ES2258038T3 - Procedimiento para hacer funcionar un catalizador de tres vias de un motor de combustion. - Google Patents
Procedimiento para hacer funcionar un catalizador de tres vias de un motor de combustion.Info
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Abstract
Procedimiento para hacer funcionar un catalizador de tres vías (12) de un motor de combustión interna (1), en especial de un vehículo de motor, en el que el catalizador de tres vías (12) recibe óxidos azoicos, en el que las emisiones de NOx se miden después del catalizador de tres vías (12), llevándose a cabo una transición entre un funcionamiento engrasante y un funcionamiento desengrasante del motor de combustión interna (1), caracterizado porque se determinan las emisiones en bruto de NOx del motor de combustión interna (1) y porque, a partir de las emisiones en bruto de NOx y de las emisiones de NOx medidas, se concluye el estado de envejecimiento del catalizador de tres vías (12).
Description
Procedimiento para hacer funcionar un catalizador
de tres vías de un motor de combustión.
La invención se refiere a un procedimiento para
hacer funcionar un catalizador de tres vías de un motor de
combustión interna, en especial de un vehículo de motor según el
preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere
igualmente a un aparato de control para un motor de combustión
interna y a un motor de combustión interna, en especial para un
vehículo de motor.
Del documento
US-A-5426934 se conocen un
procedimiento de este tipo, un aparato de control de este tipo y un
motor de combustión interna de este tipo.
Muy en general se conoce de una así llamada
inyección de tubo de aspiración inyectar el combustible durante la
fase de aspiración en el tubo de aspiración del motor de combustión
interna. Los óxidos azoicos que se producen durante la combustión
del combustible se convierten en el catalizador de tres vías, entre
otras cosas, en nitrógeno y oxígeno. Es conocido que el catalizador
está sometido a un envejecimiento, que conduce a una limitación de
su capacidad de conversión. Del documento
JP-A-11294149 se conoce otro estado
de la técnica.
La tarea de la invención consiste en crear un
procedimiento para hacer funcionar un catalizador de tres vías de
un motor de combustión interna, con el que pueda detectarse el
envejecimiento del catalizador de tres vías.
Esta tarea es resuelta en el caso de un
procedimiento de la clase citada al comienzo, conforme a la
invención, mediante las particularidades de la parte
características de la reivindicación 1. En el caso de un aparato de
control y de un motor de combustión interna de la clase citada en
cada caso al comienzo es resuelta la tarea de forma
correspondiente.
El perfil o la posición de las emisiones de NOx
medidas detrás del catalizador de tres vías a comprobar y aplicadas
a través del lambda representa una medida de calidad para el
envejecimiento del catalizador de tres vías. A partir de este
perfil puede deducirse de este modo el estado de envejecimiento del
mismo. Esto representa un clase especialmente sencilla, aunque a
pesar de ello exacta, de reconocer el envejecimiento del catalizador
de tres vías. En especial no se necesitan con ello ninguna medición
de lambda y de este modo ningún sensor lambda de alta precisión
detrás del catalizador de tres vías.
Conforme a la invención se determinan las
emisiones en bruto de NOx del motor de combustión interna, y a
partir de las emisiones en bruto de NOx y de las emisiones de NOx
medidas se concluye el estado de envejecimiento del catalizador de
tres vías. De este modo se tienen en cuenta, además de las emisiones
de NOx medidas, también las emisiones en bruto del motor de
combustión interna. Esto conduce a una mayor precisión en el caso de
la determinación del estado de envejecimiento del catalizador de
tres vías.
En el caso de una configuración ventajosa de la
invención se comparan las emisiones de NOx medidas con emisiones de
NOx conocidas para un catalizador de tres vías todavía no envejecido
y/o un catalizador de tres vías envejecido. En el caso de este
procedimiento se reutilizan directamente las emisiones de NOx
medidas. El procedimiento exige de este modo una complejidad
reducida y puede llevarse a cabo de forma extremadamente rápida.
