BR102015029830A2 - Method of programming a diagnostic event. - Google Patents

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BR102015029830A2
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De Smet Frederik
Ford Kim
Bromham Jim
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Ford Global Technologies, Llc
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Abstract

"método de programação de um evento de diagnóstico". trata-se de um método de programação de um evento de diagnóstico no qual uma previsão da operação futura do veículo motorizado é usada para determinar quando executar o evento de diagnóstico. na situação em que técnicas de diagnóstico alternativas estão disponíveis, o método compreende adicionalmente selecionar a técnica de diagnóstico mais adequada com base na previsão de uso futuro.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “MÉTODO DE PROGRAMAÇÃO DE UM EVENTO DE DIAGNÓSTICO”.
[001] Esta invenção se refere a um veículo motorizado e, em particular, à programação de um evento de diagnóstico durante o uso do veiculo motorizado.
[002] Existem exigências crescente para sobre os fabricantes de veículo motorizado para o monitoramento em tempo real do desempenho de vários sistemas no veículo motorizado e para a indicação quando componentes críticos não estão funcionando corretamente ou sua eficiência operacional falhou em um nível não satisfatório. Um exemplo de tal requisito é o padrão europeu para emissões de exaustão (Euro 6) no qual vários parâmetros de emissão devem ser monitorados.
[003] Por exemplo, é exigido que todos os veículos equipados com um motor a diesel reduzam substancialmente suas emissões de óxidos de nitrogênio de acordo com o padrão Euro 6 e as emissões de carros e outros veículos destinados a serem usados para transporte serão vetados em 80 mg/km e as emissões combinas de hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio de veículos a diesel também devem ser reduzidas para satisfazer o padrão Euro 6 e são vetados em 170 mg/km para carros e outros veículos destinados a serem usados para transporte.
[004] Além de se conformarem aos limites de emissão mencionados acima, os fabricantes de veículos precisam também assegurar que os dispositivos ajustados para controlar a poluição sejam capazes de manter emissões por uma distância de 160.000 km e a conformidade precisa ser verificada por um período de 5 anos ou mais por uma distância de 100.000 km.
[005] Há exigências para: [006] emissões de cano de descarga, incluindo o funcionamento e o desempenho apropriados de sistemas pós-tratamento de exaustão;
[007] sistemas de diagnóstico integrados e o desempenho de dispositivos antipoluição enquanto o veículo está operando; e [008] emissões de dióxido de carbono e consumo de combustível;
[009] No caso de diagnósticos integrados e o desempenho de sistemas antipoluição, essa não é uma tarefa trivial, devido ao fato de existe um grande número de variáveis que afetam o sistema pós-tratamento como, por exemplo, a temperatura do gás de escape, o fluxo volumétrico do gás de escape, oscilações no fluxo volumétrico de gases de exaustão, a razão ar/combustível, oscilações em razão ar/combustível.
[010] Além disso, para algumas funções de diagnóstico, existem grupos ou combinações específicas de condições operacionais que são preferenciais quando se executa um evento de diagnóstico, devido ao fato de que fornecem resultado mais preciso e também permitem melhor discriminação entre equipamentos que estão funcionando corretamente e equipamentos que não estão funcionando de fato ou estão funcionando em um nível em que a respectiva exigência não pode ser satisfeita.
[011] Também há uma demanda, particularmente na Europa, por monitoramento em uso de desempenho de sistemas de emissões e um exemplo disso é a necessidade de se conformar com uma razão de desempenho em uso (IUPR).
[012] A IUPR europeia é definida em termos de um numerador e um denominador e a razão precisa ser maior que 0,336, que é "o limite".
[013] Além disso, a IUPR média para uma frota de veículos precisa ser maior que "o limite" e 50% dos veículos que constituem a frota precisam ter uma IUPR maior que "o limite".
[014] O numerador é incrementado para qualquer ciclo de condução (partida do motor) se as condições do fabricante de veículos para um monitoramento específico forem satisfeitas, isto é, o monitoramento tenha funcionado.
[015] O denominador tem várias exigências: [016] para Filtros de Particulados de Diesel e Catalisadores de Oxidação de Diesel, isso precisa ser incrementado em 1 a cada 800km percorridos;
[017] para outros, uma viagem é definida, e precisa ser incrementada em 1 dentro de 10 segundos se os seguintes forem satisfeitos em um ciclo de condução: a) tempo acumulativo desde a partida do motor é maior que 600s enquanto a altitude do veículo é menor que 2440m e a temperatura ambiente é igual ou maior que -7 °C; b) tempo acumulativo de operação de veículo em mais de 40km/h excede 300s enquanto o veículo está em uma altitude menor que 2440m e a temperatura ambiente é igual ou maior que -7 °C; c) operação de veículo contínua em marcha lenta com o pedal do acelerador liberado e a velocidade do veículo abaixo de 1,6km/h por mais de 30s enquanto o veículo está em uma altitude menor que 2440m e a temperatura ambiente é igual ou maior que -7 °C.
[018] Portanto, em suma, o numerador é acionado por monitoramento bem sucedido e o denominador é definido pela velocidade mínima, marcha lenta e tempo desde a partida do motor. Portanto, é muito importante maximizar o número de eventos de diagnóstico bem sucedido que formam o monitoramento, devido a múltiplos eventos de diagnóstico falhos decorrentes da variabilidade nas condições operacionais do motor durante o período do monitoramento ou condições inadequadas para o monitoramento resultarão na falha da IUPR.
[019] Um objetivo da invenção consiste em fornecer um método para programação de um evento de diagnóstico com a finalidade de otimizar a execução de tal evento de diagnóstico.
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método de programação de um evento de diagnóstico durante o uso de um veículo motorizado que compreende definir um grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico; produzir uma previsão da operação futura do veículo motorizado para o ciclo de condução atual; identificar a partir da previsão da operação futura do veículo motorizado se o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá no ciclo de condução atual e, é esperado que o grupo de condições operacionais ocorra no ciclo de condução atual, executar o evento de diagnóstico quando se prevê que o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá, em que a previsão da operação futura do veículo motorizado é obtida com o uso de um método de previsão de rota comum que compreende as etapas de monitorar a operação do veículo para cada viagem conduzida pelo usuário, armazenar dados coletados a partir do monitoramento e do estabelecimento de padrões comuns de operação dos dados armazenados, comparar um padrão atual de operação do veículo motorizado com os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado e, se o padrão atual de operação do veículo motorizado se conformar a um particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado, usar o particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado para prever a operação futura do veículo motorizado durante o ciclo de condução atual.
[020] O método pode compreender adicionalmente verificar se pelo menos algumas das condições operacionais de um grupo exigidas para a execução bem sucedida do evento de diagnóstico estão presentes antes de prosseguir com o evento de diagnóstico.
[021] Pode haver mais de uma técnica de diagnóstico disponível para executar o evento de diagnóstico, em que cada uma das técnicas de diagnóstico pode ter um respectivo grupo de condições operacionais preferenciais associadas ao mesmo e o método pode compreender adicionalmente usar a previsão da operação futura do veículo motorizado para selecionar uma dentre as técnicas de diagnóstico alternativas para executar o evento de diagnóstico com base em uma comparação da operação prevista futura do veiculo motorizado e as exigências dos diferentes grupos de condições operacionais preferenciais.
[022] O evento de diagnóstico pode ser a verificação do desempenho de um coletor de NOx pobre.
[023] A técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico pode ser uma avaliação de razão de deslizamento de NOx para o coletor de NOx pobre.
Grupo de condições operacionais pode compreender um lambda estável para o período de teste exigido, um lambda indicativo de operação rica e uma temperatura de gás de escape entre 225 °C e 300 °C.
[024] Alternativamente, a técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico pode ser uma avaliação de armazenamento de oxigênio no coletor de NOx pobre.
Nesse caso, o grupo de condições operacionais pode compreender um lambda estável para o período de teste exigido, um lambda indicativo de operação rica e uma temperatura de gás de escape maior que 300 °C.
