BR102022018957A2 - Sistema e método para monitorar um sistema de pós-tratamento de escapamento - Google Patents

Abstract

É descrito um sistema de pós-tratamento de escapamento e método associado para purificar um fluxo de alimentação de gás de escape de um motor de combustão interna pobre ou outro de ignição por compressão. Um conjunto de instruções é executável para determinar uma concentração de NO2 do motor a montante de um catalisador de oxidação e determinar um primeiro parâmetro associado à concentração de O2. Um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido a reações de oxidação é determinado, e uma concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação é determinada com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação. É determinada uma concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação. Uma razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação do gás de escape a jusante do catalisador de oxidação é determinada com base na concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e na concentração de NOx medida pelo sensor de NOx a jusante. O catalisador de oxidação é avaliado com base na razão de NO2/NOx.

Description

SISTEMA E MÉTODO PARA MONITORAR UM SISTEMA DE PÓS-TRATAMENTO DE ESCAPAMENTO INTRODUÇÃO

[001] Os sistemas de pós-tratamento de escapamento se acoplam fluidamente aos motores de combustão interna para purificar os gases de escape que são gerados como subprodutos da combustão. Os subprodutos da combustão podem incluir hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono, nitritos de óxido (NOx) e material particulado. Em geral, os sistemas de pós-tratamento de escapamento podem incluir catalisadores de oxidação, catalisadores de redução, catalisadores de redução catalítica seletiva, filtros de partículas, e outros elementos. Quando empregado em motores diesel de serviço pesado ou outras configurações de queima pobre, um sistema de pós-tratamento de escapamento pode incluir um catalisador de oxidação de diesel (DOC) para oxidar óxido nítrico (NO), um filtro de partículas diesel (DPF) para controle de material particulado (PM ), um ou mais sistemas de redução catalítica seletiva (SCR) para redução de NOx e/ou um catalisador de oxidação de amônia para eliminar ou minimizar o escape de amônia. A operação do motor de combustão interna e do sistema de pós-tratamento de escapamento pode ser monitorada por um ou mais dispositivos de detecção que são dispostos no fluxo de alimentação de gás de escape. A operação também pode ser determinada empregando modelos de simulação que executam dinamicamente durante a operação.

[002] Catalisadores de SCR podem empregar redutores para reduzir moléculas de NOx a nitrogênio elementar. Um redutor é a ureia, que pode ser transformada em amônia (NH3) em um sistema de pós-tratamento de escapamento. O redutor pode ser injetado no fluxo de alimentação de gás de escape a montante de um ou vários catalisadores de SCR e pode ser armazenado em uma superfície ou capturado de outra forma para uso na redução de moléculas de NOx para nitrogênio elementar e água. O desempenho de catalisadores de SCR conhecidos depende da temperatura, com o desempenho aumentado sendo relacionado às temperaturas de gás de escape aumentadas.

[003] Há uma necessidade de fornecer uma implementação de arquitetura de hardware para um sistema de pós-tratamento de escapamento e método associado para monitorar o desempenho de elementos do sistema de pós-tratamento de escapamento, incluindo o DOC, para melhorar as emissões de NOx de diesel para serviços pesados.

SUMÁRIO

[004] É descrito um sistema de pós-tratamento de escapamento e método associado para purificar um fluxo de alimentação de gás de escape de um motor de combustão interna pobre ou outro de ignição por compressão. O sistema e o método para purificar o fluxo de alimentação de gás de escape inclui um catalisador de oxidação disposto a montante de um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Os elementos do sistema de pós-tratamento incluem um primeiro sensor de oxigênio disposto para monitorar um fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação, um segundo sensor de oxigênio disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação e um sensor de NOx a jusante disposto para monitorar um fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação.

[005] Um controlador está em comunicação com o primeiro e segundo sensores de oxigênio de banda larga e com o sensor de NOx a jusante. O controlador inclui um conjunto de instruções que é executável para determinar uma concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação e determinar, através do primeiro sensor de oxigênio, um primeiro parâmetro associado à concentração de O2 no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação. Um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido a reações de oxidação é determinado através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, e uma primeira concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação é determinada com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação. Uma segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação é determinada com base na concentração de NO2 do motor e na primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação. Uma razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação do gás de escape a jusante do catalisador de oxidação é determinada com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e na concentração de NOx medida pelo sensor de NOx a jusante. O catalisador de oxidação é avaliado pelo controlador com base na razão de NO2/NOx.

[006] Um aspecto da divulgação inclui a primeira concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação com base em um consumo de oxigênio por oxidação de HC e por oxidação de CO no catalisador de oxidação.

[007] Outro aspecto da divulgação inclui determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, o consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e por oxidação de CO no catalisador de oxidação.

[008] Outro aspecto da divulgação inclui determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio em um primeiro catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) devido à redução de NOx que é disposta a montante do catalisador de oxidação.

[009] Outro aspecto da divulgação inclui determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, o consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e por oxidação de CO no catalisador de oxidação e um consumo de oxigênio no primeiro catalisador de SCR devido à redução de NOx no catalisador de SCR.

[010] Outro aspecto da divulgação inclui um primeiro sensor de NOx sendo disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação, e a concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação sendo determinada com base em uma entrada do primeiro sensor de NOx.

[011] Outro aspecto da divulgação inclui um modelo executável sendo empregado para determinar a concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação com base na operação do motor de combustão interna.

[012] Outro aspecto da divulgação inclui uma falha associada ao catalisador de oxidação sendo detectado quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação é maior que um limite máximo ou quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação é menor que um limite mínimo.

[013] Outro aspecto da divulgação inclui os primeiro e segundo sensores de oxigênio sendo sensores de oxigênio de banda larga.

[014] Outro aspecto da divulgação inclui um segundo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) disposto a jusante do catalisador de oxidação, em que o sensor de NOx a jusante é disposto para monitorar um fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do segundo catalisador de SCR.

