos de nitrógeno (NOx) en el escape. Cuando el gas de escape se
considera como una atmósfera reductora (razón aire -
com-
bustible estequiométrica o inferior), el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx emite el NOx ocluido en forma de monóxido de nitrógeno. El monóxido de nitrógeno emitido se reduce mediante el hidrocarburo y el monóxido de carbono. De esta manera, el primer convertidor 36 catalítico elimina el NOx del gas de escape, purificando así el gas de escape.
bustible estequiométrica o inferior), el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx emite el NOx ocluido en forma de monóxido de nitrógeno. El monóxido de nitrógeno emitido se reduce mediante el hidrocarburo y el monóxido de carbono. De esta manera, el primer convertidor 36 catalítico elimina el NOx del gas de escape, purificando así el gas de escape.
El segundo convertidor 38 catalítico, que está
situado aguas abajo del primer convertidor 36 catalítico, aloja un
filtro 38a. El filtro 38a tiene una pared monolítica. La pared tiene
poros a través de los cuales pasa el gas de escape. Las zonas de la
pared que definen los poros están recubiertas con una capa que
contiene un catalizador de reducción de almacenamiento de NOx, que
funciona como un catalizador de purificación de escape. Es decir, el
catalizador de reducción de oclusión de NOx está soportado por el
filtro 38a. Por tanto, cuando el gas de escape pasa a través de los
poros, el NOx en el gas de escape se elimina tal como se describió
anteriormente. Además, cuando el gas de escape pasa a través de los
poros, la materia particulada en el gas de escape queda atrapada por
la pared del filtro 38a. La materia particulada atrapada comienza a
oxidarse por el oxígeno activo generado cuando se ocluye el NOx bajo
una atmósfera oxidante a alta temperatura. La materia particulada se
oxida completamente mediante el oxígeno ambiental excesivo. De esta
manera, el segundo convertidor 38 catalítico elimina el NOx y la
materia particulada en el gas de escape, purificando así el gas de
escape. En la primera realización, el segundo convertidor 38
catalítico está integrado con el primer convertidor 36
catalítico.
El tercer convertidor 40 catalítico, que está
situado aguas abajo de los convertidores 36, 38 catalíticos primero
y segundo, soporta un catalizador 40a de oxidación. El catalizador
40a de oxidación oxida los hidrocarburos y el monóxido de carbono en
el gas de escape para purificar el gas de escape.
Un primer sensor 44 de la temperatura de escape
está situado entre el catalizador 36a de reducción de almacenamiento
de NOx y el filtro 38a. Un segundo sensor 46 de la temperatura de
escape y un sensor 48 de la razón aire- combustible están situados
entre el filtro 38a y el catalizador 40a de oxidación. El segundo
sensor 46 de la temperatura de escape está más cerca del filtro 38a,
y el sensor 48 de la razón aire - combustible está situado más cerca
del catalizador 40a de oxidación.
El sensor 48 de la razón aire - combustible
detecta la razón aire - combustible del gas de escape basándose en
los componentes del gas de escape, y las salidas de la señal
eléctrica en proporción lineal con la razón aire - combustible
detectada. El primer sensor 44 de la temperatura de escape detecta
una temperatura de escape T_{exin} en la posición correspondiente.
Asimismo, el segundo sensor 46 de la temperatura de escape detecta
una temperatura de escape T_{exout} en la posición
correspondiente.
Tuberías de un sensor 50 de la presión
diferencial están conectadas a una sección aguas arriba del filtro
38a y a una sección aguas abajo del filtro 38a. El sensor 50 de la
presión diferencial detecta la diferencia de presión \DeltaP entre
las secciones aguas arriba y aguas abajo del filtro 38a, detectando
así el grado de obstrucción en el filtro 38a, o el grado de
acumulación de la materia particulada.
En el colector 32 de escape se proporciona un
orificio 20b de entrada del gas de EGR del conducto 20 de EGR que
conecta el colector 32 de escape con el conducto 20 de EGR. El
orificio 20b de entrada del gas de EGR está situado en una sección
del colector 32 de escape que está cerrada para el primer cilindro
nº 1, sección que está enfrente de una sección del colector 32 de
escape en la que la turbina 16b de escape introduce gas de
escape.
Un catalizador 52 de EGR a base de hierro, un
refrigerador 54 de EGR, y una válvula 56 de EGR están situados en el
conducto 20 de EGR en este orden desde el orificio 20b de entrada
del gas de EGR hasta el orificio 20a de suministro de gas ERG. El
catalizador 52 de EGR a base de hierro funciona para volver a formar
el gas de EGR y para evitar la obstrucción del refrigerador 54 de
EGR. El refrigerador 54 de EGR enfría el gas de EGR formado de
nuevo. Mediante el control del grado de apertura de la válvula 56 de
EGR, se ajusta la velocidad de flujo del gas de EGR suministrado al
sistema de entrada a través del orificio 20a de suministro de gas
ERG.
Una válvula 58 de inyección de combustible se
proporciona en cada uno de los cilindros nº 1 a nº 4 para inyectar
directamente combustible en la cámara 4 de combustión
correspondiente. Las válvulas 58 de inyección de combustible están
conectadas a un raíl 60 común con tuberías 58a de suministro de
combustible. El raíl 60 común se suministra con combustible mediante
la bomba 62 de combustible de desplazamiento variable, que está
controlada eléctricamente. El combustible a alta presión
suministrado desde la bomba 62 de combustible hasta el raíl 60 común
se distribuye hasta las válvulas 58 de inyección de combustible a
través de las tuberías 58a de suministro de combustible. Un detector
64 de la presión del combustible para detectar la presión del
combustible está unido al raíl 60 común.
La bomba 62 de combustible suministra
combustible a baja presión hasta una válvula 68 de adición de
combustible a través de una tubería 66 de suministro de combustible.
La válvula 68 de adición de combustible se proporciona en el
orificio 30 de escape del cuarto cilindro nº 4 e inyecta combustible
a la turbina 16b de escape. De esta manera, la válvula 68 de adición
de combustible añade combustible al gas de escape. La adición de
combustible al gas de escape mediante la válvula 68 de adición de
combustible se lleva a cabo en un procedimiento de control del
catalizador, que se describe más adelante.
Una unidad 70 de control electrónica (ECU) está
compuesta principalmente de un ordenador digital que tiene una CPU,
una ROM y una RAM, y circuitos de accionamiento para accionar otros
dispositivos. La ECU 70 lee las señales procedentes del sensor 24 de
la velocidad de flujo de entrada, el sensor 26 de la temperatura de
entrada, el primer sensor 44 de la temperatura de escape, el segundo
sensor 46 de la temperatura de escape, el sensor 48 de la
razón
aire - combustible, el sensor 50 de la presión diferencial, un sensor del grado de apertura de EGR en la válvula 56 de EGR, el detector 64 de la presión del combustible, y un sensor 22a del grado de apertura del regulador. Además, la ECU 70 lee señales procedentes de un sensor 74 del pedal de aceleración que detecta el grado de depresión de un pedal 72 de aceleración, o un grado de depresión del pedal de aceleración ACCP, un sensor 76 de la temperatura refrigerante que detecta la temperatura del refrigerante THW del motor 2 diesel, un sensor 80 de la velocidad del motor que detecta el número de revoluciones NE de un cigüeñal 78, y un sensor 82 de diferenciación del cilindro que diferencia los cilindros mediante la detección de la fase de rotación del cigüeñal 78 o la fase de rotación de las levas de entrada.
aire - combustible, el sensor 50 de la presión diferencial, un sensor del grado de apertura de EGR en la válvula 56 de EGR, el detector 64 de la presión del combustible, y un sensor 22a del grado de apertura del regulador. Además, la ECU 70 lee señales procedentes de un sensor 74 del pedal de aceleración que detecta el grado de depresión de un pedal 72 de aceleración, o un grado de depresión del pedal de aceleración ACCP, un sensor 76 de la temperatura refrigerante que detecta la temperatura del refrigerante THW del motor 2 diesel, un sensor 80 de la velocidad del motor que detecta el número de revoluciones NE de un cigüeñal 78, y un sensor 82 de diferenciación del cilindro que diferencia los cilindros mediante la detección de la fase de rotación del cigüeñal 78 o la fase de rotación de las levas de entrada.
Basándose en las señales recibidas, la ECU 70
obtiene el estado de funcionamiento del motor 2. Basándose en el
estado del motor obtenido, la ECU 70 controla la cantidad y la
medición del tiempo de la inyección de combustible por las válvulas
58 de inyección de combustible. Además, la ECU 70 controla el grado
de apertura de la válvula 56 de EGR, el grado de apertura del
regulador con el motor 22b, y el desplazamiento de la bomba 62 de
combustible. Además, la ECU 70 ejecuta el control de la regeneración
del filtro y el control de la liberación de azufre, que se
describirá más adelante.
Según el estado de funcionamiento, la ECU 70
ejecuta o bien de un modo de combustión normal y de un modo de
combustión a baja temperatura. En el modo de combustión a baja
temperatura, una gran cantidad del gas de escape se hace recircular
de manera que la temperatura de combustión aumenta lentamente. Esto
reduce simultáneamente el NOx y el humo. En el modo de combustión a
baja temperatura, se utiliza un mapa de apertura de la válvula de
EGR para el modo de combustión a baja temperatura. En esta
realización, el modo de combustión a baja temperatura se ejecuta en
una región de velocidad de rotación de media a alta, de carga baja.
En este momento, se ejecuta el control de realimentación ajustando
un grado de apertura del regulador AR basándose en una razón aire -
combustible AC detectada por el sensor 48 de la razón aire
combustible. En el modo de combustión normal, se realiza el control
normal de EGR (incluyendo un caso en el que no se hace recircular
ningún gas de escape). En el modo de combustión normal, se utiliza
un mapa de apertura de la Válvula de EGR para el modo de combustión
normal.
