ES2286561T3 - Conducto de escape de gases y procedimiento para la regeneracion de un filtro de hollin. - Google Patents
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Abstract
Conducto de escape de gases de un motor de combustión interna, especialmente de un motor de combustión interna Diesel, con un filtro de hollín (12) y una instalación (16) para la regeneración del filtro de hollín (12), caracterizado porque la instalación (16) para la regeneración del filtro de hollín (12) comprende una unidad de acondicionamiento (20, 24, 42), por medio de la cual se puede introducir el aditivo, que comprende un catalizador para la regeneración, o un producto de reacción del mismo aguas debajo del motor de combustión interna y aguas arriba del filtro de hollín (12) en el conducto de escape de gases, estando presente el aditivo, que comprende el catalizador, en forma de gas.
Description
Conducto de escape de gases y procedimiento para
la regeneración de un filtro de hollín.
La invención parte de un conducto de escape de
gases de un motor de combustión interna así como de un
procedimiento para la regeneración de un filtro de hollín de acuerdo
con el tipo definido en detalle en el preámbulo de las
reivindicaciones independientes de la patente.
En los motores de combustión interna,
especialmente en los motores de combustión interna de automóviles,
se plantean altos requerimientos con respecto a sus emisiones. Por
lo tanto, existe la pretensión de emplear procedimientos eficientes
de purificación de los gases de escape. Especialmente en los motores
de combustión interna Diesel es siempre deseable por razones
toxicológicas, que los gases de escape emitidos al medio ambiente
presenten una concentración de hollín lo más reducida posible. A tal
fin, el conducto respectivo de los gases de escape puede estar
provisto con un filtro de hollín configurado con substratos
correspondientes.
Los filtros de hollín solamente tienen, sin
embargo, una capacidad de recepción limitada, de manera que deben
regenerarse cuando se alcanza un grado de llenado determinado, que
se puede determinar, por ejemplo, a través de una diferencia de
presión medida en el filtro de hollín. La regeneración se puede
realizar, por ejemplo, a través de oxidación del hollín depositado
por medio de oxígeno de los gases de escape, que se alimenta en
exceso al motor de combustión interna. Para iniciar la oxidación,
debe alcanzarse en el filtro de hollín una temperatura de encendido
mínima. Por encima de la temperatura de encendido, la energía de la
combustión que se libera puede mantener la reacción.
En los motores de combustión interna Diesel de
los automóviles modernos, sin embargo, la temperatura de los gases
de escape respectivos es con frecuencia demasiado baja, para iniciar
una regeneración térmica. Por lo tanto, se toman medidas internas
del motor, que conducen a una elevación de la temperatura de los
gases de escape. Estas medidas se pueden aplicar, por ejemplo, en
la prolongación del desarrollo de la inyección y/o de la tasa de
retorno de los gases de escape, siendo deseable siempre que no se
perjudique la dinámica de la marcha del automóvil respectivo.
De una manera alternativa o también adicional,
es posible aplicar medidas internas del motor para la elevación de
la temperatura del filtro. Por ejemplo, el gas de escape que afluye
al filtro de hollín o el filtro de hollín propiamente dicho pueden
ser calentados eléctricamente. También se conoce emplear los
llamados quemadores catalíticos para la elevación de la
temperatura.
Todas estas medidas para la elevación de la
temperatura están unidas con un gasto de energía adicional.
Otro problema en la regeneración de filtros de
hollín está representado por el control de la temperatura. Así, por
ejemplo, después de exceder la temperatura de encendido necesaria
para la oxidación del hollín, se produce una amplificación
automática de la reacción, que conduce a una elevación clara de la
temperatura del filtro de hollín respectivo, lo que puede conducir,
dado el caso, a un daño irreversible de la estructura del filtro de
hollín.
