ES2271805T3 - Procedimiento y dispositivo de descontaminacion de los gases de escape de un motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de regeneración periódica de un filtro de partículas (7) en la línea de escape (5) de un motor de combustión interna (1) por combustión de las partículas de hollines que se depositan en él, caracterizado porque al carburante que alimenta dicho motor (1) se le añade un aditivo de tipo trampa de NOx, a una concentración máxima de 10 ppm de manera que dicho aditivo se quede atrapado en el seno de dichos hollines, y porque durante las regeneraciones del filtro de partículas (7), el motor (1) se pilota en balance de riqueza según al menos una alternancia de una fase en mezcla pobre y de una fase en mezcla rica, para conseguir que dicho aditivo adsorba el NO2 de los gases de escape durante la fase o fases de mezcla pobre y para que el NO2 adsorbido oxide las partículas de hollines durante la fase o fases de mezcla rica.

Description

Procedimiento y dispositivo de descontaminación de los gases de escape de un motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a los motores de explosión, y más concretamente, a los procedimientos y dispositivos destinados a reducir las emisiones contaminantes de estos motores, particularmente de los motores diesel.

Las emisiones contaminantes de los motores de explosión, en particular de los motores diesel, se dividen principalmente en cuatro categorías cuyas cantidades emitidas a la atmósfera no deben exceder los límites fijados por la reglamentación:

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el CO;

-

los hidrocarburos;

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los óxidos de nitrógeno NO_{x};

-

las partículas sólidas.

Es conocido que para ello, las líneas de escape de los vehículos se suelen equipar con filtros de partículas, su función principal consiste en atrapar las partículas sólidas. Regularmente, es necesario realizar una combustión de las partículas a fin de regenerar el filtro para que recupere su capacidad de filtración nominal.

Cabe recordar que las partículas (hollines) están constituidas, cuando se depositan en el filtro, por:

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un agregado de partículas de carbono que representa entre el 50 y el 95% en masa de los hollines;

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unos elementos metálicos, minerales u óxidos metálicos, procedentes de la combustión del gasóleo y de sus posibles aditivos, del aceite de lubricación o del desgaste de las partes metálicas internas del motor, que representan varios % en masa de los hollines;

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los sulfatos o nitratos, que suelen estar presentes en estado iónico, resultantes de la combustión de los hidrocarburos azufrados contenidos en el carburante, y de la oxidación de NO en NO_{2} de la posterior combinación del NO_{2} con los óxidos contenidos en los hollines, por ejemplo NO_{2} + BaO \rightarrow BaNO_{3} o K_{2}O + 2NO_{2} \rightarrow 2KNO_{3};

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los líquidos (hidrocarburos, agua...) adsorbidos en la estructura interna de los agregados de carbono en mayor o menor cantidad, que representan hasta aproximadamente el 50% en masa de los hollines.

Se conocen varios procedimientos para eliminar estos hollines durante las operaciones de regeneración del filtro por combustión.

Una primera solución consiste en calentar el filtro hasta una temperatura suficiente y durante un tiempo suficiente. De este modo, se consiguen vaporizar las fases líquidas adsorbidas y desecar la estructura interna de los hollines. Para obtener la vaporización de todos los hidrocarburos no quemados, es necesaria una temperatura superior a 500ºC. Por otro lado, esta elevación de la temperatura, en torno a 550ºC y a partir de ahí, permite desencadenar la reacción del carbono de los hollines con el oxígeno adsorbido en su superficie. Ciertos aditivos añadidos al gasóleo, como el cerio, permiten favorecer esta combustión.