La ECU 70 también ejecuta cuatro procedimientos
de control del catalizador, que incluyen un modo de regeneración de
filtro, un modo de control de la liberación de azufre, un modo de
reducción de NOx y un modo normal.
En el modo de regeneración de filtro, la materia
particulada depositada en el filtro 38a del segundo convertidor 38
catalítico se calienta, de manera que la materia particulada se
quema y se divide en dióxido de carbono y agua. En este modo, la
adición de combustible desde la válvula 68 de adición de combustible
se repite en una razón aire - com-
bustible mayor que la razón estequiométrica aire - combustible, de manera que la temperatura del lecho del catalizador aumenta hasta una temperatura alta que está, por ejemplo, en un intervalo de desde 600ºC hasta 700ºC. En el modo de regeneración de filtro, puede realizarse una inyección posterior, en la que se inyecta combustible desde la válvula 58 de inyección de combustible hacia las cámaras 4 de combustión durante la carrera de expansión o la carrera de escape.
bustible mayor que la razón estequiométrica aire - combustible, de manera que la temperatura del lecho del catalizador aumenta hasta una temperatura alta que está, por ejemplo, en un intervalo de desde 600ºC hasta 700ºC. En el modo de regeneración de filtro, puede realizarse una inyección posterior, en la que se inyecta combustible desde la válvula 58 de inyección de combustible hacia las cámaras 4 de combustión durante la carrera de expansión o la carrera de escape.
En el modo de control de la liberación de
azufre, los componentes del azufre se emiten desde los catalizadores
de reducción de almacenamiento de NOx de los convertidores 36, 38
catalíticos primero y segundo, de manera que la capacidad de
oclusión de NOx de los convertidores 36, 38, que ha disminuido
debido al envenenamiento de azufre, se restaura. En este modo, se
ejecuta un proceso de aumento de la temperatura, en el que se repite
la adición de combustible desde la válvula 68 de adición de
combustible, de manera que la temperatura del lecho del catalizador
aumenta hasta una temperatura alta que es, por ejemplo, de 650ºC.
Además, se ejecuta un proceso de disminución de la razón aire -
combustible, en el que se realiza la adición intermitente de
combustible desde la válvula 68 de adición de combustible, de manera
que la razón aire - combustible cambia hasta la razón
estequiométrica aire - combustible o un valor ligeramente inferior
que la razón estequiométrica aire - combustible. En el modo de
control de la liberación de azufre, puede realizarse una inyección
posterior mediante la válvula 58 de inyección de combustible.
En el modo de reducción de NOx, el NOx ocluido
por los catalizadores de reducción de almacenamiento de NOx de los
convertidores 36, 38 catalíticos primero y segundo se reduce hasta
nitrógeno. Como subproducto, se forma dióxido de carbono y agua
cuando se reduce el NOx hasta nitrógeno. En el modo de reducción de
NOx, se ejecuta un proceso, en el que se repite la adición de
combustible desde la válvula 68 de adición de combustible en un
intervalo relativamente largo, de manera que la temperatura del
lecho del catalizador aumenta hasta una temperatura no demasiado
alta que está, por ejemplo, en un intervalo de desde 250ºC hasta
500ºC. Además, se ejecuta otro proceso, en el que la razón aire -
combustible cambia hasta la razón estequiométrica aire - combustible
o un valor inferior que la razón estequiométrica aire -
combustible.
En el modo normal, no se realiza la adición de
combustible desde la válvula 68 de adición de combustible ni una
inyección posterior mediante las válvulas 58 de inyección de
combustible.
A continuación se describirá el control de la
liberación de azufre ejecutado por la ECU 70.
La figura 2 es un diagrama de flujo de este
control. El control se ejecuta repetidamente por la ECU 70 a un
intervalo predeterminado. Es decir, el control de la liberación de
azufre es una rutina periódica del proceso de interrupción.
Cuando comienza el control de la liberación de
azufre, la ECU 70 determina si se satisfacen los requisitos para
ejecutar el control de la liberación de azufre en la etapa S102. Los
requisitos de ejecución del control de la liberación de azufre
incluyen que la cantidad de envenenamiento por azufre no es inferior
a una cantidad predeterminada, que el modo de regeneración de filtro
no está seleccionado actualmente, y que las temperaturas de los
catalizadores de reducción de almacenamiento de NOx de los
convertidores 36, 38 catalíticos primero y segundo, que se calculan
a partir de las temperaturas de escape T_{exin}, T_{exout}, no
son significativamente altas o bajas, y están en un intervalo de
temperaturas apropiado. Cuando se determina que no se satisfacen los
requisitos de ejecución del control de la liberación de azufre, la
ECU 70 finaliza este control.
Cuando se determina que se satisfacen los
requisitos de ejecución del control de la liberación de azufre, la
ECU 70 continúa hasta la etapa S104 y determina si se satisfacen los
requisitos para comenzar un proceso de emisión de azufre. El
requisito de comienzo del proceso de emisión de azufre es que las
temperaturas de lecho del catalizador de los catalizadores de
reducción de almacenamiento de NOx de los convertidores 36, 38
catalíticos primero y segundo han alcanzado valores próximos a la
temperatura objetivo (por ejemplo, 650ºC), específicamente, que una
temperatura del lecho del catalizador estimada del catalizador de
reducción de almacenamiento de NOx no es inferior a 600ºC. Las
temperaturas de lecho del catalizador estimadas de los catalizadores
de reducción de almacenamiento de NOx de los convertidores 36, 38
catalíticos primero y segundo pueden calcularse basándose en el
estado de funcionamiento del motor 2 (por ejemplo, el número de
revoluciones NE del motor 2) y la cantidad de combustible añadido.
Alternativamente, las temperaturas de lecho del catalizador
estimadas pueden estimarse a partir de la temperatura de escape
T_{exin}.
\newpage
Cuando se determina que no se satisfacen los
requisitos de comienzo del proceso de emisión de azufre, la ECU 70
continúa hasta la etapa S106 y ejecuta el control de aumento de la
temperatura. Durante el control de aumento de la temperatura, se
supone que el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
es completamente nuevo, y un combustible de cantidad predeterminada
se añade intermitentemente al escape de la válvula 68 de adición de
combustible, de manera que el catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx no se caliente excesivamente y que la
temperatura del lecho del catalizador estimada del catalizador 36a
de reducción de almacenamiento de NOx no sea inferior a 600ºC. En
este momento, aunque la temperatura del lecho del catalizador del
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx del segundo
convertidor 38 catalítico está próxima a la temperatura del lecho
del catalizador del catalizador 36a de reducción de almacenamiento
de NOx del primer convertidor 36 catalítico, la temperatura del
lecho del catalizador del catalizador de reducción de almacenamiento
de NOx del segundo convertidor 38 catalítico fluctúa menos que la
temperatura del lecho del catalizador del catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx. Por tanto, es más probable que
el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx del primer
convertidor 36 catalítico se caliente excesivamente, que el
catalizador de reducción de almacenamiento de NOx del segundo
convertidor 38 catalítico durante el proceso de emisión de azufre.
Por tanto, la descripción siguiente se centrará en el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx.
Aun cuando se determine que no se satisfacen los
requisitos de comienzo del proceso de emisión de azufre, el control
de aumento de la temperatura se ejecuta en la etapa S106, y el
requisito de comienzo del proceso de emisión de azufre se satisfará
finalmente. Entonces, la ECU 70 continúa hasta la etapa S108 en
lugar de la etapa S106, tras la etapa S104. Entonces, tal como se
muestra en la figura 3, la ECU 70 ejecuta el proceso de
determinación del grado de deterioro. Posteriormente, en la etapa
S110, la ECU 70 ejecuta el proceso de emisión de azufre.
Cuando comienza el proceso de determinación del
grado de deterioro, la ECU 70 determina primero si se satisfacen los
requisitos para ejecutar el proceso de determinación del grado de
deterioro en la etapa S122, tal como se muestra en la figura 3. Los
requisitos de ejecución del proceso de determinación del grado de
deterioro incluyen un estado en el que el valor de la temperatura de
escape T_{exin} detectada por el primer sensor 44 de la
temperatura de escape cambia periódicamente de una manera estable,
es decir, un estado en el que el estado de funcionamiento del motor
2 (por ejemplo, y la carga y el número de revoluciones E del motor
2) son estables.
Cuando se determina que no se satisfacen los
requisitos de ejecución del proceso de determinación del grado de
deterioro, la ECU 70 finaliza el proceso de determinación del grado
de deterioro, y continúa al proceso de emisión de azufre mostrado en
la figura 4.
Por otra parte, cuando se determina que se
satisfacen los requisitos de ejecución del proceso de determinación
del grado de deterioro, la ECU 70 continúa hasta la etapa S123 y
determina si se ha obtenido un valor de amplitud A_{mpin} en la
rutina actual de liberación de azufre. Cuando se determina que se ha
obtenido el valor de amplitud A_{mpin}, la ECU 70 finaliza el
proceso de determinación del grado de deterioro, y continúa hasta el
proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4. Cuando se
determina que no se ha obtenido el valor de amplitud A_{mpin}, la
ECU 70 continúa hasta la etapa S124. En la etapa S124, la ECU 70
ejecuta un proceso para obtener el valor máximo T_{inmax} de la
temperatura de escape T_{exin} detectada por el primer sensor 44
de la temperatura de escape. Además, en la etapa S126, la ECU 70
ejecuta un proceso para obtener el valor mínimo T_{inmin} de la
temperatura de escape T_{exin}.