[025] Ainda como uma outra alternativa, o evento de diagnóstico pode ser a verificação do desempenho de um catalisador de SCR.
[026] Nesse caso, a técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico pode ser o monitoramento de NOx e NH3 a jusante.
[027] A técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico pode ser o monitoramento de NOx e NH3 a jusante por sensores de NOx e NH3 separados.
[028] Alternativamente, a técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico pode ser o monitoramento de NOx e NH3 a jusante por um único sensor de NOx e filtração adequada.
[029] O grupo de condições operacionais pode compreender a dosagem do catalisador de SCR com redutor e o uso de uma taxa de vazão de gás de escape alta.
[030] O grupo de condições operacionais pode compreender adicionalmente o uso de uma temperatura de catalisador de SCR acima de 200 °C.
De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um sistema de diagnóstico integrado de veiculo motorizado para executar, durante o uso do veículo motorizado, um evento de diagnóstico usado para avaliar o desempenho de pelo menos um componente do veículo motorizado, em que o sistema compreende uma unidade de processador eletrônico é operável para armazenar um grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico; produzir uma previsão da operação futura do veiculo motorizado para o ciclo de condução atual; identificar, a partir da previsão da operação futura do veículo motorizado, se o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá no ciclo de condução atual e, é esperado que o grupo de condições operacionais ocorrerá no ciclo de condução atual, executar o evento de diagnóstico quando se prevê que o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá, em que a unidade de processador eletrônico é operável para produzir a previsão da operação futura do veículo motorizado através do monitoramento da operação do veículo para cada viagem conduzida pelo usuário, armazenar dados coletados a partir do monitoramento e do estabelecimento de padrões comuns de operação a partir dos dados armazenados, comparar um padrão atual de operação do veículo motorizado com os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado e, se o padrão atual de operação do veículo motorizado se conformar a um particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado, usar o particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado para prever a operação futura do veículo motorizado durante o ciclo de condução atual.
[031] A unidade de processador eletrônico pode ser adicionalmente operável para verificar se pelo menos algumas das condições operacionais de um grupo exigidas para a execução bem sucedida do evento de diagnóstico estão presentes antes de prosseguir com o evento de diagnóstico.
[032] Pode haver mais de uma técnica de diagnóstico disponível para executar o evento de diagnóstico, em que cada uma das técnicas de diagnóstico pode ter um respectivo grupo de condições operacionais preferenciais associadas ao mesmo e a unidade de processador eletrônico pode ser adicionalmente operável para usar a previsão da operação futura do veículo motorizado para selecionar uma das técnicas de diagnóstico alternativas para executar o evento de diagnóstico com base em uma comparação da operação prevista futura do veículo motorizado e nas exigências dos diferentes grupos de condições operacionais preferenciais.
[033] O pelo menos um componente do veículo motorizado pode ser um dispositivo de emissão de um sistema pós-tratamento de gases de escape.
[034] O dispositivo de emissão de um sistema pós-tratamento de gases de escape pode ser um coletor de NOx pobre.
[035] Alternativamente, o dispositivo de emissão de um sistema pós-tratamento de gases de escape pode ser um catalisador de redutor seletivo.
De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um veículo motorizado que tem um sistema de diagnóstico integrado construído de acordo com o dito segundo aspecto da invenção.
[036] A invenção será descrita agora por meio de exemplo em referência aos desenhos anexos, nos quais: [037] A Figura 1 é um fluxograma de um método para a programação de um evento de diagnóstico de acordo com um primeiro aspecto da invenção;
[038] A Figura 2 é um fluxograma de um método para a previsão da operação futura de um veículo para uso no método mostrado na Figura 1;
[039] A Figura 3 é um diagrama de blocos esquemático de um veículo motorizado de acordo com um terceiro aspecto da invenção que tem um sistema de diagnóstico integrado de acordo com um segundo aspecto da invenção para o monitoramento da operação de um dispositivo pós-tratamento de gás de escape;
[040] A Figura 4 é um gráfico que compara o desvio de NOx com a temperatura para um coletor de NOx pobre que foi termicamente envelhecida em três temperaturas diferente pelo mesmo período de tempo;
[041] A Figura 5 é um gráfico que compara o armazenamento de oxigênio com a temperatura para um coletor de NOx pobre que foi termicamente envelhecida em três temperaturas diferentes pelo mesmo período de tempo;
[042] A Figura 6 é um gráfico de eficiência de conversão de NOx versus a temperatura para um catalisador de redutor seletivo em estados frescos e envelhecidos com condições de volume de espaço alto e baixo; e [043] As Figuras 7a a 7f mostram várias disposições de catalisador de redutor seletivo em um sistema pós-tratamento de gases de escape de um veículo.
[044] Em referência à Figura 1, é mostrado um método de programação de um evento de diagnóstico de acordo com um primeiro aspecto da invenção. O método começa na caixa 10 que é tipicamente um evento com acionamento e, então, se move para a caixa 20 em que um grupo de condições operacionais exigidas para uma execução bem sucedida de pelo menos um evento de monitoramento é definido. Na prática, o grupo de condições operacionais exigidas é normalmente predefinido e armazenado para uso em, por exemplo, um dispositivo de memória localizado no veículo motorizado para uso durante a operação do veículo motorizado. Também será apreciado que mais de um sistema é propenso a exigir monitoramento e, então, vários grupos de condições operacionais serão armazenados para as várias tarefas de monitoramento que devem ser concluídas. Além disso, para algumas tarefas de monitoramento, pode haver mais de uma técnica de diagnóstico disponível e, então, um respectivo grupo de condições operacionais seria armazenado ou salvo para cada uma dessas técnicas de diagnóstico.
[045] A partir da caixa 20, o método avança para a caixa 30 em que uma previsão da operação futura do veículo para o ciclo de condução atual é produzida. Essa é uma etapa progressiva ou recorrente como indicado pela seta 30a que leva de volta para a caixa 30 a partir de um lado de saída da caixa 30.
[046] No caso de uma exigência de monitoramento para um sistema pós-tratamento, a mesma pode compreender produzir uma previsão da operação futura do veículo para o ciclo de condução atual que inclui a operação futura do sistema pós-tratamento em termos de temperatura, fluxos volumétricos, estado do sistema pós-tratamento como carga de NOx para um LNT, carga de NH3 para um SCR ou programação de purga para um LNT.
[047] Um método para produzir tal previsão consiste no uso de um método de previsão de rota comum (CRPM). Um exemplo de tal CRPM é descrito doravante no presente documento em relação à Figura 2. Um CRPM usa conhecimento da operação do veículo quando o mesmo percorreu por último uma rota comumente seguida para prever a operação futura do veículo após ter sido estabelecido que o mesmo está em tal rota comum.
[048] Então, a partir da caixa 30, o método avança para a caixa 40 em que a previsão do uso futuro do veículo é comparada com o grupo ou grupos de condições operacionais definido na caixa 20 para observar se o uso futuro previsto do veículo fornece um ou mais períodos de operação, nos quais se prevê que um grupo de condições operacionais exigidas está presente.
[049] Na caixa 50, testa-se se é esperado que um ou mais grupos de condições operacionais estejam presentes no ciclo de condução atual. Isso podería compreender a verificação para observar se existe um número suficiente de grupos exigido para que ocorram eventos de diagnóstico potencialmente bem sucedidos no ciclo de condução atual com base na rota prevista para satisfazer uma exigência por monitoramento.
[050] Se for esperado que um grupo ou um número exigido de grupos de condições operacionais esteja presente, o respectivo evento de diagnóstico é programado para ocorrer quando se prevê que o grupo de condições operacionais exigido ocorrerá. O método, então, avança da caixa 50 através da caixa 60 para a caixa 70 em que o evento de diagnóstico é executado e o resultado do monitoramento é registrado. Em alguns casos, o resultado é armazenado para uso adicional na verificação do desempenho do sistema que é monitorado por um período de tempo estendido e, em outros casos, o registro do resultado pode ser a notificação sobre se o sistema monitorado falhou ou passou por um critério predefinido. Em tal caso, uma falha podería ser indicada para um usuário do veículo, por exemplo, através do uso de um visor alfanumérico ou através da iluminação de uma lâmpada de aviso como uma MIL.