Una segunda solución consiste en quemar los hidrocarburos adsorbidos en los hollines para que el calor desprendido durante esta combustión permita crear las condiciones favorables para la combustión del carbono anteriormente mencionada. Para ello, se puede crear un punto caliente en el seno del lecho de hollines, utilizando por ejemplo una bujía de precalentamiento colocada en la parte frontal del filtro, lo cual complica el diseño de la línea de escape. Otra solución consiste en catalizar dicha combustión de hidrocarburos a baja temperatura, utilizando generalmente metales alcalinos o alcalinotérreos. Estos catalizadores se pueden añadir al carburante o utilizarse para impregnar el filtro de partículas. No obstante, para ser aplicable, este principio requiere que el motor emita una cantidad relativamente importante de hidrocarburos no quemados. Este no es el caso de los motores diesel que ofrecen mejores prestaciones. Además, la necesidad de reducir las emisiones d CO impone la utilización de catalizadores de oxidación muy eficaces aguas arriba del filtro. Por lo tanto, los hollines acumulados en el filtro suelen estar muy secos y poco cargados en hidrocarburos.

Una tercera solución consiste en utilizar el NO_{2} presente en los gases de escape para promover la oxidación de los hollines a baja temperatura, es decir, a partir de 300ºC. Sin embargo, la cinética de esta reacción es lenta. En efecto, la creación mediante NO_{2} de oxígeno adsorbido en la superficie del carbono, lo cual constituye la primera etapa de la reacción, está limitada por la difusión del NO_{2} hacia el carbono. Esta última está obstaculizada por la presencia de otras especies adsorbidas en la estructura interna de los hollines, tales como el agua, los hidrocarburos, los sulfatos... Por otro lado, la reactividad de los hollines en presencia de NO_{2} es sensible a la presión parcial del NO_{2}. Para quemar los hollines a 300ºC igual de rápido que a 550ºC con un 10% de oxígeno, habría que poder disponer de un 2% de NO_{2} en los gases de escape. Sin embargo, los motores diesel emiten poco NO_{x} debido básicamente a la instalación de sistemas de recirculación de gases de escape (llamados sistemas EGR) que permiten reducir las cantidades emitidas conforme a las normas anticontaminación. El contenido de NO_{x} accesible en los gases de escape suele estar generalmente comprendido entre 0 y 1000 ppm.

La reactividad de los hollines respecto al NO_{2} se puede mejorar considerablemente cuando el oxígeno es preadsorbido en las partículas de carbono o si los hollines contienen un óxido capaz de suministrar oxígeno en su estructura interna, como cerina CeO_{2} o una mezcla cerina-zirconio CeO_{2}-ZrO_{2}. En estas condiciones, la creación de intermediarios reactivos del tipo R-C(O adsorbido), lo cual constituye la primera etapa de la oxidación de los hollines por el NO_{2}, se puede efectuar en parte sin la intervención del NO_{2}, o lo que es lo mismo, eludiendo parcialmente las limitaciones relativas a la difusión del NO_{2} a baja temperatura. De este modo, se obtiene un intermediario del tipo R-C(O adsorbido)-M, que reacciona posteriormente con el NO_{2} según

R - C (O adsorbido) -M + NO_{2} \rightarrow R - C (ONO_{2}) + M

A continuación, los complejos carbo-nítricos obtenidos se descomponen en CO, CO_{2}, carbono y NO, desempeñando el óxido metálico una función de catalizador que permite reducir 50ºC la temperatura de esta descomposición.

Para poner en práctica este procedimiento, el filtro de partículas se impregnó con un compuesto de una formulación típica de una "trampa de NO_{x}" (generalmente del tipo BaCO_{3}, K_{2}CO_{3}...) que también contiene un material con gran poder de restitución de oxígeno en medio rico (llamado "compuesto OSC"). Un procedimiento de este tipo se describe por ejemplo en la patente EP-A-1 148 227.