[015] Outro aspecto da divulgação inclui um método para monitorar um catalisador de oxidação para um motor de combustão interna pobre que inclui a determinação de uma concentração de NO2 do motor em um fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação e a determinação, através de um primeiro sensor de oxigênio, de uma primeira concentração de O2 no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação. Um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação, devido a reações de oxidação, é determinado através do primeiro sensor de oxigênio e um segundo sensor de oxigênio. Uma primeira concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação é determinada com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação, e uma segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação é determinada com base na concentração de NO2 do motor e na primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação. Uma razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação do gás de escape a jusante do catalisador de oxidação é determinada com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e na concentração de NOx medida por um sensor de NOx a jusante. O catalisador de oxidação é avaliado com base na razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação.

[016] Outro aspecto da divulgação inclui um método para monitorar um catalisador de oxidação para um motor de combustão interna pobre que inclui determinar um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido a reações de oxidação, determinar uma primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação, e determinar uma segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação com base em uma concentração de NO2 do motor e a primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação. Uma razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação é determinada com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e uma concentração de NOx medida por um sensor de NOx a jusante.

[017] O resumo acima não se destina a representar todas as modalidades possíveis ou todos os aspectos da presente divulgação. Em vez disso, o resumo anterior destina-se a exemplificar alguns dos novos aspectos e características divulgados neste documento. As características e vantagens acima, e outras características e vantagens da presente divulgação, serão prontamente evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de modalidades e modos representativos para realizar a presente divulgação quando tomadas em conexão com os desenhos anexos e as reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] Uma ou mais modalidades serão agora descritas, a título de exemplo, com referência às figuras anexas, em que:

[019] A Figura 1 ilustra esquematicamente um motor de combustão interna e um sistema de pós-tratamento de escapamento, de acordo com a divulgação.

[020] A Figura 2 ilustra esquematicamente um fluxograma para uma rotina de controle para monitorar um catalisador de oxidação que é disposto a montante de um catalisador de SCR de uma modalidade de um sistema de pós-tratamento de escapamento, de acordo com a divulgação.

[021] Os desenhos anexados não são necessariamente escalonáveis e podem apresentar uma representação um tanto quanto simplificada de vários recursos preferenciais da presente divulgação, conforme divulgado neste documento, incluindo, por exemplo, dimensões específicas, orientações, locais e formas. Os detalhes associados a esses recursos serão determinados em parte pelo aplicativo e ambiente de uso pretendidos específicos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[022] Os componentes das modalidades divulgadas, conforme descritos e ilustrados neste documento, podem ser dispostos e projetados em uma variedade de configurações diferentes. Assim, a descrição detalhada a seguir não se destina a limitar o escopo da divulgação, conforme reivindicado, mas é meramente representativa de possíveis modalidades da mesma. Além disso, embora vários detalhes específicos sejam estabelecidos na descrição a seguir para fornecer uma compreensão completa das modalidades divulgadas neste documento, algumas modalidades podem ser praticadas sem alguns desses detalhes. Além disso, para fins de clareza, certo material técnico que é compreendido na técnica relacionada não foi descrito em detalhes para evitar obscurecer desnecessariamente a divulgação. Além disso, a divulgação, conforme ilustrada e descrita neste documento, pode ser praticada na ausência de um elemento que não seja especificamente divulgado neste documento.

[023] A descrição detalhada a seguir é meramente exemplar por natureza e não se destina a limitar a aplicação e os usos. Além disso, não há intenção de estar vinculado a qualquer teoria expressa ou implícita apresentada neste documento. Ao longo dos desenhos, os números de referência correspondentes indicam partes e características semelhantes ou correspondentes. Conforme usado neste documento, os termos "sistema" e "subsistema" podem se referir a um ou uma combinação de dispositivos mecânicos e elétricos, acionadores, sensores, controladores, circuitos integrados específicos de aplicação (ASIC), circuitos de lógica combinatória, software, firmware e/ou outros componentes que são dispostos para fornecer a funcionalidade descrita. Conforme empregado neste documento, o termo "a montante" e termos relacionados referem-se a elementos que estão em direção a uma origem de uma corrente de fluxo em relação a um local indicado, e o termo "a jusante" e termos relacionados referem-se a elementos que estão longe de uma origem de uma corrente de fluxo em relação a um local indicado. O termo "modelo" refere-se a um código executável por processador ou baseado em processador e calibração associada que simula uma existência física de um dispositivo ou um processo físico. O uso de ordinais como primeiro, segundo e terceiro não implica necessariamente um senso de ordem classificado, mas pode apenas distinguir entre várias instâncias de um ato ou estrutura.

[024] Referindo-se às figuras, em que numerais de referência semelhantes correspondem a componentes similares ou similares em todas as várias figuras, a Figura 1, consistentes com modalidades divulgadas neste documento, ilustra esquematicamente elementos de uma modalidade de um sistema de pós-tratamento de escapamento 100 para purificar o fluxo de alimentação de gás de escape 15 de um motor de combustão interna 10, em que o motor de combustão interna 10 é controlado para operar principalmente em um ambiente de combustão de razão de ar/combustível de queima pobre. O sistema de pós-tratamento de escapamento 100 é configurado para purificar o fluxo de alimentação de gás de escape 15 para alcançar uma primeira meta de emissões na ponteira do escapamento em uso.

[025] Um exemplo do motor de combustão interna 10 é um motor de combustão interna de ignição por compressão de múltiplos cilindros que é classificado como um motor de serviço pesado (HD). Em uma modalidade, o motor de combustão interna 10 é disposto em um veículo. O veículo pode incluir, sem limitação, uma plataforma móvel na forma de um veículo comercial para serviços pesados, um veículo industrial, um veículo agrícola, uma embarcação ou um trem. Alternativamente, o motor de combustão interna 10 pode ser disposto como um dispositivo estacionário, tal como para alimentar um gerador de energia elétrica.