Para reducir el gasto técnico del procedimiento
en el caso de oxidación del hollín depositado en el filtro de
hollín y para disminuir al mismo tiempo el peligro de un deterioro
de la estructura del filtro, se conoce un procedimiento, en el que
se añade un aditivo al combustible, que se alimenta para la
combustión en el motor de combustión interna, cuyo aditivo se ocupa
en la sección de escape de gases en el filtro de hollín de que se
reduzca en una medida significativa la temperatura que es necesaria
para la regeneración del filtro de hollín. Por lo tanto, el aditivo
actúa como catalizador.
Los aditivos conocidos hasta ahora están
constituidos de tal forma que comprenden un átomo de metal, que
forma un complejo con ligandos orgánicos, que protegen al átomo de
metal frente a una oxidación y que posibilitan mantener en solución
el aditivo en el combustible Diesel. Durante la combustión del
combustible en el motor de combustión interna se destruye la
estructura de protección orgánica. El átomo de metal o bien su
óxido se incorpora en la estructura de las partículas de hollín
generadas durante la combustión y actúa entonces durante la
regeneración del filtro como catalizador de alta dispersión, que
acelera una oxidación del hollín en una medida considerable.
Después de la regeneración del filtro de hollín,
se produce en el filtro de hollín una llamada ceniza del filtro, en
la que está contenido el metal empleado como catalizador en forma de
un óxido o también en forma de una sal, por ejemplo como sulfato.
La ceniza del filtro no se puede eliminar a través de procedimientos
de regeneración térmica. En su lugar, la ceniza del filtro conduce
a una elevación constante de una llamada contra presión de los
gases de escape, lo que conduce de nuevo a una duración limitada de
la aplicación del filtro de hollín.
En la selección del metal contenido en el
aditivo y que actúa como catalizador, hay que procurar que durante
la reacción en el motor de combustión interna no se establezcan
propiedades secundarias desfavorables en el motor de combustión
interna, por ejemplo una modificación de la calidad del aceite del
motor o una deposición de productos de coquización. Ejemplos de
metales empleados hasta ahora son cerio o hierro. Las cantidades de
ceniza de aditivo producidas en la ceniza del filtro están en este
caso hasta ahora en 100 mg de cerio y 35 mg de hierro,
respectivamente, por kilogramo de combustible, que ha sido quemado
en el motor de combustión interna.
Hasta ahora no se pueden emplear catalizadores
de actividad más elevada, como por ejemplo platino, puesto que sus
compuestos solubles en el combustible se clasifican como nocivos
desde el punto de vista toxicológico.
En este contexto, se conoce a partir del
documento US 4.665.690, proveer el sistema de escape de gases de un
motor de combustión, en el que está integrado un filtro de
partículas, con un dispositivo de alimentación para una substancia
catalíticamente activa, que se alimenta entre el motor de combustión
y el filtro de partículas a los gases de escape.
El conducto de escape de gases de acuerdo con la
invención de un motor de combustión interna, especialmente de un
motor de combustión interna Diesel, con las características de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente, en
cuyo conducto de escape de gases la instalación para la regeneración
del filtro de hollín comprende una unidad de acondicionamiento, por
medio de la cual se puede introducir un aditivo, que comprende un
catalizador para la regeneración o un producto de reacción del mismo
aguas abajo del motor de combustión interna y aguas arriba del
filtro de hollín en el conducto de escape de gases, tiene la ventaja
de que el aditivo no es conducido a través del motor de combustión
interna, de manera que se suprimen las restricciones establecidas a
través del motor de combustión interna en lo que se refiere a la
selección del aditivo.
En su lugar, es posible emplear aditivos, como
metales nobles, que presentan en el caso de oxidación de hollín en
el filtro de hollín una actividad catalítica considerablemente más
elevada que los aditivos alimentados hasta ahora al combustible
para el motor de combustión interna y, por lo tanto, también al
motor de combustión interna, los cuales podrían conducir durante la
conversión en la cámara de combustión del motor de combustión
interna a una coquización de las toberas o las válvulas, como sería
el caso en los catalizadores a base de elementos del grupo de
metales de hierro.