Cuando se ejecuta el proceso de emisión de
azufre de la figura 4, que se tratará más adelante, un periodo de
enriquecimiento R_{t}, durante el que se enriquece la razón aire -
combustible de escape, y un periodo de no enriquecimiento L_{t},
durante el que no se enriquece la razón aire - combustible, se
repiten tal como se muestra en el gráfico de la parte superior de la
figura 6. En consecuencia, la temperatura real de lecho del
catalizador del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de
NOx aumenta repetidamente durante el periodo de enriquecimiento
R_{t} y disminuye durante el periodo de no enriquecimiento
L_{t}. La temperatura de escape T_{exin} detectada por el primer
sensor 44 de la temperatura de escape representa la temperatura real
de lecho del catalizador del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx. Por tanto, el valor máximo T_{inmax} de la
temperatura de escape T_{exin} representa el valor máximo de la
temperatura del lecho del catalizador durante el periodo de
enriquecimiento R_{t}, y el valor mínimo T_{inmin} de la
temperatura de escape T_{exin} representa el valor mínimo de la
temperatura del lecho del catalizador durante el periodo de no
enriquecimiento L_{t}. En la etapa S124, la ECU 70 obtiene el
valor máximo T_{inmax}, si hay alguno, a partir de los valores de
la temperatura de escape T_{exin} detectados por el primer sensor
44 de la temperatura de escape durante el proceso de emisión de
azufre. En la etapa S126, la ECU 70 obtiene el valor mínimo
T_{inmin}, si hay alguno, a partir de los valores de la
temperatura de escape T_{exin} detectados por el primer sensor de
la temperatura de escape durante el proceso de emisión de
azufre.
azufre.
En la siguiente etapa S128, la ECU 70 determina
sise ha obtenido tanto el valor máximo T_{inmax} como el valor
mínimo T_{inmin}.Cuando se determina que no se ha obtenido uno o
ambos del valor máximo T_{inmax} y el valor mínimo T_{inmin}, la
ECU 70 finaliza el proceso de determinación del grado de deterioro,
y continúa hasta el proceso de emisión de azufre mostrado en la
figura 4.
En un ejemplo mostrado mediante el gráfico en la
parte inferior de la figura 6, el valor máximo T_{inmax} aparece
en el tiempo t0 cuando se enriquece la razón aire - combustible del
gas de escape durante el periodo de enriquecimiento R_{t}.
Posteriormente, el valor mínimo T_{inmin} aparece en el tiempo t1
al detenerse el enriquecimiento de la razón aire -
com-
bustible del gas de escape durante el periodo de no enriquecimiento L_{t}. En tal caso, la ECU 70 obtiene el valor máximo T_{inmax} y el valor mínimo T_{inmin} en las etapas S124 y S126, respectivamente. En la etapa S128, la ECU 70 determina que se han obtenido tanto el valor máximo T_{inmax} como el valor mínimo T_{inmin}. A partir de entonces, la ECU 70 continúa hasta la etapa S130 y calcula el valor de amplitud A_{mpin} según una fórmula 1:
bustible del gas de escape durante el periodo de no enriquecimiento L_{t}. En tal caso, la ECU 70 obtiene el valor máximo T_{inmax} y el valor mínimo T_{inmin} en las etapas S124 y S126, respectivamente. En la etapa S128, la ECU 70 determina que se han obtenido tanto el valor máximo T_{inmax} como el valor mínimo T_{inmin}. A partir de entonces, la ECU 70 continúa hasta la etapa S130 y calcula el valor de amplitud A_{mpin} según una fórmula 1:
A_{mpin}
\leftarrow T_{inmax} -
T_{inmin}
Entonces, la ECU 70 finaliza el proceso de
determinación del grado de deterioro, y continúa hasta el proceso de
emisión de azufre mostrado en la figura 4. El valor calculado de
amplitud A_{mpin} se almacena en la memoria no volátil en la ECU
70, y se mantiene cuando la ECU 70 se desconecta.
Cuando comienza el proceso de emisión de azufre,
la ECU 70 determina primero si se ha obtenido el valor de amplitud
A_{mpin} en el control actual de la liberación de azufre en la
etapa S152, tal como se muestra en la figura 4. Cuando se determina
que no se ha obtenido el valor de amplitud A_{mpin}, la ECU 70
continúa hasta la etapa S154, y fija la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t} en un valor inicial R_{tint}. El valor
inicial R_{tint} es un valor obtenido a través de experimentos. El
valor inicial R_{tint} se determina de manera que un catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx completamente nuevo no se
deteriore debido al calor, aun cuando continúa el enriquecimiento
con combustible añadido por la válvula 68 de adición de combustible
durante la duración del valor inicial R_{tint}. Un catalizador 36a
de reducción de almacenamiento de NOx completamente nuevo se
deteriorará debido al calor si la temperatura del lecho del
catalizador supera una temperatura predeterminada (por ejemplo, el
límite superior de temperatura mostrado en la figura 6).
En la siguiente etapa S158, la ECU 70 calcula la
duración del periodo de no enriquecimiento L_{t}, que debe
determinarse para fijar la temperatura del lecho del catalizador del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx a una
temperatura de lecho objetivo T_{cat}. El cálculo se ejecuta
utilizando un mapa g, basándose en el valor inicial R_{tint}, un
valor de calor H_{ex} obtenido mediante la adición de combustible
de una cantidad predeterminada Q_{add} al gas de escape desde la
válvula 68 de adición de combustible, la temperatura de escape
T_{ex} que entra en contacto con el catalizador 36a de reducción
de almacenamiento de NOx, una cantidad de escape V_{ex}, una
capacidad térmica C_{ex} del sistema de escape, y la temperatura
de lecho objetivo T_{cat}.
El valor predeterminado Q_{add} es una
cantidad de combustible que se añade al escape de la válvula 68 de
adición de combustible cuando la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija al valor inicial R_{tint}. El
valor de calor H_{ex} es una cantidad de calor generada por la
oxidación del combustible del valor predeterminado Q_{add} cuando
se utiliza un catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
completamente nuevo. La temperatura de escape T_{ex} se estima
basándose en el estado de funcionamiento del motor (la carga y el
número de revoluciones NE del motor 2). La cantidad de escape
V_{ex} representa la cantidad de escape que escapa durante un
periodo que incluye el periodo de enriquecimiento R_{t} y el
periodo de no enriquecimiento L_{t}, y se calcula basándose en una
velocidad de flujo de entrada GA detectada por el sensor 24 de la
velocidad de flujo de entrada y el tiempo total del periodo de
enriquecimiento R_{t} y el periodo de no enriquecimiento L_{t}.
La capacidad térmica C_{ex} es un valor que se ha obtenido a
través de experimentos anteriores, y un valor fijo determinado por
el tipo de motor.
En la siguiente etapa S160, basándose en un
primer contador que muestra el tiempo transcurrido desde que ha
comenzado el enriquecimiento, la ECU 70 determina si el tiempo
transcurrido desde que ha comenzado el enriquecimiento es igual a o
mayor que un periodo de enriquecimiento R_{t}. Cuando se determina
que el periodo de enriquecimiento R_{t} no ha transcurrido, la ECU
70 continúa hasta la etapa S162, y hace que la válvula 68 de adición
de combustible añada combustible al escape. Es decir, en la etapa
S162, la ECU 70 comienza o continúa enriqueciendo el gas de escape.
En la siguiente etapa S164, la ECU 70 incrementa el valor del primer
contador. Entonces, la ECU 70 finaliza el proceso de emisión de
azufre.
A partir de entonces, la adición de combustible
por la válvula 68 de adición de combustible se repite cada vez que
se ejecuta el proceso de emisión de azufre, siempre que el tiempo
una vez que había comenzado el enriquecimiento sea menor que el
periodo de enriquecimiento R_{t}. En consecuencia, el valor del
primer contador continúa incrementándose. Cuando el tiempo, una vez
que el enriquecimiento había comenzado, alcanza el periodo de
enriquecimiento R_{t}, la ECU 70 no continúa hasta la etapa S162
tras la etapa S160, en cambio continúa hasta la etapa S166. En la
etapa S166, la ECU 70 no hace que la válvula 68 de adición de
combustible añada combustible al gas de escape. Es decir, el
enriquecimiento se detiene en la etapa S166. En la siguiente etapa
S168, basándose en un segundo contador que muestra el tiempo
transcurrido desde que se ha detenido el enriquecimiento, la ECU 70
determina si el tiempo transcurrido desde que se ha detenido el
enriquecimiento es igual a o mayor que un periodo de no
enriquecimiento L_{t}. Cuando se determina que no ha transcurrido
el periodo de no enriquecimiento L_{t}, la ECU 70 continúa hasta
la etapa S170. En la etapa S170, la ECU 70 incrementa el segundo
contador, y finaliza el proceso de emisión de azufre.
A partir de entonces, el valor del segundo
contador continúa incrementándose siempre que el tiempo una vez que
se detuvo el enriquecimiento sea menor que el periodo de no
enriquecimiento L_{t}. Cuando el tiempo una vez que se detuvo el
enriquecimiento alcanza el periodo de no enriquecimiento L_{t}, la
ECU 70 no continúa hasta la etapa S170 tras la etapa S168, en cambio
continúa hasta la etapa S172. En la etapa S172, la ECU 70 borra el
valor del primer valor del contador. En la siguiente etapa S174, la
ECU 70 borra el valor del segundo contador. Entonces, la ECU 70
finaliza el proceso de emisión de azufre.