En fase de funcionamiento "pobre" del motor (relación aire/carburante superior a la relación estequiométrica) las partículas carbonadas accesibles de los hollines adsorben oxígeno en su superficie, por acción del NO_{2} (por debajo de 300ºC) y del oxígeno (a partir de 300ºC). Por debajo de 300ºC, los NO_{x} emitidos por el motor contienen una fracción no desdeñable de NO_{2}. Además, la presencia de platino en las trampas de NO_{x} también permite convertir el NO en NO_{2}. Los NO_{x} no utilizados quedan atrapados en la estructura interna del material de almacenamiento de los NO_{x} en forma de nitratos Ba(NO_{3})_{2}, KNO_{3}...

En fase de funcionamiento "rico" del motor (relación aire/carburante inferior a la relación estequiométrica) los nitratos se descomponen para dar lugar a óxidos o carbonatos y a NO gaseoso, lo que regenera la trampa de NO_{x} en unos segundos. Al entrar en contacto con el platino y/o con los materiales OSC (por ejemplo CeZrO_{x}) presentes en la trampa de NO_{x}, el NO se convierte parcialmente en NO_{2}, cuya restitución local a nivel de la superficie del filtro y cerca de los hollines es propicia para el aumento de la cinética de oxidación de las partículas cuando la temperatura es superior a 270-300ºC.

Así pues, en los procedimientos que se acaban de describir, la oxidación de los hollines la realiza:

-

ya sea el oxígeno procedente de la fase gaseosa o de un contacto interno o externo con un óxido metálico: cerina, material OSC, residuos de aditivos...;

-

o bien el NO_{2} en fase gaseosa.

El objetivo de la invención consiste en proponer otro modo de acción para la oxidación de los hollines, susceptible de sustituir o de sumarse a los modos de acción anteriormente descritos, para mejorar la eficacia de la combustión de los hollines durante la regeneración de los filtros de partículas.

Para ello, la invención tiene por objeto un procedimiento de descontaminación de las emisiones de un motor de combustión interna, cuya línea de escape está equipada con un filtro de partículas que se regenera periódicamente mediante la combustión de las partículas de hollines que se depositan en él, caracterizado por el hecho de que al carburante que alimenta dicho motor se le añade un aditivo de tipo trampa de NO_{x} de manera que dicho aditivo se quede atrapado en el seno de dichos hollines, y porque durante las regeneraciones del filtro de partículas, se ordena el funcionamiento del motor en balance de riqueza según al menos una alternancia de una fase en mezcla pobre y de una fase en mezcla rica, para conseguir que el aditivo adsorba el NO_{2} de los gases de escape durante la fase o fases en mezcla pobre y que el NO_{2} adsorbido oxide las partículas de hollines durante la fase o fases en mezcla rica.

Dicho aditivo puede comprender un material que se transforma en nitrato durante las fases de mezcla pobre.

Dicho material se puede escoger entre el K_{2}CO_{3}, el BaCO_{3}, los materiales que se transforman en K_{2}CO_{3} o BaCO_{3} durante la combustión del carburante y una mezcla de esos compuestos.

Dicho aditivo puede comprender un material con gran capacidad de restitución de oxígeno.

Dicho material con gran capacidad de restitución de oxígeno se puede escoger entre una mezcla de cerina y zirconio y el platino, o una mezcla de esos compuestos.

Dicho aditivo puede ser una mezcla de K_{2}CO_{3}, de cerina y de zirconio.

La concentración de aditivo de tipo trampa de NO_{x} en el carburante es preferentemente inferior a 10 ppm en masa.

Durante las regeneraciones del filtro de partículas, las fases en mezcla pobre duran preferentemente de 30 a 300s y las fases en mezcla rica duran preferentemente de 3 a 30s.

Dicho motor es preferentemente un motor diesel.

La invención también tiene por objeto un dispositivo de descontaminación de los gases de escape procedentes de un motor de combustión interna alimentado de carburante a partir de un depósito, del tipo que comprende en la línea de escape un filtro de partículas que recoge las partículas de hollines contenidas por dichos gases, caracterizado por comprender un depósito que contiene un aditivo de tipo trampa de NO_{x}, unos medios para añadir dicho aditivo al carburante contenido en el depósito y unos medios para pilotar el funcionamiento de dicho motor según una alternancia de fases en mezcla pobre y fases en mezcla rica durante las etapas de regeneración del filtro de partículas.