[051] Em referência novamente à caixa 60, essa é uma etapa do método adicional que pode estar presente em algumas modalidades do método. Na caixa 60, é confirmado ou verificado se pelo menos algumas das condições operacionais previstas estão realmente presentes antes de o evento de diagnóstico ter começado. Isso serve para impedir um número excessivo de eventos de diagnóstico falhos originários de erros na previsão de operação futura do veículo em vez de problemas reais com o evento de diagnóstico. Por exemplo, para alguns eventos de diagnóstico, é necessário que os gases de exaustão sejam ricos em estequiometria para que o teste de diagnóstico seja executado com sucesso, portanto, se, por alguma razão, o motor não estiver operando quando se prevê que o mesmo está executando o teste de diagnóstico sem propósito. Isso é importante se forem impostos limites sobre o número ou a frequência de eventos de diagnóstico que podem ser falhos em um período de tempo ou distância percorrida predefinida. Será apreciado que, na prática, as operações de diagnóstico operam passivamente em segundo plano com a finalidade de verificar continuamente as condições de entrada para cada monitor.
[052] A partir da caixa 70, o método avança para a caixa 80 para verificar se um evento sem acionamento ocorreu e, se um evento sem acionamento tiver ocorrido, o método avança para a caixa 99 onde o mesmo termina. Se nenhum evento sem acionamento tiver ocorrido quando verificado na caixa 80, o método retorna da caixa 80 para a caixa 40. Isso se deve ao fato de que, enquanto o veículo está operando o método se atualiza continuamente caso haja oportunidades para conduzir os eventos de diagnóstico exigidos.
[053] Em referência novamente à caixa 50, se for indicado que não existem oportunidades ou oportunidades não suficientes para executar um evento de diagnóstico exigido, o método avança da caixa 50 para a caixa 52 onde é verificado para observar se é possível adaptar o evento de diagnóstico ou a operação do veículo de alguma maneira com a finalidade de facilitar o monitoramento.
[054] Se for possível adaptar um desses, então, o método retorna para a caixa 50 com condições de entrada adaptadas para o monitoramento, permitindo assim que o monitoramento ocorra como indicado pela seta de "Programação adaptada" retornando da caixa 52 para a caixa 50.
[055] Entretanto, se não for possível adaptar o evento de diagnóstico ou a operação do veiculo, um método alternativo precisa ser usado para programar o evento de diagnóstico e o método avança para a caixa 55 como indicado pela seta "Programação não adaptada" conduzindo da caixa 52 para a caixa 55. Será apreciado que, em alguns casos, não é necessário executar um evento de diagnóstico durante cada ciclo de condução e, na caixa 55, algum outro método para decidir quando executar o respectivo evento de diagnóstico precisaria ser usado ou o evento de diagnóstico poderia ser atrasado até o próximo ciclo de condução. Em cada caso, o método, então, avança da caixa 55 para a caixa 80. Na caixa 80, é verificado se um evento sem acionamento ocorreu e, se um evento sem acionamento tiver ocorrido, o método avança para a caixa 99 onde termina. Se nenhum evento sem acionamento tiver ocorrido quando verificado na caixa 80, o método retorna da caixa 80 para a caixa 40 para se atualizar caso haja oportunidades para conduzir os eventos de diagnóstico exigidos.
[056] Portanto, em suma, através do uso de uma previsão da operação futura de um veículo, o método programa um evento de diagnóstico de modo que o mesmo ocorra quando a operação do veículo é mais bem adequada para conduzir o monitoramento e sendo mais provável de resultar em uma conclusão bem sucedida do evento de diagnóstico.
[057] Em referência à Figura 2, é mostrado um método previsor de rota comum (CRPM) 100 para uso na previsão da operação futura de um veiculo como exigido na caixa 30 da Figura 1.
[058] O método começa na caixa 105 que é tipicamente um evento com acionamento e, então, avança para a caixa 115 onde a operação do veículo é monitorada para cada viagem conduzida por um usuário do veículo. Os vários parâmetros monitorados são aqueles úteis tanto para reconhecer que uma rota particular está sendo seguida quanto para uso na determinação de quando a otimização da operação do veiculo para propósitos de monitoramento estará presente em ponto posterior na viagem atual.
[059] Uma viagem, como citado na presente invenção, é um único ciclo de condução. Um ciclo de condução pode compreender um período que se inicia com um evento com acionamento e termina com um evento sem acionamento ou inicia quando o veículo se move em uma direção dianteira após um evento com acionamento e termina quando o veículo para seguido por um evento sem acionamento.
[060] Os parâmetros monitorados podem ser divididos em: a) parâmetros de veículo como, por exemplo e sem limitação, velocidade de motor, velocidade de veículo, torque de motor, relação de transmissão; e b) parâmetros de entrada de usuário como, por exemplo e sem limitação, posição de pedal do acelerador, taxa de mudança de pedal do acelerador, posição de pedal de freio, posição de seletor de engrenagem, posição rotacional de volante, taxa de mudança de posição de volante.
[061] Esses parâmetros são mencionados em relação a uma linha do tempo para uma viagem como o time que decorreu desde a ocorrência de um evento com acionamento, o tempo que decorreu desde que a ocorrência de um movimento inicial do veículo é captada após um evento com acionamento ou em relação a uma medição de distância percorrida como a distância percorrida pelo veículo após um evento com acionamento.
[062] A partir da caixa 115 o método avança para a caixa 120 onde as informações coletadas do monitoramento são armazenadas em uma memória. Será apreciado que as informações são armazenadas em tempo real e, então, as operações mencionadas nas caixas 115 e 120 estão operando concomitantemente. Será apreciado que as informações coletadas pelo monitoramento poderíam ser armazenadas como um registro contínuo do parâmetro durante todo o ciclo de condução ou poderíam ser armazenadas capturas de tela do parâmetro armazenado quando um evento com ou sem acionamento predefinido ocorrer. Por exemplo e sem limitação, em qualquer momento em que uma mudança de engrenagem ocorrer, todos os parâmetros poderíam ser registrados por um período de tempo após a mudança de engrenagem.
[063] O método avança da caixa 120 para a caixa 125 onde "padrões comuns" de operação de veículo são estabelecidos. A maioria dos motoristas tem inúmeras rotas que são usadas pelos mesmos frequentemente e essas rotas são mencionadas na presente invenção como "rotas comuns". Por exemplo e sem limitação, a rota de casa para o trabalho, a rota do trabalho para casa, a rota de casa para um supermercado, a rota de casa para a escola de uma criança, a rota de casa para um ginásio esportivo como uma academia de ginástica, piscina, clube de golfe, clube de futebol e muitas outras rotas regularmente seguidas.
[064] Quando se conduz ao longo de tal rota comum, o veículo operará de uma maneira similar cada vez que seguir a rota, e o comportamento característico do veículo, se registrado e reconhecido, poderá ser usado para prever a operação futura do veículo.
[065] Por exemplo e sem limitação, se na rota para o trabalho o veículo precisar transpor um trevo (rotatória) após aproximadamente dois minutos da partida inicial do estado parado seguido pela aceleração em uma autoestrada, então, a combinação resultante do parâmetro de veículo e do parâmetro de usuário é usada para identificar a rota que o veículo está atualmente seguindo.
[066] Portanto, através da análise dos dados armazenados de viagens anteriores, uma biblioteca de rotas comuns pode ser constituída. Por exemplo e sem limitação, se os recursos operacionais característicos de uma rota ocorrerem por mais de um número de vezes predefinido dentro de um período de tempo predefinido, a rota pode ser classificada como uma rota comum.