\vskip1.000000\baselineskip
Si no se obtiene el valor de amplitud A_{mpin}
en una ejecución posterior del proceso de emisión de azufre durante
el proceso de emisión de azufre, la ECU 70 fija la duración del
periodo de enriquecimiento R_{t} al valor inicial R_{tint} en la
etapa S154. Además, en la etapa S158, la ECU 70 calcula la duración
del periodo de no enriquecimiento L_{t} utilizando el mapa g, y
continúa hasta la etapa 160. En este caso, puesto que el
enriquecimiento ni siquiera ha comenzado, el tiempo transcurrido una
vez que el periodo de enriquecimiento R_{t} había comenzado no ha
alcanzado el periodo de enriquecimiento R_{t}. Por tanto, la ECU
70 continúa hasta la etapa S162 y hace que la válvula 68 de adición
de combustible añada combustible al gas de escape. De esta manera,
el enriquecimiento del gas de escape comienza de nuevo.
Si se obtiene el valor máximo T_{inmax} y el
valor mínimo T_{inmin} y el valor de amplitud A_{mpin} se
calcula en el proceso de determinación del grado de deterioro
mostrado en la figura 3, la ECU 70 no continúa hasta la etapa S154
tras la etapa S152, sino hasta la etapa 156 en el proceso de emisión
de azufre. En la etapa S156, la ECU 70 calcula la duración del
periodo de enriquecimiento R_{t} que debe fijarse. El cálculo se
ejecuta utilizando un mapa f mostrado en la figura 5, basándose en
el tamaño de un valor de amplitud A_{mpin}, que representa el
grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx. Cuanto mayor es el valor del valor de
amplitud A_{mpin}, menor se hace el grado de deterioro del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx y mayor se
hace la eficacia de la oxidación para el combustible en el
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx (igual que la
tasa de purificación de combustible). En este caso, el periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija a un valor corto para corresponderse
con la temperatura del lecho del catalizador, que aumenta
rápidamente una vez comenzado el enriquecimiento. Por otra parte,
cuando menor es el valor del valor de amplitud A_{mpin}, mayor se
hace el grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx y menor se hace la eficacia de la oxidación
del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx. En este
caso, el periodo de enriquecimiento R_{t} se fija a un valor largo
para corresponderse con la temperatura del lecho del catalizador,
que aumenta lentamente una vez comenzado el enriquecimiento.
Tal como se describió anteriormente, la duración
del periodo de no enriquecimiento L_{t} que va a fijarse se
calcula en la siguiente etapa S158 basándose en el mapa g utilizando
el valor inicial R_{tint}, el valor de calor H_{ex}, la
temperatura de escape T_{ex}, la capacidad térmica C_{ex}, y la
temperatura de lecho objetivo T_{cat}. En la siguiente etapa S160,
cuando se determina que el periodo de tiempo desde el comienzo del
enriquecimiento no ha alcanzado el periodo de enriquecimiento
R_{t}, la ECU 70 realiza la adición de combustible en la etapa
S162. Entonces en la etapa S164, la ECU 70 incrementa el valor del
primer contador.
La siguiente vez que se ejecuta el proceso de
determinación del grado de deterioro, puesto que ya se habrá
obtenido el valor de amplitud A_{mpin}, la ECU 70 finalizará por
tanto el proceso de determinación del grado de deterioro sin
continuar a las etapas S124 a S130 tras la etapa S123. Por tanto, en
las ejecuciones siguientes del proceso de emisión de azufre, la ECU
70 no continúa hasta la etapa S154 tras la etapa S152, sino que
continúa hasta la etapa S156. En la etapa S156, la ECU 70 fija la
duración del periodo de enriquecimiento R_{t} basándose en el
valor de amplitud A_{mpin}.
Cuando el catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx se recupera del estado envenado por azufre, la
ECU 70 determina que no se satisfacen los requisitos para ejecutar
el control de la liberación de azufre en la etapa S102, mientras se
ejecuta el control de la liberación de azufre mostrado en la figura
2. La ECU 70 finaliza entonces el control de la liberación de
azufre. A partir de entonces, si se satisfacen los requisitos de
ejecución, por ejemplo, cuando la cantidad de envenenamiento por
azufre alcanza la cantidad predeterminada, se ejecuta el proceso de
determinación del grado de deterioro y el proceso de emisión de
azufre. Es decir, la duración del periodo de enriquecimiento R_{t}
se fija al valor inicial R_{tint} en la etapa S154, y el valor de
amplitud A_{mpin} se calcula en las etapas S124 a S130. Entonces,
basándose en el valor calculado de amplitud A_{mpin}, la duración
del periodo de enriquecimiento R_{t} se fija en la etapa S156.
La figura 6 muestra cambios en la razón aire -
combustible del gas de escape y la temperatura del lecho del
catalizador en un caso en el que los catalizadores de reducción de
almacenamiento de NOx de los convertidores 36, 38 catalíticos
primero y segundo son completamente nuevos. En este caso, la
duración del periodo de enriquecimiento R_{t} calculada basándose
en el valor de amplitud A_{mpin} es igual que el valor inicial
R_{tint}.
Por otra parte, la figura 7 es un gráfico que
muestra cambios en la razón aire - combustible del gas de escape y
la temperatura del lecho del catalizador en un caso en el que el
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx se ha
deteriorado hasta cierto punto. En este caso, la duración del
periodo de enriquecimiento R_{t} calculada basándose en el valor
de amplitud A_{mpin} es mayor que el valor inicial R_{tint}. Por
tanto, al igual que en el caso en el que el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx es completamente nuevo, que se
muestra en la figura 6, la temperatura del lecho del catalizador del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx aumenta hasta
un valor igual o mayor que la temperatura objetivo, de manera que el
valor máximo T_{inmax} no supera el límite superior de
temperatura.
El primer sensor 44 de la temperatura de escape
corresponde a los medios de detección de la temperatura del lecho
del catalizador que detectan una cantidad física que representa la
temperatura real del lecho del catalizador del catalizador de
purificación de escape. La ECU 70 funciona como el medio de
detección del grado de deterioro que detecta el grado de deterioro
del catalizador de purificación de escape, y el medio de cambio que
cambia la razón de la duración del periodo de enriquecimiento con
respecto a la duración del periodo de no enriquecimiento según el
grado de deterioro del catalizador de purificación de escape
detectado por los medios de detección del grado de deterioro. La ECU
70 también funciona como el medio de suministro de combustible que
suministra intermitentemente combustible al gas de escape en una
sección aguas arriba del catalizador de purificación de escape, y
como el medio de determinación del grado de deterioro. Cuanto más
estrecho es el intervalo de fluctuación de la cantidad física
detectada por la temperatura del lecho del catalizador a medida que
los medios de suministro de combustible suministran combustible al
gas de escape, mayor es el grado de deterioro del catalizador de
purificación de escape que se determina por los medios de
determinación del grado de deterioro.
En esta realización, el proceso de determinación
del grado de deterioro mostrado en la figura 3 y en las etapas S152,
S154 del proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4
corresponde a un proceso ejecutado por los medios de detección del
grado de deterioro. La etapa S156 del proceso de emisión de azufre
corresponde a un proceso ejecutado por los medios de cambio. El
proceso de emisión de azufre corresponde a un proceso ejecutado por
los medios de suministro de combustible. El proceso de determinación
del grado de deterioro y la etapa S156 del proceso de emisión de
azufre corresponden a un proceso ejecutado por los medios de
determinación del grado de deterioro.
La primera realización tiene las siguientes
ventajas.
(1) Durante la ejecución del control de la
liberación de azufre, el periodo de enriquecimiento R_{t}, en el
que se enriquece la razón aire - combustible del gas de escape, y el
periodo de no enriquecimiento L_{t}, en el que no se enriquece la
razón aire - combustible, se repiten alternativamente. Cada vez que
se ejecuta el periodo de enriquecimiento R_{t} o el periodo de no
enriquecimiento L_{t}, la temperatura del lecho del catalizador
del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx aumenta y
disminuye repetidamente. El valor de amplitud A_{mpin} refleja la
fluctuación (amplitud) de la temperatura del lecho del catalizador.
Cuanto más deteriorado esté el catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx, menor es la magnitud del valor de amplitud
A_{mpin}, o la magnitud de la fluctuación de la temperatura del
lecho del catalizador. Por tanto, el valor de amplitud A_{mpin}
indica el grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx.
En la primera realización, cuando el valor de
amplitud A_{mpin} es grande tal como se muestra en el mapa f de la
figura 5, es decir, en un caso en el que el deterioro del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx no se ha
desarrollado significativamente, la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija relativamente corta. Cuando el valor
de amplitud A_{mpin} es pequeño tal como se muestra en el mapa f
de la figura 5, es decir, en un caso en el que el deterioro del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx se ha
desarrollado considerablemente, la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija relativamente larga. Por tanto, con
cambios del grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx, se evita que un aumento en la temperatura del
lecho del catalizador del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx sea excesivo o demasiado pequeño. Así, se
evita el deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx debido a un aumento excesivo en la temperatura
del lecho del catalizador y una disminución en la eficacia de
emisión de azufre debido a un aumento insuficiente en la temperatura
del lecho del catalizador. De esta manera se evita que disminuya la
eficacia de emisión de azufre. Como resultado, se suprime el
deterioro de emisión debido a la disminución en la precisión del
control de la liberación de azufre y una disminución de la economía
del combustible, debido a un periodo ampliado del control de la
liberación de azufre.
(2) El valor de amplitud A_{mpin} se calcula
en un estado en el que la duración del periodo de enriquecimiento
R_{t} se fija al valor inicial R_{tint}. Basándose en el valor
de amplitud A_{mpin} así calculado, se determina el grado de
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx.