Dicho filtro de partículas puede comprender en su salida una porción impregnada con un material de tipo trampa de NO_{x}.

La línea de escape puede comprender al menos un reactor que contiene un catalizador de oxidación aguas arriba del filtro de partículas.

El dispositivo comprende preferentemente unos medios para accionar los medios de adición del aditivo al carburante durante el llenado del depósito de carburante, en función de la cantidad de carburante añadida.

Como se habrá entendido, la invención reside en la presencia en el carburante de un aditivo suplementario, cuya composición permite disponer, en el propio seno de los hollines, de pequeñas cantidades de materiales típicos de las trampas de NO_{x}. De este modo, se pueden llevar pequeñas cantidades de NO_{2} hasta el propio seno de la estructura interna de las partículas que forman los agregados de hollines, lo cual va a facilitar considerablemente la oxidación de los hollines a baja temperatura. Estos compuestos suelen ser compuestos de metales alcalinos o alcalinotérreos, principalmente potasio y bario, miscibles con el carburante, por ejemplo el carbonato de potasio (K_{2}CO_{3}) o de bario (BaCO_{3}). En vez de añadir directamente esos carbonatos al carburante, se puede utilizar como aditivo un compuesto o compuestos que, durante la combustión del carburante, se van a transformar en carbonatos, por ejemplo, el octoato de potasio o el octoato de bario.

Como se ha señalado anteriormente, el NO_{2} es un súper-oxidante de hollines debido a que es un promotor de la adsorción de oxígeno en las partículas de carbono accesibles de los hollines a partir de la temperatura ambiente.

En el marco de la aplicación al postratamiento de los gases de escape, son los líquidos adsorbidos y su evaporación durante las subidas de temperatura los que limitan la difusión del NO_{2} en la superficie de los hollines para oxidarlos.

Al disponer de un material capaz de producir NO_{2} en la propia estructura interna de los hollines, las barreras de difusión que limitan su acción a baja temperatura quedan descartadas.

Como también se ha especificado anteriormente, los materiales de tipo "trampa de NO_{x}" (K_{2}CO_{3}, BaCO_{3}...) se trasforman en nitratos, estables en medio pobre. Ciertas experiencias muestran que los nitratos no aportan ninguna ventaja a la catálisis de los hollines Diesel a baja temperatura, sobre todo cuando la atmósfera de los gases de escape Diesel permanece continuamente pobre.

Para que el aditivo esté activo en el seno de los hollines Diesel, el control motor deberá regular la atmósfera de los gases de escape en balance de riqueza, a fin de autorizar durante las fases de funcionamiento rico la descomposición de los nitratos contenidos en la periferia y en la estructura interna de los hollines. La periodicidad de los balances de riqueza puede ser, por ejemplo, del orden de 60 s en funcionamiento pobre y de 6 s en funcionamiento rico.

La descomposición de los nitratos procedentes del aditivo da lugar a la emisión de NO, esencialmente, en medio rico. Para oxidar este NO y transformarlo en NO_{2} en el seno del hollín, es preferible que el aditivo comprenda igualmente un material con gran capacidad de restitución de oxígeno (llamado OSC) tal como, por ejemplo, la cerina-zirconio (CeZrO_{x}) o el platino.

El aditivo también puede estar compuesto simplemente por una fase organometálica capaz de producir una fina dispersión de un óxido de tipo cerina/zirconio (CeZrO_{x}), cuyas propiedades le permiten comportarse como un material trampa de NO_{x}, con una ventaja suplementaria con respecto a la combustión de los hollines asociada a su menor velocidad de descomposición de los nitratos en medio rico.