[067] Como uma alternativa, quando se conduz por uma rota pelo menos uma vez, a mesma é adicionada à biblioteca de rotas comuns e a biblioteca de rotas comuns é classificada com base em sua frequência de uso com rotas não repetidas em um período de tempo predefinido que são deletadas.
[068] A partir da caixa 125, o método avança para a caixa 130 onde a rota na qual atualmente se conduz é comparada com as rotas comuns armazenadas na biblioteca e se for concluído que uma ou mais combinações características de parâmetros que ocorreram no ciclo de condução atual estão presentes em uma das rotas comuns, então, considera-se que o veiculo esteja seguindo aquela rota comum particular e o método avança para a caixa 140 onde a rota comum armazenada é usada para prever a operação futura do veículo. Por exemplo, se após um minuto da partida inicial após um evento com acionamento ou 0,5Km da origem de percurso para a viagem atual for estabelecido que o veículo está seguindo uma rota particular dentre as rotas comuns armazenadas na caixa 130, então, na caixa 140, uma previsão de operação futura de veículo para a parte restante da rota pode ser prevista. Essas informações podem, então, ser usadas para fornecer uma previsão de se existem boas oportunidades para executar quaisquer testes de diagnóstico exigidos.
[069] O método, então, avança da caixa 140 para a caixa 199 onde termina quando um evento sem acionamento ocorre.
[070] Se o veículo 1 desviar da rota comum, o uso da previsão futura fornecida na caixa 140 não é possível e, então, em tal caso, o método se ramifica da caixa 130 para a caixa 135 onde a rota atual é armazenada para referência futura e, então, avança para a caixa 199 onde termina quando ocorre um evento sem acionamento. Em alguns casos, um método alternativo para prever o uso futuro do veículo podería ser fornecido se o teste na caixa 130 for falho.
[071] Será apreciado que os parâmetros usados para identificar se um veículo está seguindo uma rota comum e, por conseguinte, os parâmetros usados para definir as características da rota comum não precisam ser iguais aos parâmetros dos quais se exige conhecimento a fim de aprimorar uma função particular do veículo. Por exemplo, uma comparação de posição de volante versus tempo ou distância percorrida e relação de transmissão versus tempo ou distância percorrida podería ser usada para estabelecer a correlação entre uma rota atual e uma das rotas comuns armazenadas, mas as informações exigidas no futuro poderíam ser velocidade de veículo e posição de pedal do acelerador que são também salvas, mas não são usadas para estabelecer se a rota atual é uma rota comum. Por exemplo e sem limitação, através do uso da posição de volante e da relação de transmissão, pode ser estabelecido que o veículo está atualmente em uma rota comum e localizar onde na rota comum o veículo está localizado. Com o uso dessas informações, a velocidade de veículo e a posição de pedal do acelerador podem ser analisadas para a operação futura prevista do veículo para a viagem atual com a finalidade de localizar um ponto no tempo ou distância da origem de percurso onde se espera que o veículo desacelere por um período de tempo significativo com o pedal do acelerador não sendo aplicado para uso na programação de um evento de diagnóstico para avaliar a eficiência de um sistema de recuperação de energia.
[072] Em referência particular à Figura 3, é mostrado um veículo 1 que, nesse caso, é um veículo motorizado que tem um motor de combustão interna E.
[073] O veículo 1 inclui o motor Έ", um sistema pós-tratamento de gases de escape que inclui um coletor de NOx pobre “LNT” para o motor E, sensores Lambda a montante e a jusante 5 e 6, um sistema de processamento eletrônico (EPS) 2, um monitoramento de veículo 3 para fornecer informações para o EPS 2 a respeito de inúmeros parâmetros de veículo (V1—Vn) como, por exemplo e sem limitação, velocidade de motor, velocidade de veículo, torque de motor, relação de transmissão e um monitoramento de usuário 4 para fornecer informações para o EPS 2 a respeito de inúmeros parâmetros de usuário (U1 — Un) como, por exemplo e sem limitação, posição de pedal do acelerador, taxa de mudança de pedal do acelerador, posição de pedal de freio, posição de seletor de engrenagem, posição rotacional de direção e taxa de mudança de volante, uma entrada indicativa da operação futura do veículo 1 a partir de um previsor de rota 7 e um indicador de aviso na forma de uma lâmpada indicadora de mau funcionamento “MIL".
[074] O monitoramento de veículo 3 e o monitoramento de usuário 4 usam entradas de sensores que muitas vezes já estão presentes em um veículo moderno a fim de operar eficientemente o motor E do veículo 1, controlar emissões de exaustão do motor E do veículo 1 ou parar e iniciar automaticamente o motor E do veículo 1. Por exemplo e sem limitação, no caso dos parâmetros de veículo, esses podem ser monitorados com o uso de um sensor de velocidade de motor, um sensor de velocidade de veículo, um sensor indicativo de torque demandado, um sensor de fluxo de ar de massa e outros sensores similares usados para fornecer sinais indicativos do estado dinâmico do veículo ou partes operacionais do veículo como o motor, a caixa de engrenagens. No caso dos parâmetros de usuário, esses podem ser monitorados com o uso de um sensor de pedal do acelerador, um sensor de pedal de freio, um sensor de pedal de embreagem, um sensor de seletor de engrenagem, um sensor de posição rotacional de volante e outros sensores similares usados para fornecer sinais indicativos de entradas do condutor.
[075] Será apreciado que os sensores reais usados serão dependentes da construção específica do veículo usado e que não é necessário que todos os sensores supracitados sejam usados. Adicionalmente, em algumas modalidades, sensores adicionais não mencionados acima poderíam ser alternativa ou adicionalmente usados. O EPS 2 inclui inúmeras memórias "M1", "M2", uma unidade de processamento central "CPU", um monitoramento de diagnósticos integrado "OBD" e um temporizador "T". Será apreciado que o EPS 2 é mostrado esquematicamente e não pretende representar um sistema de processamento eletrônico real.
[076] A memória M1 é usada nesse caso para armazenar um grupo de condições operacionais exigidas para uma primeira técnica de diagnóstico e a memória M2 é usada nesse caso para armazenar um grupo de condições operacionais exigidas para uma segunda técnica de diagnóstico.
[077] O monitoramento de diagnósticos integrado OBD é disposto para executar eventos de diagnóstico especificados quando exigidos e para avaliar se o evento de diagnóstico indica que um critério operacional exigido foi satisfeito. O critério operacional dependerá do evento de diagnóstico que ocorre, mas poderia ser, por exemplo, se o coletor de NOx pobre LNT está funcionando para uma eficiência operacional exigida ou se exige substituição.
[078] O EPS 2 e, em particular, a CPU são dispostos para usar os grupos de condições operacionais armazenados e as informações do previsor de rota 7 para identificar, a partir da previsão da operação futura do veículo 1, se existem uma ou mais oportunidades para conduzir um evento de diagnóstico exigido e, se existir tal oportunidade, para programar o monitoramento de diagnóstico integrado OBD para conduzir o monitoramento exigido e avaliar se um critério exigido como um padrão de emissão foi satisfeito. Portanto, o EPS 2 executa o método mostrado e descrito na Figura 1.
[079] No caso do exemplo mostrado na Figura 3, o sistema de diagnóstico integrado na forma do EPS 2 e o monitoramento de diagnóstico integrado OBD são operáveis durante o uso do veículo motorizado 1 para executar um evento de diagnóstico usado para avaliar o desempenho de um componente de um sistema pós-tratamento de gases de escape do veículo motorizado 1 como o coletor de NOx pobre LNT.
[080] O EPS 2 é, como anteriormente descrito, operáve! para armazenar um grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico e produzir uma previsão da operação futura do veículo motorizado para o ciclo de condução atual.
[081] A partir da previsão da operação futura do veículo motorizado 1, o EPS 2 determina ou identifica se o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá no ciclo de condução atual. É esperado que o grupo de condições operacionais ocorrerá no ciclo de condução atual, então, o EPS 2 ou, mais precisamente, o monitoramento de diagnóstico integrado OBD executa o evento de diagnóstico quando se prevê que o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá.