El aditivo, que forma el catalizador propiamente
dicho o un precursor del mismo, debería seleccionarse para que no
existieran inconvenientes toxicológicos. Además, a través de la
selección debería asegurarse que a través del catalizador no se
obstruyen los poros del filtro de hollín, lo que tendría como
consecuencia una subida rápida de la contra presión de los gases de
escape.
El lugar de la dosificación de la substancia
catalíticamente activa en el conducto de escape de gases se
encuentra, por ejemplo, en la zona del codo, aguas abajo del turbo
compresor o aguas debajo de un catalizador de oxidación Diesel.
En una forma de realización preferida del
conducto de escape de gases de acuerdo con la invención, la unidad
de acondicionamiento, que está dispuesta en el conducto de escape de
gases o fuera del conducto de escape de gases, para el aditivo,
que está retenido de una manera más conveniente en un depósito de
reserva, presenta una instalación de dosificación, por medio de la
cual se pueden introducir cantidades definidas del aditivo o bien
de un producto de reacción del mismo, según las necesidades, en el
conducto de escape de gases.
Por medio de la instalación de dosificación, que
puede estar conectada con una unidad de control, es posible
especialmente introducir el aditivo o bien su producto de reacción
en el conducto de escape de gases de una manera independiente del
estado de carga del motor de combustión interna y especialmente de
una manera discontinua.
Así, por ejemplo, es posible introducir el
aditivo en el conducto de escape de gases en función de la
concentración de hollín en el gas de escape respectivo o también en
función de una llamada contra presión de los gases de escape.
Especialmente se puede dosificar un aditivo, que
representa el catalizador o bien un producto de reacción del
aditivo, que representa el catalizador, por medio de la instalación
de dosificación de una manera independiente del estado de carga
del motor de combustión interna en el conducto de escape de gases en
cantidades tan reducidas que solamente se generan pequeñas
cantidades de ceniza de aditivo, que limite la duración de vida útil
del filtro de hollín.
Esto se aplica especialmente para la utilización
de catalizadores de alta actividad, que están constituidos por un
metal noble como platino que, en virtud de una contaminación
reducida de ceniza del filtro condicionada por el aditivo, conducen
a una elevación considerable de la capacidad de funcionamiento del
filtro de hollín, lo que conduce de nuevo a una alta capacidad de
atracción del conducto de escape de gases de acuerdo con la
invención así como a costes de funcionamiento más reducidos del
automóvil respectivo.
La dosificación del aditivo o bien de su
producto de reacción se puede realizar de diferentes maneras. Así,
por ejemplo, es posible una dosificación continua de un caudal
constante o también con una caudal que está correlacionado con la
producción de emisiones brutas de partículas, que se calcula, por lo
tanto, a partir de la concentración de hollín emitida por el motor
de combustión interna. El cálculo de la concentración de hollín se
puede realizar o bien a través de un sensor de hollín dispuesto en
el conducto de escape de gases o de acuerdo con un modelo de campo
característico en función de la carga del motor, que se predetermina
a través de un control electrónico del motor.
En el caso de una dosificación discontinua del
aditivo o bien de su producto de reacción, es concebible que se
lleve a cabo una dosificación en fases, en las que el gas de escape
respectivo tiene una concentración de hollín alta, o también en
fases, en las que se diagnostica una carga alta del filtro de hollín
con hollín. Para el diagnóstico de la carga de hollín del filtro de
hollín se puede utilizar o bien un sensor o también un modelo de
carga del filtro.
Además, es concebible que se lleve a cabo una
dosificación a intervalos de tiempo fijos y/o a intervalos de
distancia, por ejemplo cada mil kilómetros de recorrido del
automóvil respectivo. Los intervalos se pueden obtener también a
partir de la cantidad de hollín, que se separa sobre el filtro de
hollín durante el funcionamiento del motor de combustión
interna.
La dosificación se puede realizar también de tal
forma que el catalizador, que se separa junto con el hollín sobre
el filtro de hollín, modifica por capas su concentración.