De esta manera, puesto que la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t} tiene un valor constante (el valor inicial
R_{tint}) cuando se calcula el valor de amplitud A_{mpin}, el
valor calculado de amplitud A_{mpin} corresponde exactamente al
grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx. Cuando la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija al valor inicial R_{tint}, la
cantidad de combustible añadido por la válvula 68 de adición de
combustible durante el periodo de enriquecimiento R_{t} es el
valor mínimo. Por tanto, cuando se determina el grado de deterioro
del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx calculando
el valor de amplitud A_{mpin}, no es probable que el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx se caliente
excesivamente.
Ahora se describirá una segunda realización de
la presente invención con referencia a los dibujos.
En la segunda realización, el grado de deterioro
del catalizador de purificación de escape no se determina basándose
en el valor de amplitud A_{mpin}, sino que se determina basándose
en la tasa de aumento de la temperatura de escape T_{exin}.
Además, en la segunda realización, no cambia la duración del periodo
de enriquecimiento R_{t}, sino la duración del periodo de no
enriquecimiento L_{t}, según el grado de deterioro del catalizador
de purificación de escape.
En la segunda realización, se ejecuta un proceso
de determinación del grado de deterioro de la figura 8, en lugar del
proceso de determinación del grado de deterioro de la figura 4, y se
ejecuta un proceso de emisión de azufre de la figura 9 en lugar del
proceso de emisión de azufre de la figura 4. Otros procesos y la
configuración de hardware son los mismos que los de la primera
realización.
Cuando comienza el proceso de determinación del
grado de deterioro de la figura 8, la ECU 70 determina primero si se
satisfacen los requisitos para ejecutar el proceso de determinación
del grado de deterioro en la etapa S202. Los requisitos para
ejecutar el proceso de determinación del grado de deterioro son los
mismos que los del proceso de determinación del grado de deterioro
de la figura 3.
\newpage
Cuando se determina que no se satisfacen los
requisitos de ejecución del proceso de determinación del grado de
deterioro, la ECU 70 finaliza el proceso de determinación del grado
de deterioro, y continúa hasta el proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 9. Por otra parte, cuando se determina que se
satisfacen los requisitos de ejecución del proceso de determinación
del grado de deterioro, la ECU 70 continúa hasta la etapa S204 y
calcula un intervalo de detección t_{dt} de la temperatura de
escape T_{exin}. El cálculo se realiza utilizando un mapa h
mostrado en la figura 10 basándose en la velocidad de flujo de
entrada GA. La ECU 70 detecta la temperatura de escape T_{exin} en
un punto de tiempo en el que el ha transcurrido intervalo de
detección t_{dt} desde cuando la válvula 68 de adición de
combustible añadió combustible al gas de escape en el proceso de
emisión de azufre mostrado en la figura 9, que se tratará más
adelante. Cuando la válvula 68 de adición de combustible añade
combustible al gas de escape, aumenta la temperatura del lecho del
catalizador del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de
NOx, y la temperatura de escape T_{exin} aumenta, en consecuencia.
La tasa de aumento de la temperatura de escape T_{exin} cambia
según el grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx y la velocidad de flujo de entrada GA.
Específicamente, cuanto mayor es el grado de deterioro del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx, menor es la
tasa de aumento de la temperatura de escape T_{exin}. Cuanto mayor
es la velocidad de flujo de entrada GA, mayor es la tasa de aumento
de la temperatura de escape T_{exin}. El intervalo de detección
t_{dt} se calcula y se fija utilizando el mapa h mostrado en la
figura 10, de manera que la tasa de aumento de la temperatura de
escape T_{exin} siempre sea constante, independientemente del
valor del velocidad de flujo de entrada GA, siempre que el grado de
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
sea el mismo.
En la siguiente etapa S206, la ECU 70 determina
si el tiempo transcurrido desde cuando la válvula 68 de adición de
combustible comenzó a añadir combustible al gas de escape se está
contando actualmente. El recuento comienza en la etapa S212, que se
tratará más adelante. Cuando se determina que el recuento se está
llevando a cabo actualmente, la ECU 70 continúa hasta la etapa S208
y determina si ahora es el momento de comenzar la adición de
combustible por la válvula 68 de adición de combustible. La ECU 70
determina que ahora es el momento de comenzar la adición de
combustible si la ECU 70 determinó que el periodo desde cuando había
comenzado el enriquecimiento no alcanzó el periodo de
enriquecimiento R_{t} en la etapa S240 del proceso de emisión de
azufre mostrado en la figura 9 en la ejecución anterior del control
de la liberación de azufre. En caso contrario, la ECU 70 determina
que ahora no es el momento de comenzar la adición de
combustible.
Cuando se determina que ahora no es el momento
de comenzar la adición de combustible, la ECU 70 finaliza el proceso
de determinación del grado de deterioro, y continúa hasta el proceso
de emisión de azufre mostrado en la figura 9. Por otra parte, cuando
se determina que ahora es el momento de comenzar la adición de
combustible, la ECU 70 fija la temperatura de escape T_{exin}
detectada en el momento de la temperatura de escape inicial T_{a}.
Entonces, en la siguiente etapa S212, la ECU 70 comienza el recuento
del tiempo transcurrido desde cuando comenzó la adición de
combustible desde la válvula 68 de adición de combustible. A partir
de entonces, la ECU 70 finaliza el proceso de determinación del
grado de deterioro, y continúa hasta el proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 9.
En el caso en el que el recuento del tiempo
transcurrido desde cuando comenzó la adición de combustible desde la
válvula 68 de adición de combustible comenzara durante la ejecución
anterior del proceso de determinación del grado de deterioro, la ECU
70, en la ejecución posterior del proceso de determinación del grado
de deterioro, no continúa hasta la etapa S208 tras la etapa S206,
sino que continúa hasta la etapa S214. Entonces, en la etapa S214,
la ECU 70 determina si el tiempo transcurrido desde cuando comenzó
la adición de combustible ha alcanzado el intervalo de detección
t_{dt}. Cuando se determina que el tiempo transcurrido desde que
comenzó la adición de combustible no ha alcanzado el intervalo de
detección t_{dt}, la ECU 70 finaliza el proceso de determinación
del grado de deterioro, y continúa hasta el proceso de emisión de
azufre mostrado en la figura 9.
Por otra parte, cuando se determina que el
tiempo transcurrido desde que comenzó la adición de combustible ha
alcanzado el intervalo de detección t_{dt}, la ECU 70 en la etapa
S216 calcula una diferencia de temperatura \DeltaT_{in} entre la
temperatura de escape T_{exin} detectada en el momento y la
temperatura de escape inicial T_{a} según una fórmula 2:
\Delta T_{in}
\leftarrow T_{exin} -
T_{a}
La diferencia de temperatura \DeltaT_{in}
corresponde a la tasa de aumento de la temperatura de escape
T_{exin} en un estado de velocidad de flujo de escape de
referencia cuando se usa como unidad el intervalo de detección
t_{dt}. En la siguiente etapa S218, la ECU 70 detiene el recuento
del tiempo transcurrido desde cuando comenzó la adición de
combustible. A partir de entonces, la ECU 70 finaliza el proceso de
determinación del grado de deterioro, y continúa hasta el proceso de
emisión de azufre mostrado en la figura 9.
Antes de que se calcule la diferencia de la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in} en la etapa S216, la
diferencia de temperatura Tin se fija a un valor inicial
\DeltaT_{inint} que corresponde a cuando se usa un catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx completamente nuevo.
Ahora se describirá el proceso de emisión de
azufre con referencia a figura 9. Cuando comienza el proceso de
emisión de azufre, la ECU 70 ejecuta primero un proceso de cálculo k
(\DeltaT_{in}, \DeltaT_{inint}, \DeltaT_{ine}, T_{ex})
basándose en la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, el valor
inicial \DeltaT_{inint}, una diferencia de temperatura
\DeltaT_{ine}, y la temperatura de escape T_{ex}, calculando
así una tasa de purificación de combustible K_{ex}. La diferencia
de temperatura \DeltaT_{ine} se tratará más adelante. En el
proceso de cálculo k (\DeltaT_{in}, \DeltaT_{inint},
\DeltaT_{ine}, T_{ex}), se obtiene una tasa de purificación de
combustible K_{exs} para un caso en el que se utiliza un
catalizador no deteriorado y una tasa de purificación de combustible
K_{exe} para un caso en el que se utiliza un catalizador
deteriorado, utilizando un mapa de purificación de combustible
mostrado en la figura 11, que está relacionado con la tasa de
purificación de combustible K_{exs} y la tasa de purificación de
combustible K_{exe}. Entonces, las tasas de purificación de
combustible calculadas K_{exs}, K_{exe} se prorratean mediante
la diferencia de temperaturas \DeltaT_{in}, \DeltaT_{ine} y
el valor inicial \DeltaT_{inint}. Como resultado, se obtiene la
tasa de purificación de combustible K_{ex}. Más específicamente,
la tasa de purificación de combustible K_{ex} se calcula según una
fórmula 3:
K_{ex}
\leftarrow K_{exs} - \{(K_{exs} - K_{exe}) x (\Delta T_{inint} -
\Delta T_{in}) / (\Delta T_{inint} - \Delta
T_{ine})\}
La tasa de purificación de combustible K_{exs}
se obtiene a través de experimentos en los que se utiliza como
parámetro la temperatura T_{ex} del gas de escape que entra en
contacto con el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de
NOx. Además, la tasa de purificación de combustible K_{exs} es una
tasa de purificación de combustible por un catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx completamente nuevo, es decir, un
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx no
deteriorado. La tasa de purificación de combustible K_{exe}
también se obtiene a través de experimentos en los que se utiliza
como parámetro la temperatura de escape T_{ex}. La tasa de
purificación de combustible K_{exe} es una tasa de purificación de
combustible por un catalizador 36a de reducción de almacenamiento de
NOx viejo, es decir, un catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx algo deteriorado. La diferencia de temperatura
\DeltaT_{ine} es un valor obtenido a través de experimentos y
corresponde a la diferencia de temperatura \DeltaT_{in} que se
calcula cuando se utiliza un catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx algo deteriorado.