[082] Em algumas modalidades da invenção, o EPS 2 é adicionalmente operável para verificar se pelo menos algumas das condições operacionais do grupo exigidas para a execução bem sucedida do evento de diagnóstico estão presentes antes de prosseguir com o evento de diagnóstico.
[083] Se houver mais de uma técnica de diagnóstico disponível para executar o evento de diagnóstico e cada uma das técnicas de diagnóstico tiver um respectivo grupo de condições operacionais preferenciais associadas ao mesmo, o EPS 2 é adicionalmente operável para usar a previsão da operação futura do veículo motorizado para selecionar uma das técnicas de diagnóstico alternativas para executar o evento de diagnóstico com base em uma comparação da operação prevista futura do veículo motorizado e das exigências dos diferentes grupos de condições operacionais preferenciais. Ou seja, a previsão da operação futura do veiculo 1 pode indicar que um dos dois eventos de diagnóstico está propenso a ocorrer, mas que é improvável que o outro ocorra ou que existem mais oportunidades de usar uma ou outra técnica de diagnóstico.
[084] Se o resultado do monitoramento afirmar que um critério exigido foi satisfeito, então, nenhuma ação adicional é tomada e o veículo continua a operar até que o próximo de diagnóstico programado seja executado. Entretanto, se o resultado do monitoramento afirmar que o critério exigido não foi satisfeito, então, isso pode ser indicado para um usuário do veículo por qualquer meio conveniente e/ou ser registrado para análise posterior quando, por exemplo, o veículo 1 é o próximo a passar por manutenção. No caso de uma falha de emissão de exaustão, o EPS 2 é normalmente operável através do monitoramento de diagnóstico integrado OBD para avisar o usuário do veículo 1 sobre essa falha através da iluminação da lâmpada indicadora de mau funcionamento MIL.
[085] Um exemplo de como o método de programação de um evento de diagnóstico pode ser usado com benefício em relação a um coletor de NOx pobre como o coletor de NOx pobre LNT mostrada na Figura 3 é descrito doravante na presente invenção.
[086] Existem muitos métodos para avaliar o desempenho de um coletor de NOx pobre durante a operação pobre do motor ou durante a operação rica do motor.
[087] Durante a operação pobre do motor, o armazenamento de NOx pode ser estimado e essa técnica de diagnóstico exige sensores de NOx a montante e a jusante do coletor de NOx pobre LNT.
[088] Durante a operação rica do motor, a produção de liberação de NOx pode ser monitorada exigindo novamente sensores de NOx. Outras alternativas são o monitoramento da quantidade de HC e CO suprida para o coletor de NOx pobre LNT e a comparação de quanto é convertido no coletor de NOx pobre ou está sendo desviado através do coletor de NOx pobre LNT ou o monitoramento da capacidade de armazenamento de oxigênio do coletor de NOx pobre LNT.
[089] Essas últimas técnicas de diagnóstico têm a vantagem de que exigem apenas sensores lambda que são muito menos dispendiosos que os sensores de NOx.
[090] Todos esses métodos são considerados fenômenos pois são fortemente influenciados por temperatura e fluxo volumétrico de gás de escape através de um coletor de NOx pobre e, algumas vezes, também o armazenamento de NOx de um coletor de NOx pobre LNT.
[091] Para métodos de monitoramento que usam sensores Lambda, é importante controlar o lambda (razão ar/combustível) do gás de escape que sai do motor e isso é fortemente influenciado por dinâmicas de perfil de condução.
[092] Portanto, o uso de rota previsão para prever a operação futura do veículo e, então, a operação do motor, permite que seja feita uma estimativa de temperatura de gás de escape futura, fluxo volumétrico de gás de escape e, em alguns casos, capacidade de armazenamento de NOx do coletor de NOx pobre LNT junto com a possibilidade de avaliar antecipadamente quando há uma alta probabilidade de alcançar um lambda estável durante o monitoramento. Portanto, em vez de monitorar em uma janela ampla de temperatura, o fluxo volumétrico de gás de escape, o evento de diagnóstico pode ser programado, com base nas informações fornecidas a partir da rota previsão, seja disparado em uma janela mais estreita quando temperaturas, fluxos volumétricos de gás de escape e Lambda ideais estiverem presentes. Isso aumenta consideravelmente a probabilidade de o evento de monitoramento ser bem sucedido e também aprimora a precisão ou a qualidade do evento de diagnóstico reduzindo, por meio disso, o número de eventos de diagnóstico falhos.
[093] Em referência à Figura 4, é fornecido um gráfico que mostra o efeito de envelhecimento por temperatura em razão de deslizamento de redutor versus temperatura de gás de escape para três diferentes estágios envelhecidos de LNT, a saber, envelhecidos em forno por 10 h a 650, 850 e 950 °C. O coletor de NOx pobre envelhecida em forno por 650 °C/10 h é quase nova e o coletor de NOx pobre envelhecida em forno por 950 °C/10 h é adotada como a amostra-limite de OBD nesse caso.
[094] Pode ser observado que as três relações de razão de deslizamento/temperatura de gás de escape convergem notadamente conforme a temperatura cai abaixo de 250 °C e também quando a temperatura aumenta acima de 300 °C. Entretanto, entre cerca de 200 °C e 300 °C, há uma grande diferença entre as três relações.
[095] Portanto, pode ser formulado um grupo de condições operacionais que são propensas a resultar em um alto grau de sucesso se o monitoramento for conduzido quando esse grupo de condições está presente.
[096] Por exemplo, o grupo de condições operacionais exigidas para avaliar a razão de deslizamento podería ser definido como: a) um lambda estável para período de teste exigido (tipicamente na faixa de 3 a 5 segundos); e b) um lambda indicativo de operação rica (Lambda <1,0); e c) uma temperatura de gás de escape entre 225 °C e 300 °C.
[097] Se essas três condições operacionais que formam o grupo de condições operacionais para um evento de diagnóstico de razão de deslizamento forem previstas como presentes em um ponto futuro em tempo ou uma distância futura percorrida, então, o evento de diagnóstico é programado para aquele ponto em tempo ou aquela distância percorrida. Isso fornece a melhor oportunidade para conduzir ou executar o evento de diagnóstico e, por meio disso, reduz a probabilidade de o evento de diagnóstico ser desnecessariamente falho devido a condições de teste deficientes.
[098] Ademais, através do uso da faixa de temperatura proposta, é mais fácil discriminar entre um coletor de NOx pobre LNT que foi envelhecida a 850 °C e uma que foi envelhecida a 650 °C. Isso pode ser importante se, por exemplo, for provável que um coletor de NOx pobre LNT envelhecida a 850 °C resulte na falha do evento de diagnóstico enquanto que é provável que um coletor de NOx pobre LNT envelhecida a 650 °C resulte na aprovação do evento de diagnóstico. Isso se deve ao fato de que, se a temperatura na qual o evento de diagnóstico ocorre não estiver dentro da faixa de temperatura ideal, seria possível que um coletor de NOx pobre envelhecida a 650 °C fosse falha através do erro para uma para um coletor de NOx pobre envelhecida a 850 °C apesar de o coletor de NOx pobre envelhecida a 650 °C ainda ter vida útil. Por exemplo, quando a temperatura de gás de escape é aproximadamente 400 °C, há pouca diferença na razão de deslizamento entre o coletor de NOx pobre envelhecida a 650 °C e o coletor de NOx pobre LNT envelhecida a 850 °C.