[026] O fluxo de alimentação de gás de escape 15 gerada pelo motor de combustão interna 10 pode conter vários subprodutos de combustão, incluindo hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono, nitritos de óxido (NOx), material particulado, etc. O fluxo de alimentação de gás de escape 15 é monitorado por um primeiro sensor de oxigênio 13, e em algumas modalidades, um segundo sensor de gás de escape do motor que é referido doravante como um primeiro sensor de NOx 14. Em uma modalidade, o primeiro sensor de oxigênio 13 é um sensor de oxigênio de banda larga que é capaz de monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape 15 ao longo de um intervalo de razões ar/combustível de menos de 20:1 a mais de 60:1. O primeiro sensor de NOx 14 é um sensor de gás de escape do motor que é capaz de monitorar os constituintes de NOx no fluxo de alimentação de gás de escape 15 para fins de monitoramento e/ou controle da operação do motor 10 e monitoramento de um ou mais elementos do sistema de pós-tratamento de escapamento 100. Em uma modalidade, o primeiro sensor de NOx 14 pode ser suplementado ou suplantado com um modelo algorítmico executado pelo controlador que é capaz de estimar os constituintes de NOx no fluxo de alimentação de gás de escape 15 com base nos parâmetros de operação do motor. Além disso, pode haver um ou mais outros sensores de gás de escape do motor (não mostrados) que são capazes de monitorar um ou vários constituintes do fluxo de alimentação de gás de escape 15, incluindo, por exemplo, outro sensor de NOx, um sensor de temperatura, etc.

[027] O controle do motor inclui o controle de vários parâmetros operacionais do motor, incluindo o controle de estados de controle do motor para minimizar vários constituintes do gás de escape através de processos de reação química que incluem, por meio de exemplos não limitantes, oxidação, redução, filtragem e redução seletiva. Outros estados de controle do motor incluem controlar os parâmetros de operação para aquecer o motor 10 e controlar a transferência de calor para vários elementos do sistema de pós-tratamento de escapamento 100 para efetuar uma operação eficaz do mesmo. A transferência de calor para os elementos do sistema de póstratamento de escapamento 100 pode ser empregada para aquecimento e desligamento do catalisador, regeneração de um filtro de partículas, etc.

[028] O sistema de pós-tratamento de escapamento 100 inclui, em uma modalidade, um primeiro catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) 20 que é disposto a montante de um subsistema de escapamento 30. Em algumas modalidades, o sistema de pós-tratamento de escapamento 100 inclui apenas o subsistema de escapamento 30.

[029] Quando o sistema base de pós-tratamento de escapamento 100 inclui apenas o subsistema de escapamento 30, ele é configurado para purificar o fluxo de alimentação de gás de escape 15 do motor de combustão interna 10 para alcançar uma primeira meta de emissões na ponteira do escapamento em uso. Quando o sistema de pós-tratamento de escapamento 100 inclui o primeiro catalisador de SCR 20 a montante do subsistema de escapamento 30, ele é configurado para purificar o fluxo de alimentação de gás de escape 15 para alcançar uma segunda meta de emissões na ponteira do escapamento em uso, em que a segunda meta de emissões na ponteira do escapamento é inferior à primeira meta de emissões na ponteira do escapamento que é alcançável apenas com o subsistema de escapamento 30. As metas de emissões na ponteira do escapamento podem ser na forma de metas de emissões regulatórias que são impostas pela US Environmental Protection Agency (Agência de Proteção Ambiental dos EUA), pelo California Air Resources Board (Conselho de Recursos Aéreos da Califórnia), pela União Europeia ou por outros órgãos reguladores. As metas de emissões na ponteira do escapamento podem, em vez disso, estar na forma de metas de emissões internas ou do usuário, como pode ser imposto por um proprietário de frota privada.

[030] O primeiro catalisador de SCR 20 pode ser colocado em um compartimento do motor em um local sob o capô e, portanto, pode ser acoplado de forma próxima ao motor 10. O primeiro catalisador de SCR 20 pode ser acoplado fluidamente a um coletor de exaustão 12 do motor 10, ou a uma saída de fluido de um turbocompressor ou supercompressor do motor 10.Alternativamente, o primeiro catalisador de SCR 20 pode estar localizado sob a carroceria.

[031] Um primeiro sistema de distribuição de redutor 25 é disposto para injetar um redutor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do primeiro catalisador de SCR 20. A operação do primeiro sistema de distribuição de redutor 25 pode ser controlada por um primeiro controlador 16. O primeiro sistema de distribuição de redutor 25 inclui, em uma modalidade, um injetor de redutor único 24 com um bocal de injeção que é posicionado para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do primeiro catalisador de SCR 20. O primeiro sistema de distribuição de redutor 25 é configurado para fornecer de forma controlável um fluxo medido de redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20 para facilitar a redução de NOx através do mesmo. O primeiro controlador 16 é operacionalmente conectado ao primeiro sistema de distribuição de redutor 25 e em comunicação com o primeiro sensor de NOx 14 e o primeiro sensor de temperatura 26. O primeiro controlador 16 inclui um primeiro conjunto de instruções 17 que é executável para controlar o primeiro sistema de distribuição de redutor 25 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20 com base nas entradas do primeiro sensor de NOx 14,e um segundo sensor de NOx 48 a jusante que é disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape na ponteira do escapamento a jusante do subsistema de escapamento 30,e outros sensores.

[032] Em uma modalidade, um primeiro dispositivo de aquecimento 22 é disposto para transferir calor para o fluxo de alimentação de gás de escape a montante do primeiro catalisador de SCR 20. Em uma modalidade, o primeiro dispositivo de aquecimento 22 é um elemento de aquecimento controlável que é disposto no fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20. O primeiro dispositivo de aquecimento 22 pode ser um aquecedor resistivo ou elemento de aquecimento alimentado eletricamente, um queimador ou outro aquecedor, para injetar energia de calor no fluxo de gás de escape e no redutor injetado. Em uma modalidade, um primeiro sensor de temperatura 26 é disposto para monitorar a temperatura do fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20. Em uma modalidade, um sensor de gás de escape adicional 44 é disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape 15 a jusante do primeiro catalisador de SCR 20. Em uma modalidade, o sensor de gás de escape 44 adicional monitora os constituintes no fluxo de alimentação de gás de escape 15 para fins de monitoramento e/ou controle da operação do motor 10 e/ou do primeiro sistema de distribuição de redutor 25. O sensor de gás de escape 44 adicional pode ser configurado para monitorar um ou mais constituintes do fluxo de alimentação de gás de escape 15, incluindo, por exemplo, um sensor de NOx, etc. Em uma modalidade, um segundo catalisador de oxidação (não mostrado) é disposto a montante do primeiro catalisador de SCR 20. O primeiro controlador 16 faz interface e se comunica com outros controladores, por exemplo, segundo controlador 18 e um controlador de motor, por meio de um barramento de comunicação 50.