En la siguiente etapa S234, la ECU 70 fija la
duración del periodo de enriquecimiento R_{t} al valor inicial
R_{tinit}. Este proceso es igual que el proceso de la etapa S154
en el proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4. En la
siguiente etapa S236, la ECU 70 calcula el valor de calor H_{ex}
de una adición única de combustible según una fórmula 4:
H_{ex}
\leftarrow (K_{ex} / K_{exs}) x
H_{exint}
Una constante H_{exint} en la fórmula 4 es un
valor de calor de una adición única de combustible cuando se utiliza
un catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
completamente nuevo.
A partir de entonces, la ECU 70 calcula el
periodo de no enriquecimiento L_{t} utilizando el mapa g en la
etapa S238. El mapa g es el mismo mapa g que se utiliza en la etapa
S158 del proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4. Las
etapas 240, S242, S244, S246, S248, S250, S252, y S254 en la figura
9, que se ejecutan por la ECU 70 tras la etapa S238 son cada una
iguales a las etapas S160, S162, S164, S166, S168, S170, S172, y
S174 del proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4.
Tal como se describió anteriormente, el grado de
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
se refleja en la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}. Cuanto
menor es la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, más
deteriorado se determina que es el deterioro del catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx. La diferencia de temperatura
\DeltaT_{in}, que refleja el grado de deterioro del catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx, se refleja en la duración
del periodo de no enriquecimiento L_{t} a través de la tasa de
purificación de combustible K_{ex} y el valor de calor H_{ex}.
Por tanto, cuanto más deteriorado está el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx, más corta se fija la duración
del periodo de no enriquecimiento L_{t}, de manera que la
temperatura del lecho del catalizador alcance la temperatura de
lecho objetivo.
La figura 12 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape en la segunda
realización cuando el catalizador 36a de reducción de almacenamiento
de NOx es completamente nuevo. La figura 13 es un gráfico que
muestra cambios en la razón aire - combustible del gas de escape y
la temperatura del lecho del catalizador en la segunda realización
cuando el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx se
ha deteriorado hasta cierto punto. Tal como se muestra en la figura
12, cuando el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
es completamente nuevo, la diferencia de temperatura
\DeltaT_{in} entre la temperatura del lecho del catalizador en
los puntos de tiempo t20, t22, en los que la válvula 68 de adición
de combustible comienza a añadir combustible al gas de escape, y la
temperatura del lecho del catalizador en los puntos de tiempo t21,
t23, en los que el periodo de detección t_{dt} ha transcurrido
desde los puntos de tiempo t20, t22, es relativamente grande. Así,
la duración del periodo de no enriquecimiento L_{t} se fija
relativamente larga, de manera que la temperatura del lecho del
catalizador alcanza la temperatura de lecho objetivo. Por otra
parte, tal como se muestra en la figura 13, cuando el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado hasta
cierto punto, la diferencia de temperatura \DeltaT_{in} entre la
temperatura del lecho del catalizador en los puntos de tiempo t30,
t32, en los que la válvula 68 de adición de combustible comienza a
añadir de combustible al gas de escape, y la temperatura del lecho
del catalizador en los puntos de tiempo t31, t33, en los que el
periodo de detección t_{dt} ha transcurrido desde los puntos de
tiempo t30, t32, es relativamente pequeña. Así, la duración del
periodo de no enriquecimiento L_{t} se fija relativamente corta,
de manera que la temperatura del lecho del catalizador alcanza la
temperatura de lecho objetivo.
En esta realización, el proceso de determinación
del grado de deterioro mostrado en la figura 8 corresponde a un
proceso ejecutado por los medios de detección del grado de
deterioro. Las etapas S232, S236, S238 del proceso de emisión de
azufre mostrado en la figura 9 corresponden a un proceso ejecutado
por los medios de cambio. El proceso de emisión de azufre
corresponde a un proceso ejecutado por los medios de suministro de
combustible. El proceso de determinación del grado de deterioro y la
etapa S232 del proceso de emisión de azufre corresponden a un
proceso ejecutado por los medios de determinación del grado de
deterioro.
La segunda realización tiene la siguiente
ventaja.
(1) Al igual que en la primera realización,
durante la ejecución del control de la liberación de azufre, el
periodo de enriquecimiento R_{t} y el periodo de no
enriquecimiento L_{t} se repiten alternativamente. Cada vez que se
ejecuta el periodo de enriquecimiento R_{t} o el periodo de no
enriquecimiento L_{t}, la temperatura del lecho del catalizador
del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx aumenta y
disminuye repetidamente. Cuanto más deteriorado está el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx, más pequeña se hace la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, que corresponde a la
tasa de aumento de la temperatura del lecho del catalizador debido
al comienzo del periodo de enriquecimiento R_{t}. Es decir, el
grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx se refleja en la diferencia de temperatura
\DeltaT_{in}. Por tanto, el grado de deterioro del catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx se determina fácilmente
basándose en la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}.
Cuando la ECU 70 determina que el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx apenas se ha deteriorado
puesto que la diferencia de temperatura \DeltaT_{in} es
suficientemente grande, se fija un valor alto de la tasa de
purificación de combustible K_{ex} basándose en el mapa de
purificación de combustible de la figura 11 para mantener la
temperatura del lecho del catalizador a la temperatura de lecho
objetivo. Como resultado, la duración del periodo de no
enriquecimiento L_{t} se fija relativamente larga. En
consecuencia, se evita un aumento excesivo de la temperatura del
lecho del catalizador debido al enriquecimiento de la razón aire -
combustible del gas de escape. A partir de entonces, cuando la ECU
70 determina que el catalizador 36a de reducción de almacenamiento
de NOx se ha deteriorado hasta cierto punto, puesto que la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in} es pequeño, se fija un
valor bajo de la tasa de purificación de combustible K_{ex}
basándose en el mapa de purificación de combustible de la figura 11
para mantener la temperatura del lecho del catalizador a la
temperatura de lecho objetivo. Como resultado, la duración del
periodo de no enriquecimiento L_{t} se fija relativamente corta.
En consecuencia, se suprime una disminución de la eficacia de
emisión del combustible debido a un aumento insuficiente de la
temperatura del lecho del catalizador. De esta manera, aun cuando se
cambia el grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx, la temperatura del lecho del catalizador no
aumenta excesivamente, y el control de la liberación de azufre se
ejecuta con exactitud.
Ahora se describirá una tercera realización de
la presente invención con referencia a los dibujos.
En la tercera realización, se cambia la duración
del periodo de no enriquecimiento L_{t} basándose en el valor de
amplitud A_{mpin}, que se calcula a través del proceso de
determinación del grado de deterioro mostrado en la figura 3. En la
tercera realización, se ejecuta un proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 14 en lugar del proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 4. Otros procesos y la configuración de
hardware son los mismos que los de la primera realización.
Cuando comienza el proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 14, la ECU 70 fija primero la duración del
periodo de enriquecimiento R_{t} al valor inicial R_{tint} en la
etapa S302. El proceso de la etapa S302 es igual que el proceso de
la etapa S154 en el proceso de emisión de azufre mostrado en la
figura 4.
A partir de entonces, la ECU 70 determina si el
valor de amplitud A_{mpin} ya se ha obtenido en la ejecución
actual del proceso de liberación de azufre en la etapa S304. Cuando
se determina que el valor de amplitud A_{mpin} no se ha obtenido,
la ECU 70 continúa hasta la etapa S306, y fija la duración del
periodo de no enriquecimiento L_{t} al valor inicial L_{tint}.
El valor inicial L_{tint} se fija de manera que la temperatura del
lecho promedio del catalizador del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx cuando la válvula 68 de adición de combustible
está añadiendo combustible al escape en un caso en el que el valor
inicial R_{tint} se fija como la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t}, y el catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx es completamente nuevo, llega a ser la
temperatura del lecho objetivo.
Las etapas 314, S316, S318, S320, S322, S324,
S326, y S328 en la figura 14, que se ejecutan por la ECU 70 tras la
etapa S306 son cada una iguales a las etapas S160, S162, S164, S166,
S168, S170, S172, y S174 del proceso de emisión de azufre mostrado
en la figura 4. De esta manera, los valores iniciales R_{tint} y
L_{tint} se fijan como la duración del periodo de enriquecimiento
R_{t} y la duración del periodo de no enriquecimiento L_{t},
respectivamente, y a través del proceso de determinación del grado
de deterioro mostrado en la figura 3, se obtiene el valor máximo
T_{inmax} y el valor mínimo T_{inmin} y se calcula el valor de
amplitud A_{mpin}.
Cuando se calcula el valor de amplitud
A_{mpin} de esta manera, la ECU 70, en el siguiente proceso de
emisión de azufre, continúa hasta la etapa S308, en lugar de la
etapa S306, tras la etapa S304. En la etapa S308, la ECU 70 realiza
un proceso de cálculo m (A_{mpin}, A_{mpinint}, A_{mpe},
T_{ex}) basándose en el valor de amplitud A_{mpin}, un valor
inicial A_{mpinint}, y un valor de amplitud A_{mpe} para
calcular la tasa de purificación de combustible K_{ex}.