Es especialmente ventajoso si a partir de las
emisiones de NOx en bruto y de las emisiones de NOx medidas se
calcula la conversión del catalizador de tres vías, y si la
conversión calculada se compara con conversiones conocidas para un
catalizador de tres vías todavía no envejecido y/o un catalizador de
tres vías envejecido.
En el caso de un perfeccionamiento ventajoso de
la invención se utiliza un valor máximo y/o un valor mínimo y/o una
superficie y/o una pendiente de las emisiones de NOx medidas o de la
conversión calculada para determinar el estado de envejecimiento
del catalizador de tres vías. De este modo puede simplificarse
ulteriormente el procedimiento conforme a la invención. En especial
el uso de la pendiente aplicada a través del lambda acarrea la
ventaja de que un offset de un sensor de NOx utilizado no influye ya
en el estado de envejecimiento determinado del catalizador de tres
vías.
Especial importancia tiene la materialización del
procedimiento conforme a la invención en forma de un elemento de
control, que está previsto para un aparato de control de un motor de
combustión interna, en especial de un vehículo de motor. Con ello
en el elemento de control está archivado un programa que puede
descargarse en un aparato de cálculo, en especial en un
microprocesador, y es adecuado para ejecutar el procedimiento
conforme a la invención. Como elemento de control puede usarse en
especial un medio de archivo electrónico, por ejemplo una memoria de
sólo lectura o una memoria flash.
Se obtienen otras particularidades, posibilidades
de aplicación y ventajas de la invención de la siguiente
descripción de ejemplos de ejecución de la invención, que se han
representado en las figuras de la invención.
La figura 1 muestra una representación
esquemática de un ejemplo de ejecución de un motor de combustión
interna conforme a la invención,
la figura 2 muestra un diagrama esquemático del
recorrido de emisiones de NOx a través del lambda, y
la figura 3 muestra un diagrama esquemático del
recorrido de conversiones a través del lambda.
En la figura 1 se ha representado un motor de
combustión interna 1 de un vehículo de motor, en el que puede
moverse en vaivén un émbolo 2 en un cilindro 3. El cilindro 3 está
dotado de una cámara de combustión 4, que está limitada entre otras
cosas por el émbolo 2, una válvula de admisión 5 y una válvula de
escape 6. Con la válvula de admisión 5 está acoplado un tubo de
aspiración 7 y con la válvula de escape 6 un tubo de escape de gases
8.
En el tubo de aspiración 7 se dispone de una
válvula de inyección 9. En la región de la válvula de admisión 5 y
de la válvula de escape 6 penetra una bujía 10 en la cámara de
combustión 4. A través de la válvula de inyección 9 puede
inyectarse combustible en el tubo de aspiración 7. Con la bujía 10
puede encenderse la mezcla de aire/combustible aspirada en la cámara
de combustión 4.
En el tubo de aspiración 7 se aloja una válvula
de mariposa 11 giratoria. La cantidad del aire alimentado a la
cámara de combustión 4 es independiente de la posición angular de la
válvula de mariposa 11. En el tubo de escape de gases 8 está
alojado un catalizador, que sirve para limpiar los gases de escape
producidos de la combustión del combustible.
En el caso del catalizador se trata de un
catalizador de tres vías 12. El catalizador de tres vías 12 está
previsto para convertir óxidos azoicos (NOx) entre otros en
nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y agua. En el tubo de escape
de gases, justo después del catalizador de tres vías 12, se ha
previsto un sensor de NOx 13, que es adecuado para medir las
emisiones de NOx en el gas de escape que fluye hacia fuera del
catalizador de tres vías 12.
Un aparato de control 18 recibe señales de
entrada 19, que representan valores operativos del motor de
combustión interna 1 medidas por medio de sensores. El aparato de
control 18 genera señales de salida 20, con las que puede influirse
a través de actuadores o ajustadores en el comportamiento del motor
de combustión interna 1. El aparato de control 18 está previsto
entre otras cosas para controlar y/o regular los valores operativos
del motor de combustión interna 1. Con este fin el aparato de
control 18 está dotado de un microprocesador, que ha archivado en
un medio de archivo, en especial una memoria flash, un programa que
es adecuado para llevar a cabo el control y/o la regulación
citados.