[033] O termo "controlador" e os termos relacionados, tais como microcontrolador, controle, unidade de controle, processador, etc., referemse a uma ou várias combinações de Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASIC), Matrizes de portas programáveis em campo (FPGA), circuitos eletrônicos, unidades de processamento centrais de leitura, por exemplo, componentes de memória não transitórios associados na forma de dispositivos de memória e armazenamento (somente leitura, somente leitura programável, acesso aleatório, disco rígido, etc.). O componente de memória não transitória é capaz de armazenar instruções legíveis por máquina na forma de um ou mais programas ou rotinas de software ou firmware, circuitos de lógica combinada, dispositivos e circuitos de entrada/saída, condicionamento de sinal, circuitos de buffer e outros componentes, que podem ser acessados e executados por um ou mais processadores para fornecer uma funcionalidade descrita. Os circuitos e dispositivos de entrada/saída incluem conversores analógicos/digitais e dispositivos relacionados que monitoram entradas de sensores, com tais entradas monitoradas em uma frequência de amostragem predefinida ou em resposta a um evento de acionamento. Software, firmware, programas, instruções, rotinas de controle, código, algoritmos e termos semelhantes significam conjuntos de instruções executáveis pelo controlador, incluindo calibrações e tabelas de pesquisa. Cada controlador executa rotina(s) de controle para fornecer as funções desejadas. As rotinas podem ser executadas em intervalos regulares, por exemplo, a cada 100 microssegundos durante a operação em andamento. Alternativamente, as rotinas podem ser executadas em resposta à ocorrência de um evento desencadeador. A comunicação entre controladores, acionadores e/ou sensores pode ser realizada usando uma conexão ponto a ponto com fio direto, uma conexão de barramento de comunicação em rede, por exemplo, barramento de comunicação 50, uma conexão sem fio ou outra conexão de comunicação. A comunicação inclui a troca de sinais de dados, incluindo, por exemplo, sinais elétricos através de um meio condutor; sinais eletromagnéticos através do ar; sinais ópticos através de guias de onda ópticos; etc. Os sinais de dados podem incluir sinais analógicos e/ou analógicos digitalizados discretos que representam entradas de sensores, comandos do acionador e comunicação entre controladores.

[034] Em uma modalidade, o primeiro catalisador de SCR 20 é um elemento catalítico que emprega um redutor para reduzir moléculas de NOx para formar nitrogênio elementar (N2) e outros gases inertes. Em uma modalidade, o redutor é ureia, que pode ser convertida em amônia (NH3) que é armazenada no substrato do primeiro catalisador de SCR 20. Alternativamente, o redutor pode ser amônia gasosa. O primeiro catalisador de SCR 20 inclui um substrato cerâmico ou metálico com canais de fluxo que foram revestidos com materiais adequados que incluem, por meio de exemplos não limitantes: metais, tais como vanádio, cobre, cério e/ou outros materiais. Os materiais revestidos efetuam reações químicas para reduzir, na presença de moléculas de amônia, NOx no fluxo de alimentação de gás de escape para formar nitrogênio elementar (N2) e outros gases inertes, sob certas condições do fluxo de alimentação de gás de escape relacionado à temperatura, taxa de fluxo, razão ar/combustível e outros.

[035] O subsistema de escapamento 30 inclui uma pluralidade de elementos de purificação de escape fluidamente conectados para purificar o gás de escape do motor antes da expulsão pela ponteira do escapamento para o ar ambiente. Um elemento de purificação de escape é um dispositivo que é configurado para oxidar, reduzir, filtrar e/ou tratar de outra forma os constituintes do fluxo de alimentação de gás de escape 15, incluindo, mas não limitado a hidrocarbonetos, monóxido de carbono, nitritos de oxigênio (NOx), material particulado e amônia. Na modalidade não limitante mostrada, são mostrados o primeiro, segundo, terceiro e quarto dispositivos de purificação de escape 32, 34, 36 e 38, respectivamente, são dispostos em série.

[036] O primeiro elemento de purificação de escape 32 pode ser um catalisador de oxidação para oxidação de hidrocarbonetos e outros constituintes no fluxo de alimentação de gás de escape 15, em certas modalidades, e é referido doravante como um catalisador de oxidação 32.

[037] O segundo elemento de purificação de escape 34 é um filtro particulado para filtrar material particulado do fluxo de alimentação de gás de escape, em uma modalidade.

[038] O terceiro elemento de purificação de escape 36 é um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), isto é, um segundo catalisador de SCR 36 em uma modalidade. Em uma modalidade, o segundo catalisador de SCR 36 é um dispositivo à base de ureia que emprega amônia gasosa para reagir com e reduzir moléculas de NOx para formar nitrogênio elementar (N2) e outros gases inertes. O redutor injetado pode ser ureia, que pode ser convertida em amônia (NH3) e armazenada no substrato do segundo catalisador de SCR 36 para reagir com e reduzir moléculas de NOx. Um segundo sistema de distribuição de redutor 41 é disposto para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15’ a montante do segundo catalisador de SCR 36.

[039] Em uma modalidade, um segundo elemento de aquecimento 35 pode ser interposto no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do segundo elemento de purificação de escape 34 e a montante do terceiro elemento de purificação de escape 36, e pode ser, em uma modalidade, um aquecedor resistivo ou elemento de aquecimento alimentado eletricamente, um queimador ou outro aquecedor, para injetar energia de calor no fluxo de gás de escape e no redutor injetado.

[040] O quarto elemento de purificação de escape 38 pode ser um catalisador de oxidação de amônia que está disposto a jusante do segundo catalisador de SCR 36 e opera para oxidar amônia não utilizada do segundo catalisador de SCR 36 para eliminar ou minimizar o escape de amônia em uma modalidade.

[041] O segundo sistema de distribuição de redutor 41 inclui, em uma modalidade, um segundo injetor de redutor 40 com um bocal de injeção que é posicionado para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do segundo elemento de purificação de escape 34, isto é, o filtro particulado e a montante do segundo catalisador de SCR 36. O segundo sistema de distribuição de redutor 41 é configurado para fornecer de forma controlável um fluxo medido de redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15’ a montante do segundo catalisador de SCR 36 para facilitar a redução de NOx através do segundo catalisador de SCR 36.