En el proceso de cálculo m (A_{mpin},
A_{mpinint}, A_{mpe}, T_{ex}), se obtiene una tasa de
purificación de combustible K_{exs} para un caso en el que se
utiliza un catalizador no deteriorado y una tasa de purificación de
combustible K_{exe} para un caso en el que se utiliza un
catalizador deteriorado utilizando un mapa de purificación de
combustible mostrado en la figura 11 basándose en la temperatura de
escape T_{ex}. Entonces, las tasas de purificación de combustible
calculadas K_{exs}, K_{exe} se prorratean por los valores de
amplitud A_{mpin}, A_{mpe} y el valor inicial A_{mpinint}.
Como resultado, se obtiene la tasa de purificación de combustible
K_{ex}. Más específicamente, la tasa de purificación de
combustible K_{ex} se calcula según una fórmula 5:
K_{ex}
\leftarrow K_{exs} - \{(K_{exs} - K_{exe}) x (A_{mpinint} -
A_{mpin}) / (A_{mpinint} -
A_{mpe})\}
El valor inicial A_{mpinint} corresponde al
valor de amplitud A_{mpin} obtenido cuando se utiliza un
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx no
deteriorado. El valor de amplitud A_{mpe} corresponde al valor de
amplitud A_{mpin} obtenido cuando se utiliza un catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx deteriorado.
En la siguiente etapa S310, la ECU 70 calcula el
valor de calor H_{ex} de una adición única de combustible según la
fórmula 4. Además, en la siguiente etapa S312, la ECU 70 calcula el
periodo de no enriquecimiento L_{t} utilizando el mapa g. El
proceso de la etapa S312 es igual que el proceso de la etapa S158 en
el proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4. A partir de
entonces, la ECU 70 finaliza el proceso de emisión de azufre tras
ejecutar las etapas descritas anteriormente de la S314 a la
S328.
Tal como se describió anteriormente, el grado de
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
se refleja en el valor de amplitud A_{mpin}. Cuanto menor es el
valor de amplitud A_{mpin}, más deteriorado se determina que es el
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx. El valor de
amplitud A_{mpin}, que refleja el grado de deterioro del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx, se refleja en
la duración del periodo de no enriquecimiento L_{t} a través de la
tasa de purificación de combustible K_{ex} y el valor de calor
H_{ex}. Por tanto, cuanto más deteriorado está el catalizador 36a
de reducción de almacenamiento de NOx, más corta se fija la duración
del periodo de no enriquecimiento L_{t}, de manera que la
temperatura del lecho del catalizador alcanza la temperatura del
lecho objetivo.
La figura 15 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape y la temperatura
del lecho del catalizador según la tercera realización, cuando el
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx se ha
deteriorado hasta cierto punto. En la tercera realización, los
cambios en la razón aire - combustible del gas de escape y la
temperatura del lecho del catalizador cuando el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx es completamente nuevo son
iguales que los de la primera realización mostrada en la figura 6.
Tal como se muestra en la figura 15, cuando el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado hasta cierto
punto, la duración del periodo de no enriquecimiento L_{t} se fija
más corta que el valor inicial L_{tint}, de manera que la
temperatura del lecho del catalizador alcanza la temperatura del
lecho objetivo.
En esta realización, el proceso de determinación
del grado de deterioro mostrado en la figura 3 y las etapas S304,
S306 del proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 14
corresponden a un proceso ejecutado por los medios de detección del
grado de deterioro. Las etapas S308 a S312 del proceso de emisión de
azufre corresponden a un proceso ejecutado por los medios de cambio.
El proceso de emisión de azufre corresponde a un proceso ejecutado
por los medios de suministro de combustible. El proceso de
determinación del grado de deterioro y la etapa S308 del proceso de
emisión de azufre corresponden a un proceso ejecutado por los medios
de determinación del grado de deterioro.
La tercera realización tiene la siguiente
ventaja.
(1) Al igual que en las realizaciones primera y
segunda, durante la ejecución del control de la liberación de
azufre, el periodo de enriquecimiento R_{t} y el periodo de no
enriquecimiento L_{t} se repiten alternativamente. Cada vez que se
ejecuta el periodo de enriquecimiento R_{t} o el periodo de no
enriquecimiento L_{t}, la temperatura del lecho del catalizador
del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx aumenta y
disminuye repetidamente. El valor de amplitud A_{mpin}, que
representa la amplitud de la temperatura de escape T_{exin}
detectada por el primer sensor 44 de la temperatura de escape,
refleja la fluctuación (amplitud) de la temperatura del lecho del
catalizador. Cuando más deteriorado está el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx, menor se hace la magnitud del
valor de amplitud A_{mpin}, es decir, se hace la magnitud de
fluctuación de la temperatura del lecho del catalizador. Por tanto,
el valor de amplitud A_{mpin} indica el grado de deterioro del
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx.
En la tercera realización, cuando el valor de
amplitud A_{mpin} es grande, es decir, en un caso en el que el
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
no se ha desarrollado significativamente, la duración del periodo de
no enriquecimiento L_{t} se fija relativamente larga a través de
los procesos de las etapas S308, S310, y S312. Cuando el valor de
amplitud A_{mpin} es pequeño, es decir, en un caso en el que el
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
se ha desarrollado considerablemente, la duración del periodo de no
enriquecimiento L_{t} se fija relativamente larga. De esta manera,
en la tercera realización, cambia la duración del periodo de no
enriquecimiento L_{t}, no la duración del periodo de
enriquecimiento R_{t}. En consecuencia, se evita que un aumento en
la temperatura del lecho del catalizador del catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx sea excesivo o demasiado pequeño
con cambios del grado de deterioro del catalizador 36a de reducción
de almacenamiento de NOx. Así, se evita el deterioro del catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx debido a un aumento
excesivo en la temperatura del lecho del catalizador y una
disminución en la eficacia de emisión de azufre debido a un aumento
insuficiente en la temperatura del lecho del catalizador.
\newpage
(2) El valor de amplitud A_{mpin} se calcula
en un estado en el que la duración del periodo de no enriquecimiento
L_{t} se fija al valor inicial L_{tint}. Basándose en el valor
de amplitud A_{mpin} así calculado, se determina el grado de
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx.
De esta manera, puesto que la duración del periodo de no
enriquecimiento L_{t} tiene un valor constante (el valor inicial
L_{tint}) cuando se calcula el valor de amplitud A_{mpin}, el
valor calculado de amplitud A_{mpin} con exactitud corresponde al
grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx.
Ahora se describirá una cuarta realización de la
presente invención con referencia a los dibujos.
En la cuarta realización, la duración del
periodo de enriquecimiento R_{t} cambia basándose en la diferencia
de temperatura \DeltaT_{pin}, que se calcula a través del
proceso de determinación del grado de deterioro mostrado en la
figura 8. En la cuarta realización, se ejecuta un proceso de emisión
de azufre mostrado en la figura 16, en lugar del proceso de emisión
de azufre mostrado en la figura 9. Otros procesos son los mismos que
los de la segunda realización, y la configuración de hardware es
igual que la de la primera realización.
Cuando comienza el proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 16, la ECU 70 calcula primero la duración del
periodo de enriquecimiento R_{t} que va a fijarse en la etapa
S402. El cálculo se ejecuta utilizando un mapa p mostrado en la
figura 17 basándose en la diferencia de temperatura
\DeltaT_{in}, que refleja el grado de deterioro del catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx. Cuanto mayor es la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, menos deteriorado está
el catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx y mayor es
la eficacia de la oxidación para el combustible en el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx (al igual que la tasa de
purificación de combustible). En este caso, el periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija a un valor corto para corresponderse
con la temperatura del lecho del catalizador, que aumenta
rápidamente una vez comenzado el enriquecimiento. Por otra parte,
cuanto menor es la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, más
deteriorado está el catalizador 36a de reducción de almacenamiento
de NOx y menor es la eficacia de la oxidación del catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx. En este caso, el periodo de
enriquecimiento R_{t} se fija a un valor largo para corresponder a
la temperatura del lecho del catalizador, que aumenta lentamente una
vez que ha comenzado el enriquecimiento.
En la siguiente etapa S404, la ECU 70 calcula el
periodo de no enriquecimiento L_{t} utilizando el mapa g. El
proceso de la etapa S404 es igual que el proceso de la etapa S158 en
el proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4. Las etapas
406, S410, S412, S414, S416, S418, y S420 en la figura 16, que se
ejecutan por la ECU 70 tras la etapa S404, son cada una iguales a
las etapas S160, S162, S164, S166, S168, S170, S172, y S174 del
proceso de emisión de azufre mostrado en la figura 4.
Tal como se describió anteriormente, el grado de
deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx
se refleja en la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, y la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in} se refleja en la duración
del periodo de enriquecimiento R_{t} mediante el mapa p. Por
tanto, cuanto más deteriorado está el catalizador 36a de reducción
de almacenamiento de NOx, más larga se fija la duración del periodo
de enriquecimiento R_{t}.
La figura 18 es un gráfico que muestra cambios
en la razón aire - combustible del gas de escape y la temperatura
del lecho del catalizador según la cuarta realización, cuando el
catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx se ha
deteriorado hasta cierto punto. En la cuarta realización, los
cambios en la razón aire - combustible del gas de escape y la
temperatura del lecho del catalizador cuando el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx es completamente nuevo son
iguales que los de la segunda realización mostrada en la figura 12.
Tal como se muestra en la figura 18, cuando el catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx se ha deteriorado hasta cierto
punto, la duración del periodo de enriquecimiento R_{t} se fija
más corta que el valor inicial L_{tint} a medida que disminuye la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, de manera que la
temperatura del lecho del catalizador alcance la temperatura de
lecho objetivo y que el catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx no se caliente excesivamente.