No obstante, se prefiere una composición mixta de materiales trampa de NO_{x} a base de potasio (K_{2}CO_{3}) y de cerina-zirconio (CeZrO_{x}), debido a las conocidas propiedades que el potasio tiene sobre la catálisis de los hidrocarburos a baja temperatura y a su utilidad en la desecación de las partículas diesel (el potasio ayuda a reducir la Fracción Orgánica Soluble para permitir una mejor difusión de los gases oxidantes en el lecho de hollines).

Para que todos los hollines acaben con un aditivo activo en su seno, es necesario que el aditivo esté presente en la totalidad del carburante. Para ello, el aditivo se añade al carburante cada vez que se llena el depósito para mantener una concentración en aditivo permanentemente suficiente en el carburante.

La invención se entenderá mejor leyendo la descripción que figura a continuación y que se ofrece haciendo referencia a la única figura adjunta, que esquematiza un motor diesel y su línea de escape, equipados para poner en práctica el procedimiento según la invención.

Tradicionalmente, el motor diesel 1 es alimentado de gasóleo por un sistema de inyección 2 que extrae el gasóleo de un depósito 3. En el ejemplo representado, el motor 1 también comprende un turbocompresor 4 accionado por los gases de escape que circulan por la línea de escape 5. La línea de escape 5 está equipada con un reactor 6 que contiene un catalizador de oxidación y con un filtro de partículas catalizado 7, por ejemplo de tipo cerámico en forma de nido de abeja ya conocido. Opcionalmente, un precatalizador de oxidación 8 precede al catalizador de oxidación propiamente dicho 6. La línea de escape también está equipada con sensores de temperatura y presión que permiten gestionar su funcionamiento. En particular, unos sensores de presión 9, 10 permiten medir la diferencia de presión entre la entrada del catalizador de oxidación 6 y la salida del filtro de partículas 7. Una diferencia de presión relativamente importante significa que el filtro de partículas 7 está obstruido y que se debe activar una operación de regeneración. Un sensor de temperatura 11 permite determinar la temperatura de los gases aguas arriba del filtro de partículas 7.

Según la invención, la instalación también comprende un depósito de aditivo 12 que contiene un aditivo capaz de desempeñar la función de una trampa de NO_{x} (o un compuesto que se transforma en tal aditivo durante la combustión del carburante) y una bomba 13 que permite añadir a voluntad este aditivo al gasóleo contenido en el depósito 3, de manera que dicho aditivo acabe incorporado en el seno de las partículas de hollines emitidas por el motor 1 que quedan atrapadas dentro del filtro de partículas 7.

Las funciones de los diferentes órganos se pueden resumir del siguiente modo:

El catalizador de oxidación 6 activo a baja temperatura (140/150ºC) tiene como función:

- cuando el motor funciona en mezcla pobre:

\bullet

convertir las emisiones de CO y de hidrocarburos del motor en CO_{2},

\bullet

reducir lo máximo posible la Fracción Orgánica Soluble aglomerada a las partículas (hidrocarburos, agua, sulfatos...),

\bullet

oxidar las emisiones de NO en NO_{2},

- cuando el motor funciona en mezcla rica, reducir el contenido de oxígeno de los gases de escape oxidando las fuertes emisiones de hidrocarburos emitidas por el motor.

El filtro de partículas 7 monolítico colocado aguas abajo del catalizador de oxidación 6 capta las partículas de hollines emitidas por el motor 1. Las paredes de salida de los gases de escape están impregnadas con una formulación que permite la reducción de los NO_{x} por el CO en medio rico (tipo: Rh/alúmina o CeZrO_{x}).

El sistema de aditivación del gasóleo 12, 13 permite introducir pequeñas cantidades de aditivo líquido llamado "trampa de NO_{x}" en el depósito de carburante 3. Este aditivo presenta una forma miscible con el gasóleo.