[042] A operação do segundo sistema de distribuição de redutor 41 pode ser controlada por um segundo controlador 18. O segundo sistema de distribuição de redutor 41 é configurado para fornecer de forma controlável um fluxo medido de redutor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do segundo catalisador de SCR 36 para facilitar redução de NOx através do mesmo. O segundo controlador 18 está operacionalmente conectado ao segundo sistema de distribuição de redutor 41 e em comunicação com o segundo sensor de NOx 48, um segundo sensor de temperatura 42 e um terceiro sensor de temperatura 46. O segundo controlador 18 inclui um segundo conjunto de instruções 19 que é executável para controlar o sistema de distribuição de redutor 41 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15' a montante do catalisador de SCR 36 com base nas entradas dos vários sensores.

[043] Cada um dos primeiro, segundo, terceiro e quarto elementos de purificação de escape 32, 34, 36 e 38, respectivamente, inclui um substrato cerâmico ou metálico com canais de fluxo que foram revestidos com materiais adequados que incluem por meio de exemplos não limitantes: metais de grupo platina, tais como platina, paládio e/ou ródio; outros metais, tais como vanádio, cobre, cério e/ou outros materiais. Os materiais revestidos efetuam reações químicas para oxidar, reduzir, filtrar ou tratar de outra forma os constituintes do fluxo de alimentação de gás de escape sob certas condições relacionadas à temperatura, taxa de fluxo, razão ar/combustível e outros. A modalidade mostrada inclui os elementos do sistema de póstratamento de escapamento 100 em uma disposição, que é ilustrativa. Outras disposições dos elementos do sistema de pós-tratamento de escapamento 100 podem ser empregadas dentro do escopo desta divulgação, com tais disposições incluindo a adição de outros elementos de purificação de escape e/ou omissão de um ou mais dos elementos de purificação de escape, dependendo dos requisitos da aplicação específica.

[044] Os sensores para monitorar os vários elementos de purificação de escape do subsistema de escapamento 30 incluem um segundo sensor de oxigênio 28 que é disposto no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação 32, o segundo sensor de NOx (a jusante) 48 e, em uma modalidade, os sensores de temperatura 42, 46. Outros sensores (não mostrados) podem incluir, por exemplo, um sensor de material particulado, um sensor de pressão delta para monitorar a queda de pressão através do catalisador de SCR 36, sensores de temperatura adicionais e/ou outros dispositivos de detecção e modelos para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape. O segundo sensor de NOx 48 pode ter capacidade de detecção de razão ar/combustível de banda larga. Tais sensores e modelos podem ser dispostos para monitorar ou determinar parâmetros relegados ao fluxo de alimentação de gás de escape em locais específicos. Como tal, os sensores e/ou modelos acima mencionados podem ser empregados de forma vantajosa para monitorar o desempenho dos elementos de purificação de escape individuais, monitorar parâmetros associados ao desempenho de um subconjunto dos elementos de purificação de escape ou monitorar parâmetros associados ao desempenho do sistema de pós-tratamento de escapamento 100.

[045] O primeiro controlador 16 inclui o primeiro conjunto de instruções 17 que é executável para controlar o primeiro sistema de distribuição de redutor 25 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20, em sistemas que empregam o primeiro sistema de distribuição de redutor 25. Isso inclui o primeiro conjunto de instruções 17 sendo executado para controlar o primeiro sistema de distribuição de redutor 25 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20 para alcançar uma razão de redutor/NOx alvo que é entrada para o primeiro catalisador de SCR 20 para alcançar um primeiro nível de redução de NOx alvo, em sistemas que empregam o primeiro sistema de distribuição de redutor 25. Alternativa ou adicionalmente, o primeiro controlador do subsistema 16 controla, através do primeiro conjunto de instruções 17, o primeiro sistema de distribuição de redutor 25 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15 a montante do primeiro catalisador de SCR 20 para alcançar um nível de armazenamento de amônia alvo no primeiro catalisador de SCR 20 em antecipação de uma necessidade projetada para redução de NOx e como parte do controle do fluxo de alimentação de gás de escape que é inserido no sistema de póstratamento de escapamento 100.

[046] O segundo controlador 18 inclui o segundo conjunto de instruções 19 que é executável para controlar o sistema de distribuição de redutor 41 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15' a montante do catalisador de SCR 36 em sistemas que empregam o segundo sistema de distribuição de redutor 41. O segundo conjunto de instruções 19 é executado para controlar o segundo sistema de distribuição de redutor 41 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15’ a montante do segundo catalisador de SCR 36 para alcançar uma razão de redutor/NOx alvo que é inserida no segundo catalisador de SCR 36 para alcançar um segundo nível de redução de NOx alvo. Alternativa ou adicionalmente, o segundo controlador 18 controla, através do segundo conjunto de instruções 19, o segundo sistema de distribuição de redutor 41 para injetar o redutor no fluxo de alimentação de gás de escape 15' a montante do segundo catalisador de SCR 36 para atingir um nível de armazenamento de amônia alvo no segundo catalisador de SCR 36 em antecipação a uma necessidade projetada de redução de NOx e como parte do controle do fluxo de alimentação de gás de escape que é introduzida no sistema de pós-tratamento de escapamento 100.

[047] Referindo-se agora à Figura 2 com referência contínua a uma modalidade do sistema de pós-tratamento de escapamento 100 que é descrito com referência à Figura 1, um método, rotina e/ou algoritmo de monitoramento 200 são descritos para monitorar o catalisador de oxidação 32 empregando informações que são fornecidas pelo primeiro sensor de oxigênio 13 disposto a montante do catalisador de oxidação 32, e o segundo sensor de oxigênio 28 disposto a jusante do catalisador de oxidação 32. As informações dos primeiro e segundo sensores de oxigênio são empregadas pelo algoritmo de monitoramento 200 para avaliar a capacidade do catalisador de oxidação 32 de oxidar NO para formar NO2.

[048] O catalisador de oxidação 32 oxida NO no fluxo de alimentação do gás de escape para formar NO2, aumentando assim uma razão de NO2/NOx quando comparado à razão de NO2/NOx do motor. A razão de NO2/NOx aumentada melhora a eficiência de conversão de SCR em um catalisador de SCR a jusante na presença de um redutor, até um ponto ideal. No entanto, quando a razão de NO2/NOx é maior do que o ponto ideal, há um efeito negativo na eficiência de conversão de NOx no catalisador de SCR a jusante. Avaliar a capacidade do catalisador de oxidação 32 de oxidar NO facilita a determinação da capacidade do sistema de pós-tratamento de escapamento 100 de converter emissões de NOx em N2 e oxigênio, incluindo a implementação de um diagnóstico de eficiência do catalisador de oxidação.