En esta realización, el proceso de determinación
del grado de deterioro mostrado en la figura 8 corresponde a un
proceso ejecutado por los medios de detección del grado de
deterioro. Las etapas S402, S404 del proceso de emisión de azufre
mostrado en la figura 16 corresponden a un proceso ejecutado por los
medios de cambio. El proceso de emisión de azufre corresponde a un
proceso ejecutado por los medios de suministro de combustible. El
proceso de determinación del grado de deterioro y la etapa S402 del
proceso de emisión de azufre corresponden a un proceso ejecutado por
los medios de determinación del grado de deterioro.
La cuarta realización tiene la siguiente
ventaja.
(1) Al igual que en las realizaciones primera a
tercera, durante la ejecución del control de la liberación de
azufre, el periodo de enriquecimiento R_{t} y el periodo de no
enriquecimiento L_{t} se repiten alternativamente. Cada vez que se
ejecuta el periodo de enriquecimiento R_{t} o el periodo de no
enriquecimiento L_{t}, la temperatura del lecho del catalizador
del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de NOx aumenta y
disminuye repetidamente. Cuanto más deteriorado está el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx, menor se hace la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, que corresponde a la
tasa de aumento de la temperatura de escape T_{exin} debido al
comienzo del periodo de enriquecimiento R_{t}. Es decir, el grado
de deterioro del catalizador 36a de reducción de almacenamiento de
NOx se refleja en la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}. Por
tanto, el grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx se determina fácilmente basándose en la
diferencia de temperatura \DeltaT_{in}.
Cuando la ECU 70 determina que el catalizador
36a de reducción de almacenamiento de NOx apenas se ha deteriorado
puesto que la diferencia de temperatura \DeltaT_{in} es
suficientemente grande, la duración del periodo de enriquecimiento
R_{t} se fija relativamente corta basándose en el mapa p de la
figura 17. En consecuencia, se evita un aumento excesivo de la
temperatura del lecho del catalizador del catalizador 36a de
reducción de almacenamiento de NOx debido al enriquecimiento de la
razón aire - combustible del gas de escape. A partir de entonces,
cuando la ECU 70 determina que el catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx se ha deteriorado hasta cierto punto puesto
que ha disminuido la diferencia de temperatura \DeltaT_{in}, la
duración del periodo de enriquecimiento R_{t} se fija
relativamente larga basándose en el mapa p de la figura 17. En
consecuencia, se suprime una disminución de la eficacia de emisión
del combustible debido a un aumento insuficiente de la temperatura
del lecho del catalizador. De esta manera, aun cuando se cambia el
grado de deterioro del catalizador 36a de reducción de
almacenamiento de NOx, la temperatura del lecho del catalizador no
aumenta excesivamente, y el control de la liberación de azufre se
ejecuta con exactitud.
Debe ser evidente para los expertos en la
técnica que la presente invención puede realizarse en muchas otras
formas específicas sin apartarse del espíritu del alcance de la
invención. Particularmente, debe entenderse que la invención puede
realizarse de las siguientes formas.
(a) En las realizaciones segunda y cuarta, las
duraciones del periodo de no enriquecimiento L_{t} y el periodo
de enriquecimiento R_{t} no se fijan a los valores iniciales
cuando se calcula la diferencia de temperatura \DeltaT_{in},
sino que se fijan a valores que corresponden al estado en ese
momento. Sin embargo, al igual que en la realización primera y
tercera, la duración del periodo de no enriquecimiento L_{t} y el
periodo de enriquecimiento R_{t} puede fijarse a los valores
iniciales cuando comienza el control de la liberación de azufre, y
el proceso de emisión de azufre puede ejecutarse una vez que las
duraciones se fijan a valores que corresponden a la diferencia de
temperatura \DeltaT_{in} una vez que se calcula la diferencia de
temperatura \DeltaT_{in}.
Además, en la realización segunda y cuarta, la
temperatura de escape inicial T_{a} se detecta inmediatamente una
vez que ha comenzado el enriquecimiento de la razón aire -
combustible del gas de escape en el periodo de enriquecimiento
R_{t}. Sin embargo, en consideración del hecho de que la
temperatura de escape T_{exin} aumenta tras un pequeño retraso,
la temperatura de escape inicial T_{a} puede detectarse cuando ha
transcurrido un periodo de espera, que corresponde a la velocidad
de flujo de entrada GA, una vez que ha comenzado el periodo de
enriquecimiento R_{t}.
(b) En las realizaciones ilustradas, la razón
aire - combustible del gas de escape se enriquece haciendo que la
válvula 68 de adición de combustible añada combustible al escape.
Sin embargo, la razón aire - combustible del gas de escape puede
enriquecerse mediante otros medios. La razón aire - combustible del
gas de escape puede enriquecerse, por ejemplo, tras inyección, en
la que se inyecta combustible a las cámaras de combustión desde la
válvula 58 de inyección de combustible durante una carrera de
expansión o carrera de escape.
(c) En la realización ilustrada, la duración de
uno del periodo de no enriquecimiento L_{t} y el periodo de
enriquecimiento R_{t} se cambia según el grado de deterioro del
catalizador de purificación de escape. Sin embargo, las duraciones
de ambos pueden cambiarse.
(d) La presente invención no se limita a los
motores diesel, sino que puede aplicarse a motores de gasolina de
combustión pobre.
Los presentes ejemplos y realizaciones deben
considerarse ilustrativos y no limitativos y la invención no debe
limitarse a los detalles facilitados en el presente documento, sino
que pueden modificarse dentro del alcance y la equivalencia de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Aparato para controlar un catalizador de
purificación de escape, estando situado el catalizador en un
sistema de escape de un motor (2) de combustión interna, en el que,
durante control de la liberación de azufre para permitir que el
catalizador se recupere del envenenamiento por azufre, el aparato
repite un periodo de enriquecimiento y un periodo de no
enriquecimiento, en el que, en el periodo de enriquecimiento, el
aparato suministra intermitentemente combustible al gas de escape en
una sección aguas arriba del catalizador, disminuyendo así la razón
aire - combustible del gas de escape que entra en contacto con el
catalizador hasta un valor igual o inferior que la razón
estequiométrica aire - combustible, y en el que, en el periodo de no
enriquecimiento, el aparato no suministra combustible al gas de
escape, estando caracterizado el aparato por:
medios de detección del grado de deterioro que
detectan el grado de deterioro del catalizador de purificación de
escape; y
medios de cambio que cambian la razón de la
duración del periodo de enriquecimiento con respecto a la duración
del periodo de no enriquecimiento según el grado de deterioro del
catalizador de purificación de escape detectado por los medios de
detección del grado de deterioro.
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de cambio cambian la razón
de la duración del periodo de enriquecimiento con respecto a la
duración del periodo de no enriquecimiento de manera que cuanto
mayor es el grado de deterioro del catalizador de purificación de
escape detectado por los medios de detección del grado de
deterioro, mayor se hace la tasa.
3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se calcula una temperatura del lecho
del catalizador del catalizador de purificación de escape basándose
en una temperatura del gas de escape que entra en contacto con el
catalizador de purificación de escape y un valor de calor obtenido a
partir de la cantidad de combustible suministrado al gas de escape
y una tasa de purificación de combustible en el catalizador de
purificación de escape, en el que la tasa de la duración del periodo
de enriquecimiento con respecto a la duración del periodo de no
enriquecimiento cambia para controlar la temperatura del lecho del
catalizador estimada, y
en el que los medios de cambio corrigen la tasa
de purificación de combustible según el grado de deterioro del
catalizador de purificación de escape detectado por los medios de
detección del grado de deterioro, cambiando así la razón de la
duración del periodo de enriquecimiento con respecto a la duración
del periodo de no enriquecimiento en consecuencia.
4. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende medios
de detección de la temperatura del lecho del catalizador para
detectar una cantidad física que representa una temperatura del
lecho del catalizador real del catalizador de purificación de
escape, y
en el que los medios de detección del grado de
deterioro determina que cuanto menor es un intervalo de fluctuación
de la cantidad física producida por el suministro de combustible al
gas de escape, mayor es el grado de deterioro del catalizador de
purificación de escape.
5. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende medios
de detección de la temperatura del lecho del catalizador para
detectar una cantidad física que representa una temperatura del
lecho del catalizador real del catalizador de purificación de
escape, y
en el que los medios de detección del grado de
deterioro determinan que cuanto menor es una tasa de aumento en la
cantidad física producida por el suministro de combustible al gas de
escape, mayor es el grado de deterioro del catalizador de
purificación de escape.
6. Aparato según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque los medios de detección del grado de
deterioro detectan el grado de deterioro basándose en una cantidad
física que se detecta por los medios de detección de la temperatura
del lecho del catalizador cuando el suministro de combustible al gas
de escape se realiza en un estado en el que la tasa de la duración
del periodo de enriquecimiento con respecto a la duración del
periodo de no enriquecimiento se fija para corresponderse con un
caso en el que se utiliza un catalizador de purificación de escape
que no se ha deteriorado.
7. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los medios de
detección de la temperatura del lecho del catalizador es un sensor
(44) de la temperatura de escape situado aguas abajo del
catalizador de purificación de escape, en el que la cantidad física
detectada por los medios de detección de la temperatura del lecho
del catalizador es una temperatura de escape detectada por el sensor
de la temperatura de escape.
8. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el catalizador
de purificación de escape es un catalizador de reducción de
almacenamiento de NOx.
\newpage
9. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el motor de
combustión interna es un motor diesel.
10. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el suministro de
combustible al gas de escape se realiza o bien añadiendo
combustible al gas de escape desde una válvula de adición de
combustible proporcionada en el motor de combustión interna o bien
inyectando combustible en una cámara de combustión proporcionada en
el motor de combustión interna durante una carrera de expansión o
una carrera de escape.
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