En el caso de funcionamiento del motor de
combustión interna 1, en especial en el caso de lambda mayor que
uno y de este modo un funcionamiento engrasante, se producen óxidos
azoicos. El catalizador de tres vías 12 recibe estos óxidos
azoicos. Éstos son convertidos por el catalizador de tres vías 12 en
nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y agua.
El esfuerzo térmico que sufre el catalizador de
tres vías 12 durante su funcionamiento conduce a una limitación de
la capacidad de conversión general del catalizador de tres vías 12,
que a partir de ahora recibe el nombre de envejecimiento.
En la figura 2 se ha representado la relación
entre las emisiones de NOx medidas por el sensor NOx 13 y el
lambda. Una curva A pertenece a un catalizador de tres vías 12
todavía no envejecida y una curva B pertenece a un catalizador de
tres vías 12 envejecido. Estas curvas A y B pueden determinarse con
antelación y archivarse en el aparato de control 18.
De diagrama se obtiene por un lado que las
emisiones de NOx, por ejemplo en la transición de lambda de un
funcionamiento engrasante a un funcionamiento desengrasante, es
decir en el caso de lambda igual a uno, saltan de un valor reducido
a un valor mayor. Este salto es como tal independiente del
envejecimiento del catalizador de tres vías 12. Por otro lado el
diagrama muestra que el salto, en el caso de un catalizador de tres
vías 12 envejecido (curva B), es mayor que en el caso de un
catalizador de tres vías 12 todavía no envejecido (curva A). Esto
significa que las emisiones de NOx son mayores en el catalizador de
tres vías 12 envejecido que en el catalizador de tres vías 12
todavía no envejecido.
El aparato de control 18 lleva a cabo una
transición entre un funcionamiento engrasante y un funcionamiento
desengrasante del motor de combustión interna 1. Con ello el sensor
de NOx 13 mide las emisiones de NOx después del catalizador de tres
vías 12. En dependencia de la posición de la curva de emisiones de
NOx medidas actualmente a través del lambda, en comparación con las
curvas A y B conocidas, el aparato de control 18 concluye el estado
de envejecimiento del catalizador de tres vías 12.
Para esto es posible que el aparato de control 18
utilice uno de los siguientes criterios o combinaciones de estos
criterios para comparar con las curvas A y B y, de este modo, para
determinar el estado de envejecimiento: a partir del valor máximo
medido actual de las emisiones de NOx se concluye el estado de
envejecimiento y/o se concluye el estado de envejecimiento a partir
de la superficie disponible bajo la curva medida actualmente y/o se
concluye el estado de envejecimiento del catalizador de tres vías 12
a partir de la pendiente de la curva medida actualmente, es decir de
dNOx/dlambda.
En la figura 3 se ha representado la relación
entre la conversión alcanzada por el catalizador de tres vías 12 y
lambda. Por esta conversión debe entenderse la relación entre la
diferencia de las emisiones en bruto de NOx expulsadas por el motor
de combustión interna 1 en el tubo de escape de gases 8 y las
emisiones de NOx medidas por el sensor 13 detrás del catalizador de
tres vías 12, con relación a las emisiones en bruto de NOx. Una
curva A de la figura 3 pertenece a un catalizador de tres vías 12
todavía no envejecido y una curva 3 pertenece a un catalizador de
tres vías 12 envejecido. Estas curvas A y B pueden determinarse con
antelación y archivarse en el aparato de control 18.
Del diagrama se obtiene, por un lado, que la
conversión presenta, por ejemplo en el caso de una transición de
lambda de un funcionamiento engrasante a un funcionamiento
desengrasante, es decir por ejemplo con lambda igual a uno, un
salto de un valor elevado a un valor menor. Este salto es como tal
independiente del envejecimiento del catalizador de tres vías 12.