[099] A razão de deslizamento de redutor pode ser calculada com o uso das seguintes equações e as saídas dos sensores lambda 5, 6 localizados a montante e a jusante do coletor de NOx pobre LNT. A — B : Redutores consumidos (f(02 armazenado, NOx armazenado)) B — · Razão de desvio de redutor A
[100] onde:- [101] Maf(t) é fluxo de ar de massa;
[102] AFst é razão estequiométrica ar/combustível;
[103] A1 é o Lambda a montante dao coletor de NOx pobre;
[104] A2 é o Lambda a jusante do coletor de NOx pobre;
[105] tA >1 é o ponto de tempo onde lambda a montante se torna pobre de modo que o lambda a montante >1; e [106] tA <1 é o ponto de tempo onde lambda a jusante se torna pobre de modo que lambda a jusante >1.
[107] Portanto, enquanto ainda é satisfeito o IUPR legal, é possível aumentar a robustez do monitoramento e também, nesse caso, se pode separar os estados de envelhecimento que estão mais próximos entre si se existirem temperaturas de gás de escape inapropriadas, durante o monitoramento.
[108] Em referência à Figura 5, é fornecido um gráfico que mostra o efeito de envelhecimento por temperatura em armazenamento de oxigênio versus temperatura de gás de escape para três estados envelhecidos de LNT diferentes. Pode ser observado que as três relações divergem notadamente conforme a temperatura aumenta. Portanto, nesse caso, é mais fácil discriminar entre os vários estados envelhecidos em temperaturas superiores que em temperaturas inferiores.
[109] Portanto, como antes, pode ser formulado um grupo de condições operacionais que são propensos a resultar em um grau alto se o monitoramento depender da condução de armazenamento de oxigênio quando esse grupo de condições está presente.
[110] Por exemplo, o grupo de condições operacionais exigidas para avaliar o armazenamento de oxigênio do coletor de NOx pobre podería ser definido como:- um lambda estável para um período de teste exigido de aproximadamente 3 a 5 segundos; e um lambda indicativo de operação rica (Lambda <1,0); e uma temperatura de gás de escape maior que 300 °C.
[111] Se essas três condições operacionais que formam o grupo de condições operacionais para um evento de diagnóstico de armazenamento de Oxigênio forem previstas como presentes em um ponto futuro em tempo ou uma distância futura percorrida, então, o evento de diagnóstico é programado para aquele ponto em tempo ou aquela distância percorrida. Isso fornece a melhor oportunidade para conduzir ou executar o evento de diagnóstico e, por meio disso, reduz a probabilidade de o evento de diagnóstico ser desnecessariamente falho devido a condições de teste deficientes.
[112] Ademais, através do uso da faixa de temperatura proposta maior que 300 °C, é mais fácil discriminar entre um coletor de NOx pobre LNT que foi envelhecida a 850 °C e uma que foi envelhecida a 650°C. Isso pode ser importante se, por exemplo, um coletor de NOx pobre LNT envelhecida a 850 °C for propensa a resultar no evento de diagnóstico sendo falho, enquanto que um coletor de NOx pobre LNT envelhecida a 650 °C é propensa a resultar no evento de diagnóstico sendo aprovado.
[113] A capacidade de armazenamento de oxigênio do coletor de NOx pobre LNT pode ser calculada com o uso da seguinte equação e as saídas dos sensores lambda 5, 6 localizados a montante e a jusante do coletor de NOx pobre LNT.
[114] em que: [115] A1 é Lambda a montante do coletor de NOx pobre;
[116] A2 é o Lambda a jusante do coletor de NOx pobre;
[117] tA1 >1 é o ponto de tempo onde lambda a montante se torna pobre de modo que lambda a montante >1; e [118] tA2 <1 é o ponto de tempo onde lambda a jusante se torna pobre de modo que lambda a jusante >1.
[119] Portanto, através do uso de um método de programação de um evento de diagnóstico, de acordo com essa invenção, que usa a técnica de diagnóstico de razão de deslizamento ou a técnica de armazenamento de oxigênio, o número de eventos de diagnóstico falhos pode ser reduzido, a precisão do evento de diagnóstico pode ser aumentada e, nesse caso, uma melhor discriminação pode ser feita entre as capturas de NOx pobres de envelhecimento térmico diferente.
[120] Será apreciado que ambas as técnicas de diagnóstico poderíam estar disponíveis em um único veículo através da programação apropriada do EPS 2 e do monitoramento de diagnóstico integrado OBD. Com tal disposição, pode ser fornecida maior flexibilidade de diagnóstico, devido ao fato de que existem dois grupos separados de condições operacionais que podem ser comparados com a operação prevista futura do veículo 1.
[121] Por exemplo, se a temperatura de gás de escape for prevista como sendo acima de 300 °C no tempo “X” e espera-se que as outras condições operacionais exigidas são também estejam presentes, então, o armazenamento de oxigênio podería ser programado como o evento de diagnóstico ocorrendo no tempo “X”. Enquanto que, se a temperatura de gás de escape durante o ciclo de condução atual não for prevista como acima de 260 °C, então, um evento de diagnóstico com base na razão de deslizamento pode ser programado para ocorrer quando as outras condições operacionais exigidas estiverem presentes.
[122] Entretanto, será apreciado que a invenção não é limitada ao uso de duas técnicas de diagnóstico diferentes nem é limitada às técnicas de diagnóstico específicas descritas que são fornecidas apernas por meio de exemplo.
[123] Como anteriormente mencionado, uma maneira preferencial de monitorar o desempenho de um coletor de NOx pobre de uma maneira com boa relação custo-benefício é baseada na captação de lambda durante uma operação rica do motor como um evento de regeneração. Um sensor Lambda é de uma perspectiva de custo bem mais benéfica em comparação com o uso de um sensor de NOx. O monitoramento com sensores lambda usualmente exige que o monitoramento ocorra durante um período de operação rica do coletor de NOx pobre e essa operação rica precisa ser alcançada e mantida por pelo menos alguns segundos a fim de ser bem sucedida. O sucesso de monitoramento de captação de lambda é seriamente afetado pela condução agressiva ou grandes variações em torque exigido, e tal operação de motor muitas vezes resultará em uma interrupção precoce do monitoramento com nenhuma possibilidade de receber uma indicação do estado atual do coletor de NOx pobre. O uso de previsão de rota permite que um tempo adequado para monitorar o estado do coletor de NOx pobre seja selecionado e que o monitoramento seja programado para o tempo em que as condições ideais para o monitoramento estão presentes. Isso tem a vantagem de que o monitoramento de OBD é menos restritivo no NOx que deixa o motor permitido máximo e um limite de NOx que deixa o motor superior que leva potencialmente a um beneficio de C02. Além disso, o uso de um método de programação de um evento de diagnóstico, de acordo com a invenção, reduz a porcentagem estatística de falsas detecções de capturas de NOx pobre falhas que são, de fato, saudáveis e, ao mesmo tempo, reduz o risco de não detectar um coletor de NOx pobre falha.
[124] Um segundo exemplo do uso do método de programação de um evento de diagnóstico aborda a dificuldade de monitoramento de um catalisador de redutor seletivo (SCR) em um sistema pós-tratamento de um motor de combustão interna como exigido pela legislação. Como anteriormente mencionado, todos os métodos de monitoramento precisam estar de acordo com a IUPR que especifica um nível mínimo para monitoramento de eventos durante a condução real do cliente.
[125] Um SCR armazena NH3 que, então, converte NOx e, para sistemas de SCR ativos, ο NH3 é injetado através de um sistema de dosagem de ureia a montante.
[126] O SCR pode ser montado em qualquer parte na linha de exaustão, por exemplo, acoplado ou sob o assoalho. Quando mais perto o SCR for montado no motor e menos dispositivos pós-tratamento entre o motor e o SCR, mais direta será a relação entre sua temperatura e as mudanças em condições operacionais do motor.
[127] As Figuras 7a a 7f mostram diversas localizações alternativas para um SCR. As seguintes referências são usadas nas Figuras 7a a 7f: [128] E = motor de combustão interna de queima pobre (motor a diesel);
[129] DOC = Catalisador de Oxidação de Diesel;
[130] DPF = Filtro de Particulado de Diesel;
[131] SCR = Catalisador de Redutor Seletivo;
[132] SDPF = SCR e DPF Combinados [133] Em todos os casos, o SCR é disposto a jusante do motor E com a finalidade de receber gás de escape do mesmo.