La composición química del aditivo se define para que en la cámara de combustión del motor 1 estén presentes o se formen pequeñas cantidades de un material capaz de adsorber NO_{x} en fase pobre y de restituirlos en forma de NO_{2} en la estructura interna de las partículas de hollines o en el lecho de hollines formado en las paredes porosas del filtro de partículas 7.

Durante el funcionamiento del motor en mezcla pobre, el catalizador o catalizadores de oxidación 6, 8 colocados aguas arriba del filtro de partículas 7 convierten el CO y los hidrocarburos en CO_{2}, y los NO_{x} en NO_{2}; dicho(s) catalizador(es) también contribuye(n) a la reducción de la Fracción Orgánica Soluble de las partículas.

Las partículas se cargan de aditivo trampa de NO_{x} en su recorrido entre la cámara de combustión y el filtro de partículas 7 en el que quedan retenidas. El NO_{2} formado en la cámara de combustión del motor 1 o resultante de la conversión de los NO_{x} en los catalizadores de oxidación 6, 8 es adsorbido parcialmente por el aditivo trampa de NO_{x} contenido en los hollines diesel y en las partículas de carbono accesibles de los hollines diesel.

El proceso de adsorción se produce a partir de la temperatura ambiente en los hollines diesel, y a partir de 180/200ºC en el seno del material trampa de NO_{x} para formar nitratos estables.

Los NO_{x} no adsorbidos por el aditivo contenido en los hollines diesel son tratados por el residuo de aditivo retenido en el filtro de partículas 7 y resultante de la combustión de los hollines (como se describe a continuación). Una vez reducido o descompuesto en fase rica, el residuo de aditivo trampa de NO_{x} recobra una forma de óxido o de carbonato reutilizable en fase pobre para adsorber NO_{x}.

De este modo, el residuo de aditivo, inoportuno para otras aplicaciones cuando se utiliza exclusivamente para oxidar los hollines diesel, resulta útil para la catálisis complementaria de los gases de escape, principalmente para el postratamiento de los NO_{x}.

Por consiguiente, la capacidad de almacenamiento de NO_{x} del residuo de aditivo aumenta a medida que éste se acumula en el filtro de partículas 7. Esto representa una ventaja para el mantenimiento duradero del potencial de eficacia del postratamiento de los NO_{x} de este tipo con catalizador muy sensible al envenenamiento por azufre y a las variaciones térmicas a elevada temperatura (700ºC y más).

El aporte de aditivo por el consumo de carburante permite regenerar la función catálisis de la eliminación de los NO_{x} en continuo y mantenerla eficaz durante todo el tiempo de funcionamiento del motor sin pérdida de rendimiento.

Durante el funcionamiento del motor en mezcla rica, los catalizadores convierten las fuertes emisiones de CO y de hidrocarburos resultantes de la degradación del proceso de combustión para hacer funcionar el motor 1 ligeramente por debajo de la relación estequiométrica aire/carburante.

De este modo, se reúnen las condiciones de atmósfera rica para que los nitratos formados en el seno de los hollines diesel se descompongan y den lugar a NO. La formulación del aditivo permite entonces convertir el NO formado en NO_{2} en el seno del hollín, debido a la presencia de una función OSC.

El paso a mezcla rica está condicionado a un nivel de temperatura mínimo de 250ºC, útil para la reacción del NO_{2} con la parte carbonada de los hollines diesel, a fin de eliminarlos en forma de CO.

La reacción química global de oxidación de los hollines diesel es la siguiente:

(1)C (hollines) + NO_{2} \rightarrow CO + NO

El control motor tiene en cuenta la temperatura de los gases de escape aguas arriba del filtro de partículas 7 proporcionada por el sensor 11 y el nivel de acumulación de hollines en el filtro de partículas 7 proporcionado por los sensores 9, 10 antes de activar el paso a mezcla rica. Si la temperatura es inferior a 250ºC, el control motor pone en práctica una post-inyección de carburante para calentar los gases de escape hasta esta temperatura.