[049] Referindo-se novamente à Figura 2, o algoritmo de monitoramento 200 é ilustrado como uma coleção de blocos em um gráfico de fluxo lógico, que representa uma sequência de operações que podem ser implementadas em componentes de hardware, software e/ou firmware que foram configurados para executar as funções especificadas. No contexto do software, os blocos representam instruções de computador que, quando executadas por um ou mais processadores, executam as operações citadas. Além disso, embora as várias etapas mostradas no diagrama de fluxograma pareçam ocorrer em uma sequência cronológica, pelo menos algumas das etapas podem ocorrer em uma ordem diferente e algumas etapas podem ser realizadas simultaneamente ou não. Por conveniência e clareza de ilustração, o algoritmo de monitoramento 200 é descrito com referência ao motor de combustão interna 10 e ao sistema de pós-tratamento de escapamento 100 mostrado na Figura 1.

[050] A execução do algoritmo de monitoramento 200 pode proceder da seguinte forma. Conforme empregado neste documento, o termo "1" indica uma resposta na afirmativa, ou "SIM", e o termo "0" indica uma resposta na negativa, ou "NÃO".

[051] A etapa inicial do algoritmo de monitoramento 200 é determinar se os critérios de entrada para permitir a execução adicional do algoritmo de monitoramento 200 são atendidos (Etapa 202). Os critérios de entrada incluem, por meio de exemplos não limitativos, determinar que o motor de combustão interna 10 está em um estado aquecido e está operando em ou próximo a uma condição operacional de carga/velocidade de estado estável, determinar que o fluxo de ar, e, assim, a carga do motor, é maior que um limite mínimo, e determinar que o primeiro sistema de distribuição de redutor 25 do primeiro catalisador de SCR 20 é desativado, ou seja, determinar que o primeiro catalisador de SCR 20 não está sendo usado para reduzir ativamente as emissões de NOx.

[052] As entradas do primeiro sensor de oxigênio 13, do primeiro sensor de NOx 14 (quando usado), do segundo sensor de oxigênio 28 e do segundo sensor de NOx 48 são monitoradas para determinar uma concentração de NO2 do motor, uma concentração de O2 do motor, uma concentração de NOx a jusante e uma concentração de O2 a jusante (Etapa 204).

[053] As medições do primeiro sensor de oxigênio 13 e do segundo sensor de oxigênio 28 são usadas para determinar a conversão de NO em NO2 no catalisador de oxidação 32 com a disposição conforme mostrado no sistema de pós-tratamento de escapamento 100 descrito com referência à Figura 1. Esta técnica é baseada nas seguintes equações de reação química.

[054] A oxidação de NO em NO2, que pode ser concluída no catalisador de oxidação na temperatura operacional aquecida, é expressa da seguinte forma. 2NO + O2 => 2NO2 [1]

[055] A reação de redução de NOx, como concluída no catalisador de SCR, é expressa da seguinte forma. 4NO + 4NH3 + O2 => 4N2 + 6H2O [2]

[056] A reação de redução de NOx rápida, como concluída no catalisador de SCR, é expressa da seguinte forma. NO + NO2 + 2NH3 => 2N2 + 3H2O [3]

[057] A reação de redução de NOx, concluída no catalisador de SCR, é expressa da seguinte forma. 6NO2 + 8NH3 => 2N2 + 3H2O [4]

[058] A oxidação de CO a CO2, concluída no catalisador de oxidação em temperatura operacional, é expressa da seguinte forma. 2CO + O2 => 2CO2 [5]

[059] A oxidação de HC concluída no catalisador de oxidação em temperatura operacional; onde a e b são # de átomos (H e C, respectivamente), é expressa da seguinte forma. CbHa + (b+a/2)O2 = bCO2 + a/2H2O [6]

[060] Para determinar a quantidade de NO oxidado pelo catalisador de oxidação 32, as concentrações do motor para NO2, HC e CO podem ser medidas através dos sensores acima mencionados e/ou modeladas com base nos parâmetros de operação do motor.

[061] Todo o NO2 do motor é consumido pelo primeiro catalisador de SCR 20 durante a redução de NOx.

[062] O consumo de O2 para oxidação de CO, HC e redução de NOx no primeiro catalisador de SCR 20 é realizado pelo monitoramento das concentrações de O2 no gás de escape, tanto antes do primeiro catalisador de SCR 20 quanto após o catalisador de oxidação 32. Com a produção de NO2 medida (ou modelada) e um delta na concentração de NOx na exaustão sobre o primeiro catalisador de SCR 20, o consumo de O2 pode ser determinado da seguinte forma:

[063] O cálculo da concentração de NO do motor (eoNO) é determinado da seguinte forma:
eoNO = NOxS1 – eoNO2 [7]
em que:
eoNO é a concentração de NO do motor,
NOxS1 é a concentração de NOx do primeiro sensor de NOx 14 e
eoNO2 é a concentração de NO2 do motor.
O cálculo da concentração de NO consumida por uma reação rápida de NOx (EQ. 3) é determinado da seguinte forma:
NO = (eoNO – eoNO2) [8]
Subtrair os rendimentos de NOx não reduzidos da seguinte forma:
NOreduzido = (NO – NOxS2) [9]
em que:

[064] NOxS2 é a concentração de NOx do segundo sensor de NOx 48.

[065] O consumo de O2 no primeiro catalisador de SCR 20 devido à redução de NOx é determinado da seguinte forma (Etapa 206): O2NOx = eoO2s1 – (NOreduzido/4) [10] em que: O2NOx é o O2 consumido pela redução de NOx no primeiro catalisador de SCR 20, eoNO é a concentração de NO motor e eoO2s1 é a concentração de O2 medida pelo primeiro sensor de NOx 14.