[134] A dificuldade é que o comportamento de um catalisador de SCR e seu desempenho é dependente de suas condições operacionais, principalmente, da temperatura do catalisador e a velocidade espacial.
[135] Por definição, a velocidade espacial (SV) pode ser expressa matematicamente como SV ξ uo/V.
[136] em que:- [137] uo representa a taxa de vazão volumétrica dos reagentes que entram em um reator; e [138] V representa o volume do próprio reator.
[139] Ou seja, a velocidade espacial se refere ao cociente da taxa de vazão volumétrica entrante dos reagentes dividido pelo volume de reator ou pelo volume do leito de catalisador. Devido ao fato de que V é uma constante para um sistema pós-tratamento particular, então, o aumento da taxa de vazão de gás de escape através do aumentará a velocidade espacial.
[140] A capacidade de separar diferentes estados de envelhecimento de catalisador não é uniforme por toda a faixa de todas as condições operacionais ou há uma janela estreita de condições operacionais onde a separação máxima é alcançada.
[141] Tipicamente, as condições de entrada de monitoramento são estabelecidas para limitar a detecção a uma janela de condições operacionais onde a boa separação pode ser alcançada.
[142] Um método usado para monitorar um catalisador de SCR consiste na observação do sinal de um sensor de NOx localizado a jusante do SCR em determinadas condições de entrada de monitoramento. Um sensor de NOx mede NOx, mas também mede quase 1 para 1 uma concentração de NH3. Então, a saída do sensor de NOx é realmente (NOx+NH3). Através do uso de algoritmos de filtração, é possível avaliar o sinal de sensor de NOx e determinar se NOx ou NH3 foi medido. Alternativamente, NOx e NH3 separados podem ser usados.
[143] Um SCR fresco ou novo é projetado para ter um desvio de NH3 baixo enquanto se obtém a conversão máxima de NOx. Entretanto, durante o uso, o SCR envelhecerá e, como um resultado, a conversão de NOx diminuirá para o mesmo carregamento de NH3 no SCR ou o desvio de NH3 aumentará para um carregamento de NH3 aumentado para agir contra a eficiência de conversão de NOx diminuída.
[144] Portanto, para um SCR envelhecido, a soma de desvio de NOx+NH3 aumentará para uma determinada condição operacional compreendida de temperatura, fluxo volumétrico e entrada de NOx.
[145] Tipicamente, se a conversão de NOx for menor que um limite, em uma próxima etapa, a dosagem de NH3 pode ser incrementada para aumentar o armazenamento de NH3. Embora essa conversão de NOx será aprimorada, também, no caso de um sistema de SCR envelhecido, aumentará o desvio de NH3 que pode ser detectado pelo sensor de NOx.
[146] Para uma determinada faixa de condições operacionais, espera-se que um sistema de SCR saudável ou eficiente tenha um desvio de (NOx+NH3) baixo. Quando um limite de desvio de (NOx+NH3) é excedido como uma função de temperatura, fluxo volumétrico e entrada de NOx, então, o sistema de SCR é considerado como envelhecido em excesso ou ineficiente e o OBD será falho.
[147] Através do uso de um método de programação de previsão de rota, a temperatura e o fluxo volumétrico juntos com o carregamento de NOx e NH3 inserido do catalisador podem ser previstos.
[148] O uso do método de programação de previsão de rota fornece a oportunidade de preparar o monitoramento usado para o evento de diagnóstico pronto para sua ativação. Por exemplo, o carregamento de NH3 pode ser ajustado no tempo certo antecipadamente, a taxa de EGR mudada para obter um nível de NOx mínimo para o SCR.
[149] Por exemplo, quando a eficiência de conversão de NOx foi baixa quando anteriormente monitorada, o carregamento de NH3 pode ser preparado para o próximo evento de monitoramento como mais alto, sem espirrar muito NH3 fora da janela de evento de diagnóstico. Será apreciado que o estado de envelhecimento do SCR não é conhecido até que seja avaliado pelo evento de diagnóstico e, então, o aumento do carregamento de NH3 pode resultar prematuramente em desvio de NH3 considerável, se o SCR for mais envelhecido do que o esperado.
[150] O uso do método de programação de previsão de rota fornece a oportunidade para que o monitoramento seja estreitado para uma janela de diagnóstico compreendida de um grupo de condições operacionais onde a separação ideal entre vários estados envelhecidos pode ser alcançada.
[151] Devido ao fato de que a separação entre os vários estados envelhecidos não é uniforme por toda a faixa de temperaturas e fluxos volumétricos, o uso do método de programação de previsão de rota permite a programação de mais ativações de monitoramento em uma janela estreita onde uma maior separação pode ser alcançada aumentando, por meio disso, a robustez da separação.
[152] A Figura 6 mostra uma relação entre eficiência de conversão de NOx e temperatura para um sistema de SCR envelhecido e um sistema de SCR fresco em velocidades espaciais baixas e altas.
[153] No caso desse exemplo para o caso de taxa de vazão de gás de escape baixa (caso de velocidade espacial baixa), quando a temperatura do gás de escape está entre 170 °C e 210 °C, há uma diferença notável entre a eficiência de conversão de NOx entre o SCR fresco de aproximadamente 75 a 98% e o SCR envelhecido de aproximadamente 18 a 50%, entretanto, essa é uma janela muito estreita e ocorre em temperaturas raramente presentes em um SCR.
[154] No caso desse exemplo para o caso de taxa de vazão de gás de escape alta (caso de volume espacial alto), quando a temperatura do gás de escape está acima de 200 °C, há uma diferença notada entre a eficiência de conversão de NOx entre SCR fresco de aproximadamente 88 a 97% e o SCR envelhecido de aproximadamente 25 a 48%, e há uma janela ampla que está presente em temperaturas comumente presentes em um SCR. Além disso, acima de 200 °C, a diferença em eficiência de conversão entre os SCRs frescos e envelhecidos é razoavelmente uniforme.
[155] Portanto, através do uso do método de programação de previsão de rota é possível programar que um evento de diagnóstico ocorra quando é previsto que a temperatura de gás de escape no SCR será acima de 200°C e há uma taxa de vazão de gás de escape alta (alta velocidade espacial) e inicie a dosagem ligeiramente antes ou coincidente com o começo do evento de diagnóstico.
[156] Portanto, assim que o evento de diagnóstico começa, já estarão presentes as condições idéias para diferenciação entre um SCR envelhecido e um SCR fresco e assim a probabilidade de um SCR fresco ser diagnosticado de modo errado à medida que é envelhecido é reduzido consideravelmente, reduzindo, desse modo, as falhas de OBD falsas. Além disso, a janela de oportunidade para conduzir o evento de diagnóstico é grande, devido ao fato de não ser importante se a temperatura variar durante o evento de diagnóstico desde que a mesma permaneça acima de 200 °C, isso resultará em uma redução considerável no número de eventos de diagnóstico falhos comparados a um método de monitoramento convencional.
[157] Portanto, como com o monitoramento de LNT, o use de um método de programação de um evento de diagnóstico de acordo com essa invenção tanto aprimora a robustez do evento de diagnóstico quanto minimiza a falha de OBD errônea de um dispositivo de pós-tratamento que está, de fato, funcionando em um nível aceitável de eficiência.
[158] Embora a invenção tenha sido descrita com particular referência a dois usos vantajosos em relação ao monitoramento de LNT e SCR, será apreciado que a mesma não é limitada a tais usos e pode ser aplicada sempre que um grupo de condições operacionais pode ser definido, isso irá aprimorar a robustez de monitoramento e/ou permitir as eficiências ou estados operacionais de diferenciação de um dispositivo ou sistema para ser mais fácil e confiavelmente avaliado.