El NO que se desprende de los hollines diesel consumidos según la reacción (1) y el NO resultante de la descomposición de los nitratos formados en el seno del residuo de aditivo son posteriormente convertidos por la impregnación del FAP en los canales de salida. El NO es reducido por el CO resultante de la degradación de la combustión motor y de la combustión de los hollines según (1). Algunos sitios Rh activo/óxidos pueden permitir esta reducción a partir de 200 a 250ºC según la reacción siguiente:

(2)NO + CO \rightarrow N_{2} + CO_{2}

El sistema permite postratar los cuatro contaminantes reglamentados CO/hidrocarburos/NO_{x} y partículas de modo eficaz y duradero debido a su escasa sensibilidad al envenenamiento por azufre, estando la función "trampa de NO_{x}" regenerada en continuo.

El sistema ofrece una mayor tolerancia respecto a la utilización de gasóleo azufrado, aun cuando un pequeño contenido en azufre del gasóleo sea indispensable para obtener una función de oxidación duradera en los catalizadores de oxidación 6, 8.

El hecho de separar las funciones de oxidación del CO y de los hidrocarburos de las del postratamiento de los NO_{x} y de las partículas permite conservar la posibilidad de disponer de dos soportes en el filtro de partículas 7, el primero de baja inercia térmica para poder calentarlo rápidamente después de un arranque en frío y el segundo de fuerte inercia térmica favorable a la combustión de los hollines diesel.

La catálisis del filtro de partículas 7 para el postratamiento de los NO_{x} en sus canales de salida, permite eludir los efectos de obstrucción de la fase catalítica por los residuos de aditivo o los residuos procedentes de la combustión de los aditivos del aceite de lubricación o del gasóleo (Ca(OH)_{2}, MgO/Mg(OH)_{2}, fosfatos...).

La trampa de NO_{x} ofrece una mayor durabilidad de la función de reducción de los NO_{x} debido a que su formulación puede ser del tipo desarrollado en catálisis tres vías de los motores de gasolina, y por lo tanto, estable térmicamente a partir de 1000ºC. Su ubicación en los canales de salida del filtro de partículas 7 no corre el riesgo de perjudicar el mantenimiento de su durabilidad, incluso durante regeneraciones del filtro de partículas 7 incontroladas.

\newpage

Para que los hollines acaben en su seno con una concentración eficaz de aditivo trampa de NO_{x}, este aditivo tiene que estar presente en el carburante constantemente a una concentración suficiente, del orden de 10 ppm en masa. Sin embargo, esta concentración no debe ser demasiado elevada para no provocar una acumulación excesiva de residuos en el filtro de partículas 7, lo cual implicaría una limpieza demasiado frecuente de este último. Para ello, es recomendable (como ya es conocido por lo que respecta a la adición de otros aditivos al carburante) que la bomba de inyección 13 esté pilotada por un computador que ordene la adición del aditivo a partir del depósito 12 cada vez que se llena el depósito de carburante 3. Esta inyección de aditivo se modula en función de la cantidad de carburante añadida, determinada por medio de una varilla graduada, para mantener en el carburante la concentración de aditivo deseada. El depósito de aditivo 12 lo llena el mecánico, por ejemplo durante las operaciones de limpieza del filtro de partículas 7 que generalmente se suelen realizar cada 80.000 a 120.000 km.

Con respecto a los hollines no aditivados o aditivados simplemente con cerio para bajar su temperatura de combustión, la invención permite, por una parte, bajar considerablemente la temperatura a la que se puede iniciar la combustión de los hollines (hacia 250ºC) y, por otra parte, acelerar esta combustión.