Por otro lado el diagrama muestra que el salto, en el caso de un
catalizador de tres vías 12 envejecido (curva B), es mayor que en
el caso de un catalizador de tres vías 12 todavía no envejecido
(curva A). Esto significa, en otras palabras, que con un catalizador
de tres vías 12 envejecido ya sólo puede conseguirse una conversión
menor que con un catalizador de tres vías 12 todavía no
envejecido.
El aparato de control 18 determina las emisiones
en bruto de NOx generadas por el motor de combustión interna 1, por
ejemplo por medio de un modelado. Dependiendo de esto y dependiendo
de las emisiones de NOx medidas actualmente por el sensor de NOx
13, el aparato de control 18 calcula la conversión correspondiente.
Dependiendo del perfil o de la posición de la curva de conversión
calculada actualmente a través del lambda, en comparación con las
curvas A y B conocidas, el aparato de control 18 concluye el estado
de envejecimiento del catalizador de tres vías 12.
Para esto es posible que el aparato de control 18
utilice uno de los siguientes criterios o combinaciones de estos
criterios para comparar con las curvas A y B y, de este modo, para
determinar el estado de envejecimiento: a partir del valor mínimo
calculado actualmente y/o del valor máximo calculado actualmente de
la conversión se concluye el estado de envejecimiento y/o se
concluye el estado de envejecimiento a partir de la superficie
disponible bajo la curva medida actualmente y/o se concluye el
estado de envejecimiento del catalizador de tres vías 12 a partir
de la pendiente de la curva calculada actualmente.
Los procedimientos descritos anteriormente a
partir de las figuras 2 y 3 pueden ser ejecutados alternativa o
aditivamente por el aparato de control 18. Los procedimientos pueden
llevarse a cabo en momentos que se repiten periódicamente o bajo
determinadas condiciones del motor de combustión interna 1.
Claims (10)
1. Procedimiento para hacer funcionar un
catalizador de tres vías (12) de un motor de combustión interna
(1), en especial de un vehículo de motor, en el que el catalizador
de tres vías (12) recibe óxidos azoicos, en el que las emisiones de
NOx se miden después del catalizador de tres vías (12), llevándose a
cabo una transición entre un funcionamiento engrasante y un
funcionamiento desengrasante del motor de combustión interna (1),
caracterizado porque se determinan las emisiones en bruto de
NOx del motor de combustión interna (1) y porque, a partir de las
emisiones en bruto de NOx y de las emisiones de NOx medidas, se
concluye el estado de envejecimiento del catalizador de tres vías
(12).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque a partir de las emisiones de NOx en
bruto y de las emisiones de NOx medidas se calcula la conversión del
catalizador de tres vías (12).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la conversión calculada se compara con
conversiones conocidas para un catalizador de tres vías (12)
todavía no envejecido y/o un catalizador de tres vías envejecido
(12).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se comparan las
emisiones de NOx medidas con emisiones de NOx conocidas para un
catalizador de tres vías (12) todavía no envejecido y/o un
catalizador de tres vías (12) envejecido.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se utiliza un
valor máximo y/o un valor mínimo y/o una superficie y/o una
pendiente de las emisiones de NOx medidas o de la conversión
calculada para determinar el estado de envejecimiento del
catalizador de tres vías (12).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el uso para el
diagnóstico del catalizador de tres vías (12).
7. Programa de ordenador, caracterizado
porque el programa de ordenador está programado para usarse en un
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Producto de programa de ordenador,
caracterizado porque en el mismo está archivado un programa
de ordenador según la reivindicación 7.
9. Aparato de control (18) para un motor de
combustión interna (1), en especial de un vehículo de motor,
caracterizado porque el aparato de control (18) está
orientado para usarse en un procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6.
10. Motor de combustión interna (1), en especial
para un vehículo de motor, caracterizado porque el motor de
combustión interna (1) presenta un aparato de control (18) según la
reivindicación 9.
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