[066] O consumo de O2 no catalisador de oxidação 32 causado por reações de oxidação, incluindo HC e oxidação de CO, é determinado da seguinte forma (Etapa 208) usando a seguinte relação: O2HC&CO = O2S1 – O2S2 – O2NOx [11] em que: O2HC&CO é o O2 consumido pela oxidação de HC & CO O2S1 é a concentração de O2 do primeiro sensor de oxigênio 13, O2S2 é a concentração de O2 do segundo sensor de oxigênio 28, e O2NOx é o O2 consumido pela redução de NOx no primeiro catalisador de SCR 20.

[067] Com o consumo de O2 conhecido pela oxidação de HC e CO, então o primeiro catalisador de SCR 20 não reduz o NOx e, em vez disso, permite que o NOx passe para o catalisador de oxidação 32. O monitoramento da alteração nas concentrações de O2 permitirá que a composição de NO2 do catalisador de oxidação 32 seja determinada.

[068] A concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação 32 é determinada com base no consumo de O2 no catalisador de oxidação 32, conforme segue (Etapa 210): NO2DOC = (O2S1 – O2S2 – O2HC&CO)*2 [12] em que: NO2DOC é o NO2 gerado pelo catalisador de oxidação 32, O2S1 é a concentração de O2 do primeiro sensor de oxigênio 13, O2S2 é a concentração de O2 do segundo sensor de oxigênio 28, e O2HC&CO é o O2 consumido pela oxidação de HC e CO no primeiro catalisador de SCR 20.

[069] A segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação 32 é determinada com base na concentração de NO2 do motor e na primeira concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação 32 (Etapa 212), conforme segue. Os níveis totais de NO2 no gás de escape podem ser determinados pela relação: NO2 = eoNO2 + NO2DOC [13] em que: NO2 é a segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação 32, eoNO2 é a concentração de NO2 do motor, e NO2DOC é a primeira concentração de NO2, isto é, o NO2 gerado pelo catalisador de oxidação 32.

[070] Uma razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação 32 é determinada com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação 32, na concentração de NO2 do motor e na concentração de NOx a jusante (etapa 214). A razão de NO2/NOx no catalisador de SCR 36 sob a carroceria pode ser determinada da seguinte forma: NO2/NOx = NO2/NOxS2 [14] em que: NO2/NOx é a razão entre NO2 e NOx, NO2 é a segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação 32, e

[071] NOxS2 é a concentração de NOx do segundo sensor de NOx 48 que está a jusante do catalisador de oxidação 32.

[072] A razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação 32 é avaliada para determinar se está dentro de um intervalo permitido (Etapa 216). O intervalo permitido para a razão de NO2/NOx é um valor calibrado específico da aplicação e pode ser determinado e esclarecido durante o desenvolvimento do sistema do motor em outro momento.

[073] Quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação 32 está dentro do intervalo permitido (Etapa 216)(1), nenhuma falha é indicada (Etapa 218) e um relatório é gerado que é comunicado a outro controlador integrado ou não integrado indicando que o catalisador de oxidação 32 está operando em conformidade com sua especificação.

[074] Quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação 32 for maior que um limite máximo do intervalo permitido, ou menor que um limite mínimo do intervalo permitido (Etapa 216)(0), uma falha é indicada e um relatório é gerado que é comunicado a outro controlador integrado ou não integrado indicando uma falha potencial com o catalisador de oxidação 32 que pode exigir ação adicional (Etapa 220).

dação 32 que pode exigir ação adicional (Etapa 220). [075] Quando a produção de NO2 do catalisador de oxidação 32 é maior que o limite superior, ou menor que o limite inferior (Etapa 222), indica uma ocorrência potencial de uma falha associada ao catalisador de oxidação 32. Várias condições de operação relacionadas ao motor de combustão interna 10 e ao sistema de pós-tratamento de escapamento 100 podem ser capturadas e armazenadas no segundo controlador 18 para avaliação adicional e para uso na análise da raiz do problema.

[076] O segundo controlador 18 pode gerar um relatório de falha do catalisador de oxidação indicando uma ausência de uma falha no catalisador de oxidação 32 (Sem Falha) ou uma ocorrência potencial de uma falha associada ao catalisador de oxidação 32 (Falha). O relatório de falha do catalisador de oxidação pode ser comunicado a outro controlador integrado e, em seguida, a um operador de veículo através de uma lâmpada indicadora no painel. O relatório de falha do catalisador de oxidação pode ser comunicado a uma ferramenta de varredura de diagnóstico, como em resposta a uma consulta. O relatório de falha do catalisador de oxidação pode ser comunicado, através de comunicação sem fio, a um controlador localizado remotamente que pode empregar as informações para fins de gerenciamento de veículos e frotas. O veículo pode ser agendado para manutenção para fins de diagnósticos e reparos adicionais em resposta à ocorrência potencial de uma falha associada ao catalisador de oxidação 32. Desta forma, um catalisador de oxidação para uma modalidade de um sistema de pós-tratamento de escapamento de um motor de combustão interna pobre pode ser monitorado regular e periodicamente empregando sensores de NOx a montante e a jusante para detectar a ocorrência de uma falha.

[077] Além disso, quando a produção de NO2 do catalisador de oxidação estiver acima ou abaixo dos limites mínimos ou máximos durante certas condições operacionais, ela pode afetar negativamente o desempenho de emissões do sistema de pós-tratamento de escapamento 100.