De este modo, los hollines aditivados con una mezcla de cerina-zirconio y un material de tipo K_{2}CO_{3} o BaCO_{3} arden a 300ºC en las condiciones de la invención, es decir, con un motor que funciona en balance de riqueza, a una velocidad dos veces superior a la de la combustión de los hollines aditivados con cerio en régimen pobre a 400ºC y ocho veces superior a la de la combustión de hollines no aditivados en régimen pobre.

Huelga decir que la impregnación de la salida del filtro de partículas 7 con una formulación que permite atrapar los NO_{x} no es obligatoria. Sin embargo, es aconsejable para garantizar el respeto de las normas relativas a la emisión de NO_{x}. Asimismo, la presencia de los catalizadores de oxidación 6, 8 más que estrictamente obligatoria, es vivamente aconsejable para reducir las emisiones de hidrocarburos y de CO, y también, como se ha visto, para formar NO_{2} que va a contribuir a la oxidación de los hollines.

La invención ha sido descrita en el marco de su aplicación a la descontaminación de las emisiones de un motor diesel, pero es aplicable a la descontaminación de las emisiones de otros tipos de motores de combustión interna que plantean el problema de la eliminación periódica de los hollines acumulados en un filtro de partículas.

Claims (12)

1. Procedimiento de regeneración periódica de un filtro de partículas (7) en la línea de escape (5) de un motor de combustión interna (1) por combustión de las partículas de hollines que se depositan en él, caracterizado porque al carburante que alimenta dicho motor (1) se le añade un aditivo de tipo trampa de NO_{x}, a una concentración máxima de 10 ppm de manera que dicho aditivo se quede atrapado en el seno de dichos hollines, y porque durante las regeneraciones del filtro de partículas (7), el motor (1) se pilota en balance de riqueza según al menos una alternancia de una fase en mezcla pobre y de una fase en mezcla rica, para conseguir que dicho aditivo adsorba el NO_{2} de los gases de escape durante la fase o fases de mezcla pobre y para que el NO_{2} adsorbido oxide las partículas de hollines durante la fase o fases de mezcla rica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aditivo comprende un material que se transforma en nitrato durante las fases de mezcla pobre.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho material se escoge entre el K_{2}CO_{3}, el BaCO_{3}, transformándose los materiales en K_{2}CO_{3} o BaCO_{3} durante la combustión del carburante y una mezcla de estos compuestos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho aditivo comprende un material con elevada capacidad de restitución de oxígeno.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho material con elevada capacidad de restitución de oxígeno se escoge entre una mezcla de cerina y zirconio y el platino, o una mezcla de esos compuestos.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 3 y 5 en conjunto, caracterizado porque dicho aditivo es una mezcla de K_{2}CO_{3}, de cerina y de zirconio.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque durante las regeneraciones del filtro de partículas, las fases en mezcla pobre duran de 30s a 300s y las fases en mezcla rica duran de 3s a 30s.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho motor (1) es un motor diesel.

9. Dispositivo de descontaminación de los gases de escape procedentes de un motor de combustión interna (1) alimentado por carburante a partir de un depósito (3) del tipo que comprende en la línea de escape (5) un filtro de partículas (7) que recoge las partículas de hollines contenidas por dichos gases, caracterizado porque comprende un depósito (12) que contiene un aditivo de tipo trampa de NO_{x}, unos medios (13) para añadir dicho aditivo al carburante contenido en el depósito (3) y unos medios para pilotar el funcionamiento de dicho motor (1) según una alternancia de fases en mezcla pobre y fases en mezcla rica durante las etapas de regeneración del filtro de partículas (7).

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque dicho filtro de partículas (7) comprende en su salida una porción impregnada con un material de tipo trampa de NO_{x}.

11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la línea de escape comprende al menos un reactor (5, 6) que contiene un catalizador de oxidación aguas arriba del filtro de partículas (7).

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque comprende unos medios para accionar los medios (13) de adición del aditivo al carburante durante el llenado del depósito (3) de carburante, en función de la cantidad de carburante añadida.