La dosificación de puede realizar también en
función de una corriente volumétrica de los gases de escape, de una
temperatura de los gases de escape, de un número de revoluciones del
motor de combustión interna o de un par motor ejercido por el motor
de combustión interna y, en concreto, por ejemplo, en fases, en las
que a través del funcionamiento del motor de combustión interna, en
colaboración con el aditivo, se posibilita una regeneración del
filtro o también en fases de carga débil, por ejemplo en fases de
marcha en ralentí, en las que se produce una corriente volumétrica
reducida de los gases de escape.
También la dosificación puede ser una función de
otros parámetros, especialmente cuando la unidad de
acondicionamiento se emplea para otros fines, por ejemplo para una
calefacción del compartimiento de los pasajeros o una instalación
de climatización.
Por lo demás, una forma de realización especial
del conducto de escape de gases de acuerdo con la invención
comprende un sistema de gestión de filtros, con el que colabora la
unidad de acondicionamiento. El sistema de gestión de filtros puede
servir para activar la dosificación y a tal fin para poner en
funcionamiento la unidad de acondicionamiento inmediatamente antes
de una regeneración necesaria.
También el sistema de gestión del filtro puede
poner en funcionamiento un quemador, que sirve para la regeneración
del filtro de hollín y en una forma de realización especial del
conducto de escape de gases de acuerdo con la invención, también
para la reacción del aditivo, de manera que al mismo tiempo tiene
lugar una elevación de la temperatura, necesaria para la
regeneración, en el filtro de hollín y una elevación de la
temperatura, necesaria para la reacción del aditivo, aguas arriba
del filtro de hollín.
Es concebible dosificar el aditivo, que forma la
substancia catalítica o un precursor de la misma, o su producto
consecuente de forma separada o, en una forma de realización
especial, también junto con otras substancias dosificadas
posteriormente al motor, como urea, una solución de agua de urea,
amoníaco o similar. No obstante, una dosificación separada del
aditivo tiene la ventaja de una mejor capacidad de dosificación.
Cuando es necesario que el aditivo sea
transformado, antes de la entrada en el gas de escape que circula
en el conducto de escape de gases, en una estructura catalíticamente
activa, es conveniente que la unidad de acondicionamiento comprenda
una instalación de reacción para el aditivo.
En la instalación de reacción se pueden
destruir, por ejemplo, estructuras de protección orgánicas de la
substancia catalíticamente activa durante la regeneración del filtro
de hollín. La reacción se puede realizar a través de combustión,
termólisis, reforma u otros tipos de reacción. Cuando el aditivo
está presente, por ejemplo, en un medio líquido, es conveniente
emplear un termoelemento, por medio del cual se lleva a cabo una
amortiguación del medo líquido, de manera que el catalizador, que
comprende el aditivo, se acumula después de la dosificación en el
conducto de escape de gases sobre las partículas de hollín del gas
de escape respectivo y se deposita junto con éstas sobre el filtro
de hollín.
También puede estar previsto un quemador
adicional, que quema una mezcla formada por el aditivo y por un
combustible y cuyos gases de la combustión son alimentados al
conducto de escape en un lugar adecuado entre el motor de
combustión interna y el filtro de hollín. Una acumulación de la
mezcla de combustible/aditivo se puede llevar a cabo en un depósito
correspondiente.
Pero también es concebible acumular el aditivo
de forma separada en un depósito de reserva y mezclarlo ya
inmediatamente antes del acondicionamiento en una mezcladora con
combustible, que se conduce desde el depósito de combustible
convencional del automóvil respectivo. En este caso, se puede
realizar una mezcla continua del combustible y del aditivo o
también una adaptación, acorde con las necesidades, de la relación
de la mezcla. Por ejemplo, se puede elevar la concentración de
aditivo directamente antes del inicio de la regeneración del filtro
de hollín. También se puede llevar a cabo el control de tal forma
que la concentración de aditivo sea especialmente alta al comienzo
de la dosificación en el conducto de escape de gases.
Cuando el aditivo y el medio líquido se mezclan
ya inmediatamente antes de la introducción de la corriente en la
unidad de reacción, existe la ventaja de que la mezcla propiamente
dicha no debe tener capacidad de almacenamiento. El medio líquido
se hace reaccionar entonces, por ejemplo, en la instalación de
reacción.