[078] Conforme usado neste documento, os termos "sistema" e "subsistema" podem se referir a um ou uma combinação de dispositivos mecânicos e elétricos, acionadores, sensores, controladores, circuitos integrados específicos de aplicação (ASIC), circuitos de lógica combinatória, software, firmware e/ou outros componentes que são dispostos para fornecer a funcionalidade descrita. Conforme empregado neste documento, o termo "a montante" e termos relacionados referem-se a elementos que estão em direção a uma origem de uma corrente de fluxo em relação a um local indicado, e o termo "a jusante" e termos relacionados referem-se a elementos que estão longe de uma origem de uma corrente de fluxo em relação a um local indicado. Conforme empregado neste documento, o termo "modelo" refere-se a um código executável por processador ou baseado em processador e calibração associada que simula uma existência física de um dispositivo ou um processo físico. Conforme usado neste documento, os termos "dinâmico" e "dinamicamente" descrevem etapas ou processos que são executados em tempo real e são caracterizados pelo monitoramento ou determinação de estados de parâmetros e atualização regular ou periódica dos estados dos parâmetros durante a execução de uma rotina ou entre iterações de execução da rotina. Conforme empregado neste documento, os termos "calibração", "calibrado" e termos relacionados referem-se a um resultado ou processo que correlaciona um parâmetro desejado e um ou vários parâmetros percebidos ou observados para um dispositivo ou um sistema. Uma calibração, conforme descrita neste documento, pode ser reduzida a uma tabela de pesquisa paramétrica armazenável, uma pluralidade de equações executáveis ou outra forma adequada que pode ser empregada como parte de uma rotina de medição ou controle. Conforme empregado neste documento, um parâmetro é definido como uma quantidade mensurável que representa uma propriedade física de um dispositivo ou outro elemento que é discernível usando um ou mais sensores e/ou um modelo físico. Um parâmetro pode ter um valor discreto, por exemplo, “1” ou “0”, ou pode ter um valor infinitamente variável. O uso de ordinais como primeiro, segundo e terceiro não implica necessariamente um senso de ordem classificado, mas pode apenas distinguir entre várias instâncias de um ato ou estrutura.

[079] A descrição detalhada e os desenhos ou figuras são de apoio e descritivo dos presentes ensinamentos, mas o escopo dos presentes ensinamentos é definido unicamente pelas reivindicações. Embora alguns dos melhores modos e outras modalidades para a realização dos presentes ensinamentos tenham sido descritos em detalhes, existem vários projetos e modalidades alternativos para praticar os presentes ensinamentos definidos nas reivindicações.

Claims (20)

1. Sistema para monitorar um catalisador de oxidação para um motor de combustão interna pobre, o sistema CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um primeiro sensor de oxigênio disposto para monitorar um fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação; um segundo sensor de oxigênio disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação; um sensor de NOx a jusante disposto para monitorar um fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação; e um controlador, em comunicação com o primeiro e o segundo sensores de oxigênio, e o sensor de NOx a jusante; o controlador incluindo um conjunto de instruções, em que o conjunto de instruções é executável para: determinar uma concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação; determinar, através do primeiro sensor de oxigênio, um primeiro parâmetro associado à concentração de O2 no fluxo de alimentação do gás de escape a montante do catalisador de oxidação; determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido a reações de oxidação; determinar uma primeira concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação; determinar uma segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação com base na concentração de NO2 do motor e na primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação; determinar uma razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e uma concentração de NOx medida pelo sensor de NOx a jusante; e avaliar a razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de instruções é executável para determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e oxidação de CO no catalisador de oxidação.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um primeiro catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) disposto a montante do catalisador de oxidação, em que o conjunto de instruções é executável para determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio no primeiro catalisador de SCR devido à redução de NOx no catalisador de SCR.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de instruções é executável para determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e oxidação de CO no catalisador de oxidação e o consumo de oxigênio no primeiro catalisador de SCR devido à redução de NOx no catalisador de SCR.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um primeiro sensor de NOx disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação, em que o conjunto de instruções é executável para determinar a concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação com base em uma entrada do primeiro sensor de NOx.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de instruções inclui um modelo executável para determinar a concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação com base na operação do motor de combustão interna.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de instruções ser executável para avaliar a razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação compreende ainda o conjunto de instruções sendo executável para detectar uma falha associada ao catalisador de oxidação quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação for maior que um limite máximo.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de instruções ser executável para avaliar a razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação compreende ainda o conjunto de instruções sendo executável para detectar uma falha associada ao catalisador de oxidação quando a razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação for inferior a um limite mínimo.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um segundo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) disposto a jusante do catalisador de oxidação, em que o sensor de NOx a jusante é disposto para monitorar um fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do segundo catalisador de SCR.
10. Método para monitorar um catalisador de oxidação para um motor de combustão interna pobre, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: determinar uma concentração de NO2 do motor em um fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação; determinar, através de um primeiro sensor de oxigênio, uma primeira concentração de O2 no fluxo de alimentação do gás de escape a montante do catalisador de oxidação; determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e de um segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido a reações de oxidação; determinar uma primeira concentração de NO2 gerada pelo catalisador de oxidação com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação; determinar uma segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação com base na concentração de NO2 do motor e na primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação; determinar uma razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e uma concentração de NOx medida por um sensor de NOx a jusante; e avaliar a razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, o consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e por oxidação de CO no catalisador de oxidação.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio em um primeiro catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) que é disposta a montante do catalisador de oxidação.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende determinar, através do primeiro sensor de oxigênio e do segundo sensor de oxigênio, um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e oxidação de CO no catalisador de oxidação e o consumo de oxigênio no primeiro catalisador de SCR devido à redução de NOx.
14. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um primeiro sensor de NOx disposto para monitorar o fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação, em que a concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação é determinada com base em uma entrada do primeiro sensor de NOx.
15. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a determinação, através de um modelo executável, da concentração de NO2 do motor no fluxo de alimentação de gás de escape a montante do catalisador de oxidação com base na operação do motor de combustão interna.
16. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a avaliação da razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação compreende a detecção de uma falha associada ao catalisador de oxidação quando a razão de NO2/NOx no fluxo de alimentação de gás de escape a jusante do catalisador de oxidação for maior que um limite máximo.
17. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a avaliação da razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação compreende a detecção de uma falha associada ao catalisador de oxidação quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação for inferior a um limite mínimo.
18. Método para monitorar um catalisador de oxidação para um motor de combustão interna pobre, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: determinar um consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido a reações de oxidação; determinar uma primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação com base no consumo de oxigênio no catalisador de oxidação; determinar uma segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação com base em uma concentração de NO2 do motor e na primeira concentração de NO2 que é gerada pelo catalisador de oxidação; e determinar razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação com base na segunda concentração de NO2 a jusante do catalisador de oxidação e uma concentração de NOx medida por um sensor de NOx a jusante.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a determinação do consumo de oxigênio no catalisador de oxidação devido à oxidação de HC e oxidação de CO no catalisador de oxidação.
20. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a detecção de uma falha associada ao catalisador de oxidação quando a razão de NO2/NOx a jusante do catalisador de oxidação for inferior a um limite mínimo.

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