[159] Por exemplo: - [160] No caso de uma avaliação de armazenamento de NOx pobre que utiliza um sensor a jusante e um modelo de armazenamento de NOx LNT, o evento de diagnóstico ou monitoramento pode ser disparado em condições em que uma alta precisão do modelo de armazenamento de LNT é esperada;
[161] Em combinação com LP EGR e enquanto se purga durante as desacelerações, isso pode ser usado para selecionar as condições de desaceleração apropriadas para o evento de diagnóstico que continua por um período de tempo suficiente, fornece uma temperatura ou faixa de temperatura preferencial e condições de velocidade espacial preferenciais;
[162] Em combinação com um filtro de partículas para motores a diesel (DPF) que fornece condições de faixa de fluxo de escape otimizada para avaliar a eficiência do DPF, como, por exemplo, o monitoramento que ocorre apenas se a taxa de fluxo de escape > 0,03m3/s;
[163] Em combinação com um filtro de partículas para motores a diesel (DPF) que fornece condições otimizadas para avaliar a operação de sensores usados para medir a matéria de particulado, como, por exemplo, condições de temperatura otimizadas para um sensor de matéria de particulado;
[164] No caso de sensores de emissão de todos os tipos fornecerem condições otimizadas para testagem de diagnóstico da operação ou calibração do sensor como quando o motor está operando em excesso, está operando uma potência máxima ou foi automaticamente interrompido através de um sistema parada-partida;
[165] No caso de um sistema de carga elétrica fornecer condições otimizadas para verificar a eficiência do sistema de carga para identificar quando um componente está operando ineficiente ou falhou; e [166] No caso de um sistema de armazenamento elétrico fornecer condições otimizadas para conduzir um evento de diagnóstico par estabelecer o estado de uma bateria do sistema de armazenamento elétrico.
[167] Será apreciado por aquele versado na técnica que embora a invenção tenha sido descrita a título de exemplo com referência a uma ou mais modalidades a mesma não é limitada às modalidades reveladas e que as modalidades alternativas poderíam ser construídas sem se afastar do escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (22)

1. Método de programação de um evento de diagnóstico durante o uso de um veículo motorizado caracterizado por definir um grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico; produzir uma previsão da operação futura do veículo motorizado para o ciclo de condução atual; identificar a partir da previsão da operação futura do veiculo motorizado se o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá no ciclo de condução atual e, é esperado que o grupo de condições operacionais ocorra no ciclo de condução atual, executar o evento de diagnóstico quando se prevê que o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá, em que a previsão da operação futura do veículo motorizado é obtida com o uso de um método de previsão de rota comum que compreende as etapas de monitorar a operação do veículo para cada viagem conduzida pelo usuário, armazenar dados coletados a partir do monitoramento e do estabelecimento de padrões comuns de operação dos dados armazenados, comparar um padrão atual de operação do veículo motorizado com os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado e, se o padrão atual de operação do veículo motorizado se conformar a um particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado, usar o particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado para prever a operação futura do veículo motorizado durante o ciclo de condução atual.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o método é caracterizado por verificar adicionalmente se pelo menos algumas das condições operacionais de um grupo exigidas para a execução bem sucedida do evento de diagnóstico estão presentes antes de prosseguir com o evento de diagnóstico.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por haver mais de uma técnica de diagnóstico disponível para executar o evento de diagnóstico, em que cada uma das técnicas de diagnóstico tem um respectivo grupo de condições operacionais preferenciais associadas ao mesmo e o método compreende adicionalmente usar a previsão da operação futura do veículo motorizado para selecionar uma dentre as técnicas de diagnóstico alternativas para executar o evento de diagnóstico com base em uma comparação da operação prevista futura do veículo motorizado e as exigências dos diferentes grupos de condições operacionais preferenciais.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o evento de diagnóstico consistir em verificar o desempenho de um coletor de NOx pobre.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico ser uma avaliação de razão de deslizamento de NOx para o coletor de NOx pobre.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o grupo de condições operacionais compreender um lambda estável para o período de teste exigido, um lambda indicativo de operação rica e uma temperatura de gás de escape entre 225 °C e 300 °C.
7. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico ser uma avaliação de armazenamento de oxigênio no coletor de NOx pobre.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o grupo de condições operacionais compreender um lambda estável para o período de teste exigido, um lambda indicativo de operação rica e uma temperatura de gás de escape maior que 300 °C.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o evento de diagnóstico consistir em verificar o desempenho de um catalisador de SCR.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a técnica de diagnóstico usada para executar o evento de diagnóstico consistir no monitoramento de NOx e NH3 a jusante.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o grupo de condições operacionais compreender a dosagem do catalisador de SCR com redutor e o uso de uma taxa de vazão de gás de escape alta.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o grupo de condições operacionais compreender adicionalmente usar uma temperatura de catalisador de SCR acima de 200 °C.
13. Sistema de diagnóstico integrado de veículo motorizado para executar, durante o uso do veiculo motorizado, um evento de diagnóstico usado para avaliar o desempenho de pelo menos um componente do veículo motorizado, em que o sistema é caracterizado por compreender uma unidade de processador eletrônico é operável para armazenar um grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico; produzir uma previsão da operação futura do veículo motorizado para o ciclo de condução atual; identificar, a partir da previsão da operação futura do veiculo motorizado, se o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá no ciclo de condução atual e, é esperado que o grupo de condições operacionais ocorrerá no ciclo de condução atual, executar o evento de diagnóstico quando se prevê que o grupo de condições operacionais exigidas para execução bem sucedida do evento de diagnóstico ocorrerá, em que a unidade de processador eletrônico é operável para produzir a previsão da operação futura do veículo motorizado através do monitoramento da operação do veículo para cada viagem conduzida pelo usuário, armazenar dados coletados a partir do monitoramento e do estabelecimento de padrões comuns de operação a partir dos dados armazenados, comparar um padrão atual de operação do veículo motorizado com os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado e, se o padrão atual de operação do veiculo motorizado se conformar a um particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado, usar o particular dentre os padrões comuns armazenados de operação do veículo motorizado para prever a operação futura do veículo motorizado durante o ciclo de condução atual.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a unidade de processador eletrônico ser adicionalmente operável para verificar se pelo menos algumas das condições operacionais de um grupo exigidas para a execução bem sucedida do evento de diagnóstico estão presentes antes de prosseguir com o evento de diagnóstico.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado por haver mais de uma técnica de diagnóstico disponível para executar o evento de diagnóstico, em que cada uma das técnicas de diagnóstico tem um respectivo grupo de condições operacionais preferenciais associadas ao mesmo e a unidade de processador eletrônico é adicionalmente operável para usar a previsão da operação futura do veiculo motorizado para selecionar uma dentre as técnicas de diagnóstico alternativas para executar o evento de diagnóstico com base em uma comparação da operação prevista futura do veiculo motorizado e as exigências dos diferentes grupos de condições operacionais preferenciais.
16. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado por o pelo menos um componente do veículo motorizado ser um dispositivo de emissão de um sistema pós-tratamento de gases de escape.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o dispositivo de emissão de um sistema pós-tratamento de gases de escape ser um coletor de NOx pobre.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o dispositivo de emissão de um sistema pós-tratamento de gases de escape ser um catalisador de redutor seletivo.
19. Veículo motorizado caracterizado por ter um sistema de diagnóstico integrado, tal como descrito em qualquer uma das reivindicações 13 a 18.
20. Método de programação de um evento de diagnóstico durante o uso de um veículo motorizado caracterizado por ser substancialmente como descrito na presente invenção em referência aos desenhos em anexo.
21. Sistema de diagnóstico integrado em veículo motorizado para executar, durante o uso do veiculo motorizado, um evento de diagnóstico usado para avaliar o desempenho de pelo menos um componente do veículo motorizado caracterizado por ser substancialmente como descrito na presente invenção em referência aos desenhos em anexo.
22. Veículo motorizado caracterizado por ser substancialmente como descrito na presente invenção em referência aos desenhos em anexo.
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