La energía térmica del quemador adicional, que
puede estar dispuesto en la corriente de gases de escape o en una
corriente parcial de gases de escape, se puede utilizar para el
calentamiento del conducto de escape de gases o también a través de
la conexión adecuada de aparatos, en caso necesario, como fuente de
calor para un compartimiento de pasajeros.
El aditivo o bien el material catalíticamente
activo se puede dosificar, en principio, en forma de gas en la
corriente de gases de escape. En el caso de un aditivo en forma de
gas, dosificado en la corriente de gases de escape, es necesario
que este aditivo actúe catalíticamente en el filtro de hollín o se
convierta en el conducto de escape de gases o en la instalación de
reacción en una substancia catalíticamente activa. Como gas se
puede emplear, por ejemplo, un silano, como tetrametilsilano. La
unidad de acondicionamiento comprende entonces de una manera más
conveniente un cartucho de gas. En el conducto de escape de gases o
en la instalación de reacción se lleva a cabo una conversión del
gas en una substancia sólida, que se puede acumular en las
partículas de hollín.
Cuando el aditivo está presente en forma líquida
disuelto en un combustible, puede comprender, por ejemplo, también
átomos de metal, como cobre, platino o plata, que forman un complejo
con ligandos orgánicos, que se destruyen en la instalación de
reacción, de manera que los átomos de metal se pueden acumular como
centros catalíticamente activos sobre las partículas de hollín de
los gases de escape.
En los aditivos empleados se puede tratar
especialmente también de compuestos que son solubles en combustible
Diesel y forman un complejo sobre la base de núcleos metálicos de
cerio o de hierro.
También es concebible emplear aditivos con otros
núcleos metálicos activos, que están protegidos por un complejo
orgánico, que posibilita una solubilidad en el combustible. Como
disolvente se puede emplear de una manera alternativa al
combustible, también agua u otro disolvente orgánico, como un
alcohol, pudiendo realizarse una complexión de los aditivos,
especialmente a través de compuestos polares.
Por lo demás, en los aditivos empleados se puede
tratar de coloides metálicos, que pueden estar presentes en forma
no estabilizada o estabilizada a través de ligandos y que se
mantienen en solución, realizándose a través de una combustión en
la instalación de reacción una evaporación al menos parcial.
En los aditivos se puede tratar también de
coloides de sales metálicas, como nitratos o de óxidos de metal,
por ejemplo de óxido de cerio, que pueden estar presentes
estabilizados a través de ligandos o en forma no estabilizada. Los
coloides experimentan a través de su combustión o una reacción
química de otro tipo en la unidad de acondicionamiento una
conversión en una forma catalíticamente activa. En particular, en la
unidad de acondicionamiento se lleva a cabo una conversión química
o bien estructural de los coloides.
El aditivo puede estar contenido también en una
mezcla acuosa, que se acondiciona en la instalación de
acondicionamiento, por ejemplo, por medio de una instalación de
reforma o a través de desorción de ligandos que protegen la
substancia catalítica.
También es concebible mantener la substancia
sólida presente como catalizador acabado, como por ejemplo plata,
en un depósito de reserva del tipo de cazoleta y calentarla por
medio de una instalación de calefacción hasta el punto de que la
presión del vapor sea tan alta que se provea el gas de escape con el
vapor de la substancia sólida. La substancia sólida se puede
mantener también en forma fundida en el depósito de reserva y se
puede evaporar en el conducto de escape de gases. La plata se funde,
por ejemplo, a 982ºC y tiene a 900ºC una presión del vapor de
aproximadamente 0,01 mbar. En el caso de saturación de los gases de
escape con vapor de plata, es previsible una concentración teórica
de plata de aproximadamente 1 ppm, lo que corresponde
aproximadamente a la cantidad de aditivo en los procedimientos
convencionales. La plata tiene una actividad catalítica más alta
que los óxidos de cerio o de hierro empleados, por ejemplo, hasta
ahora. Por lo tanto, también en el caso de una emisión máxima de
partículas de motor, es suficiente ya una cantidad de plata
dosificada más reducida. En los supuestos del procedimiento
convencional, la cantidad de plata producida con una potencia de
marcha del automóvil respectivo de 200.000 km es aproximadamente
200 g.
En virtud de la actividad elevada de la plata y
de una dosificación adaptada a la emisión bruta de partículas, la
cantidad de plata en el caso de empleo del conducto de escape de
gases de acuerdo con la invención puede reducirse aproximadamente
en una medida de una magnitud decimal. La plata introducida se
acumula en su mayor parte en el filtro de hollín, pero se puede
evaporar también en pequeñas cantidades a altas temperaturas de
regeneración, que están por ejemplo en el intervalo de 900ºC. En el
caso de una saturación completa de los gases de escape con vapor de
plata y en el caso de una regeneración a intervalos de 10 km, con
tiempos de reacción de 5 minutos y con una corriente volumétrica de
los gases de escape de aproximadamente 100 m^{3}/h, con una
potencia de marcha de aproximadamente 200.000 km se evaporan
aproximadamente 8 g de plata desde el filtro. La mayor parte de
ella se resublima en lugares más fríos del conducto de escape de
gases. La utilización de plata tiene la ventaja de que no es
tóxica.
En lugar de una evaporación desde un depósito de
reserva del tipo de cazoleta, la substancia sólida se puede
evaporar también por medio de una bujía de incandescencia del tipo
de espiga modificada, sobre la que se aplica el material a
evaporar. La cantidad de aditivo introducido en el conducto de
escape de gases se ajusta entonces a través de la temperatura de la
bujía de incandescencia del tipo de espiga, que es una función de
la corriente eléctrica ajustada en la bujía de incandescencia del
tipo de espiga.
Cuando el material a evaporar, presente como
catalizador acabado, que está formado, por ejemplo, por plata, está
presente en forma líquida, el termoelemento necesario para el
calentamiento del material se puede sumergir en el líquido, siendo
conducido el gas de escape para el alojamiento del catalizador a
través de la superficie de líquido.
Para conseguir un grado de saturación alto en el
catalizador formado por el aditivo en el gas de escape, el gas de
escape puede ser conducido de forma turbulenta al lugar del
evaporador, por ejemplo, por medio de mezcladoras estáticas.
Para poder ligar el aditivo o bien el
catalizador mejor sobre el filtro de hollín o para poder prestar al
filtro de hollín una función catalítica adicional, el filtro de
hollín puede estar recubierto con una capa de lavado porosa, que
está constituida, por ejemplo por óxido de
\gamma-aluminio poroso. La capa de lavado puede
contener, dado el caso, substancias catalíticas adicionales como
metales nobles, sulfatos de metal, carbonatos de metal o nitratos
de metal.
Para conseguir un tamaño de construcción lo más
pequeño posible de la unidad de acondicionamiento y corrientes
volumétricas pequeñas, puede ser conveniente emplear el aditivo en
forma pura.
La invención tiene por objeto también un
procedimiento para la regeneración de un filtro de hollín, que está
dispuesto en un conducto de escape de gases de un motor de
combustión interna. En el procedimiento, en el que se emplea un
aditivo, que comprende un catalizador, que actúa en el filtro de
hollín durante la regeneración, y se eleva la temperatura del
filtro de hollín, de manera que se oxidan las partículas de hollín
acumuladas en éste, se introduce el aditivo o un producto
consecuente del mismo en un lugar del conducto de escape de gases,
que se encuentra en el motor de combustión interna y el filtro de
hollín.
A través de la aplicación del procedimiento de
acuerdo con la invención es posible una dosificación de un
catalizador, independiente del motor de combustión interna, para la
regeneración del filtro de hollín.
Otras ventajas y configuraciones ventajosas del
objeto de la invención se pueden deducir a partir de la
descripción, del dibujo y de las reivindicaciones de la patente.
Tres ejemplos de realización de un conducto de
escape de gas según la invención se representan de forma
simplificada y esquemática en el dibujo y se explican en detalle en
la descripción siguiente. En este caso:
La figura 1 muestra un conducto de escape de
gases con una unidad de acondicionamiento para un aditivo, que
presenta una instalación de conversión.
La figura 2 muestra un conducto de escape de
gases con una unidad de acondicionamiento, que comprende una
válvula de dosificación, para una substancia catalíticamente activa;
y
La figura 3 muestra un conducto de escape de
gases con una unidad de acondicionamiento para una substancia
catalíticamente activa con una cazoleta de evaporación.
En la figura 1 se representa un conducto de
escape de gases 10 de un motor de combustión interna Diesel no
representado en detalle de un automóvil. El conducto de escape de
gases 10 comprende un tubo de escape de gases 11 y un filtro de
hollín 12 con una estructura de filtro porosa 14, que sirve para la
separación de partículas de hollín a partir del gas de escape que
circula en el conducto de escape de gases 10.
Aguas arriba del filtro de hollín 12, el
conducto de escape de gases 19 comprende, por lo demás, una
instalación 16 para la regeneración del filtro de hollín 12. La
unidad 16 presenta una instalación calefactora 18, por medio de la
cual se puede calentar el gas de escape que circula a través del
conducto de escape de gases, de manera que en el filtro de hollín 1
se puede realizar una oxidación térmica del hollín depositado.
Aguas arriba de la instalación calefactora 18,
la instalación 16 para la regeneración del filtro de hollín
comprende una instalación de acondicionamiento 20 para el
acondicionamiento de un medio líquido conducido desde el depósito
de reserva 22. El medio líquido contenido en el depósito de reserva
está constituido por una mezcla de combustible Diesel y un aditivo,
que está constituido por átomos de platino, que están protegidos en
cada caso a través de un complejo orgánico.
En la instalación de acondicionamiento 20, que
comprende un quemador como instalación de conversión, se quema el
combustible y se hace reaccionar el aditivo de tal forma que se
desintegra el compuesto orgánico, que protege los átomos de platino
y los átomos de platino se pueden dosificar a través de una válvula
de dosificación 24 en el tubo de gas de escape 11. Los núcleos o
átomos de platino se acumulan allí sobre las partículas de hollín
contenidas en los gases de escape respectivos y forman centros
catalíticamente activos para la regeneración del filtro de hollín
12, de manera que se reduce la temperatura de activación necesaria
para la regeneración del filtro de hollín, que se ajusta por medio
del calentador 18. Para el control de la unidad de acondicionamiento
20 y de la instalación calefactora 18 está prevista una unidad de
control 26, que está conectada con un control electrónico del motor
o es componente del mismo.
En la figura 3 se representa un conducto de
escape de gases 40, que presenta de la misma manera un filtro de
hollín 12 con una estructura porosa de filtro de hollín 14.
De acuerdo con los ejemplos de realización
descritos anteriormente, aguas abajo del filtro de hollín 12 está
dispuesta una instalación 16 para la regeneración del filtro de
hollín 12, que presenta una instalación calefactora 18 para el gas
de escape que circula en el conducto de escape de gases 40. Aguas
debajo de la instalación calefactora 18, la instalación 16 para la
regeneración del filtro de hollín 12 comprende una cazoleta 42 que
se puede calentar, que representa una unidad de acondicionamiento y
que sirve como depósito de reserva para un aditivo, que está
formado en el presente caso por plata pura y que representa una
substancia catalíticamente activa para la regeneración del filtro
de hollín 12.
La cazoleta 42 rellena con plata está conectada
con una unidad de control 26, que está conectada con un sensor de
hollín 44 para la medición de la concentración de hollín de los
gases de escape que circulan en el conducto de escape de gases 40 y
con la instalación calefactora 18. En función de la concentración de
hollín medida por medio del sensor de hollín 44 se activa la
calefacción de la cazoleta 42 por la unidad de control 26, de
manera que la presión del vapor de la plata se eleva sobre la
cazoleta 42 y se dosifica plata en el tubo de escape de gases 11 y
se acumula sobre las partículas de plata de los gases de escape. La
plata acumulada sobre las partículas de hollín actúa como
substancia catalíticamente activa durante la regeneración del
filtro de hollín 12.
Claims (24)
1. Conducto de escape de gases de un motor de
combustión interna, especialmente de un motor de combustión interna
Diesel, con un filtro de hollín (12) y una instalación (16) para la
regeneración del filtro de hollín (12), caracterizado porque
la instalación (16) para la regeneración del filtro de hollín (12)
comprende una unidad de acondicionamiento (20, 24, 42), por medio
de la cual se puede introducir el aditivo, que comprende un
catalizador para la regeneración, o un producto de reacción del
mismo aguas debajo del motor de combustión interna y aguas arriba
del filtro de hollín (12) en el conducto de escape de gases, estando
presente el aditivo, que comprende el catalizador, en forma de
gas.
2. Conducto de escape de gases de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque a la unidad de
acondicionamiento (20, 24, 42) está asociado un depósito de reserva
(22, 32, 42) para el aditivo.
3. Conducto de escape de gases de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque a la unidad de
acondicionamiento (20, 24) está asociada una instalación de
dosificación (24).
4. Conducto de escape de gases de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque la instalación de
dosificación (24) está conectada con una unidad de control (26).
5. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la
unidad de acondicionamiento (20) comprende una instalación de
reacción para el aditivo que comprende el catalizador.
6. Conducto de escape de gases de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque la instalación de
reacción (20) comprende un quemador o un termoelemento.
7. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la
unidad de acondicionamiento (42) colabora con un sensor de hollín
(44).
8. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la
instalación de acondicionamiento colabora con un control electrónico
del motor.
9. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la
unidad de acondicionamiento colabora con un sistema de gestión del
filtro.
10. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el
aditivo, que comprende el catalizador, está contenido en un medio
líquido.
11. Conducto de escape de gases de acuerdo con
la reivindicación 10, caracterizado porque el medio líquido
es un disolvente acuoso y/o un disolvente orgánico.
12. Conducto de escape de gases de acuerdo con
la reivindicación 10, caracterizado porque el medio líquido
es un combustible.
13. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el
aditivo que comprende el catalizador está presente en forma de
gas.
14. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el
aditivo que comprende el catalizador está presente como metal
líquido.
15. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la
unidad de acondicionamiento comprende medios para la conducción
turbulenta de los gases de escape.
16. Conducto de escape de gases de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el
filtro de hollín está recubierto con una capa de lavado porosa.
17. Procedimiento para la regeneración de un
filtro de hollín (12), que está dispuesto en un conducto de escape
de gases (10, 20, 40) de un motor de combustión interna, que
comprende las etapas:
- -
- introducir un aditivo en forma de gas, que comprende un catalizador, que actúa en el filtro de hollín (12) durante la regeneración;
- -
- elevar la temperatura del filtro de hollín (12), de manera que se oxidan las partículas de hollín acumuladas en éste,
en el que el aditivo o un producto
de reacción del mismo es introducido en un lugar en el conducto de
escape de gases (10, 20), que se encuentra entre el motor de
combustión interna y el filtro de hollín
(12).
18. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 18, caracterizado porque el aditivo o su
producto de reacción es introducido de forma continua.
19. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 18, caracterizado porque el aditivo o su
producto de reacción es introducido de forma discontinua.
20. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 18 a 19, caracterizado porque el aditivo o
su producto de reacción es introducido en función de una
concentración de hollín de los gases de escape.
21. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque el aditivo o
su producto de reacción se introduce en función de una contra
presión de los gases de escape.
22. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 18 a 21, caracterizado porque el aditivo o
su producto de reacción se introduce a través de la evaporación de
una substancia sólida en el conducto de escape de gases.
23. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque el aditivo o
su producto de reacción se introduce a través de evaporación de u
líquido en el conducto de escape de gases.
24. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque el aditivo o
su producto de reacción se introduce a través de la combustión de
un combustible en el conducto de escape de gases.
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