BR112012022796B1

BR112012022796B1 - sistema de controle para compensação de dosador em um sistema de scr

Info

Publication number: BR112012022796B1
Application number: BR112012022796-3A
Authority: BR
Inventors: Mert Geveci; Aleksey Yezerets; Neal W. Currier; Michael Haas; Andrew W. Osburn
Original assignee: Cummins Inc.
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2021-02-09
Also published as: US8893475B2; DE112011100874T5; US20110219747A1; WO2011112985A1; BR112012022796A2; CN102869865A; CN102869865B; DE112011100874B4

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE PARA COMPENSAÇÃO DE DOSADOR EM UM SISTEMA DE SCR Trata-se de um método que inclui determinar de teste de redução catalitica seletiva (SCR) estão presentes e , em respostas às condições de teste de SCR estarem presentes , operar um sistema de pós-tratamento de SCR em diversos pontos de operação de razão reduzida entre amônia e NOx (ANR). O método inclui, ainda , determinar um valor de eficiência de deNOx correspondente a cada um dos pontos de operação de ANR. O método inclui , ainda , determinar um valor de correção de redutor em resposta aos valores de eficiência de deNOx correspondentes a cada um dos pontos de correção de redutor.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido refere-se, e reivindica benefício de, do Pedido Provisório n° U.S. 61/312.904 depositado em 11 de março de 2010 e do Pedido de Patente n° U.S. 13/045.231 depositado em 10 de março de 2011, sendo que ambos estão aqui incorporados a título de referência para todos os propósitos.

ANTECEDENTES

[0002] O campo técnico refere-se, em geral, à tecnologia de motor de combustão interna. Mais particularmente, porém, não exclusivamente, o presente pedido refere- se a um dispositivo e processo de pós-tratamento de gás de escape para um motor de combustão interna equipado com um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). As configurações atuais de catalisador de SCR e de dosador têm diversas desvantagens. A variabilidade em sistemas de dosagem atuais pode afetar adversamente o desempenho do catalisador de SCR. Dosar mais redutor do que a quantidade desejada, ou a quantidade que pode ser consumida na reação no interior do catalisador de SCR, desperdiça redutor e pode causar vazamento de amônia. Dosar menos redutor do que a quantidade desejada resulta em uma menor redução de NOX e um aumento em emissões de NOX. Os injetores disponíveis no presente não estão prontamente diagnosticados para determinar se uma quantidade fora da nominal de redutor está sendo injetada. Portanto, desenvolvimentos tecnológicos adicionais são desejáveis nessa área.

SUMÁRIO

[0003] Uma modalidade do presente pedido é um procedimento único para diagnosticar o desempenho de um dosador para um sistema de escape equipado com um catalisador de SCR. Outras modalidades incluem métodos, sistemas e aparelhos únicos para diagnosticar o desempenho do dosador e para ajustar a injeção do dosador. Demais modalidades, formas, objetos, recursos, vantagens, aspectos e benefícios devem se tornar aparentes a partir da descrição a seguir e dos desenhos. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema para diagnosticar o desempenho do dosador.

[0004] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de uma unidade de controle para diagnosticar o desempenho do dosador.

[0005] A Figura 3 é um fluxograma esquemático de um procedimento para ajustar a injeção de redutor operacional.

[0006] A Figura 4 é uma representação gráfica de dados ilustrativos de uma eficiência de conversão de NOX versus uma razão entre amônia e NOX.

[0007] A Figura 5 é uma representação gráfica de dados exemplificativos que ilustram determinadas condições de operação do motor versus tempo.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES ILUSTRATIVAS

[0008] Para os propósitos de promover uma compreensão dos princípios da invenção, será feita referência agora às modalidades ilustradas nos desenhos e uma linguagem específica será usada para descrever as mesmas. Todavia, será compreendido que nenhuma limitação do escopo da invenção é pretendida através das mesmas, quaisquer alterações e demais modificações nas modalidades ilustradas e quaisquer aplicações adicionais dos princípios da invenção, conforme ilustrado na mesma conforme ocorreria normalmente a um versado na técnica à qual a invenção se refere, são ora contempladas.

[0009] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma modalidade de um sistema para diagnosticar o desempenho do dosador. Um motor de combustão interna 102 produz uma corrente de escape 110. O motor de combustão interna 102 pode ser um motor a diesel, um motor a gasolina ou qualquer outro motor de combustão interna conhecido na técnica. A corrente de escape 110 atravessa um tubo de escape 108 para o interior de um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) 104. O dosador 114 injeta um redutor na corrente de escape 110 em uma localização a montante do catalisador de SCR 104. O redutor pode ser ureia aquosa; no entanto, contempla-se que outros redutores líquidos ou gasosos, incluindo amônia, hidrocarbonetos ou outros redutores conhecidos na técnica, podem ser utilizados. A unidade de controle 120 comanda a quantidade de ureia injetada pelo dosador 114.

[0010] A ureia injetada pelo dosador 114 produz a amônia que reage com o NOX no interior do catalisador de SCR 104 e pode reduzir a quantidade de NOX emitido na atmosfera. Em certas modalidades, a razão entre amônia e NOX (ANR) durante a operação do motor é determinada e o comando do dosador 114 é ajustado para alcançar uma ANR alvo. O sistema inclui um sensor de temperatura 112 e um sensor de NOX 106 em comunicação com uma unidade de controle 120.

[0011] Os sensores 112, 106 podem se comunicar com a unidade de controle 120 diretamente ou os sensores 112, 106 podem se comunicar com a unidade de controle 120 através de um enlace de dados, rede e/ou através do fornecimento de parâmetros para um módulo de controle de motor (ECM) que pode ser uma parte da unidade de controle 120 ou pode ser um controlador separado. O sensor de temperatura 112 determina uma temperatura do catalisador de SCR 104. O sensor de temperatura 112 é ilustrado no interior do catalisador de SCR 104 conforme mostrado, porém, pode ser posicionado a montante e/ou à jusante do catalisador de SCR. A temperatura do catalisador de SCR 104 pode ser determinada por qualquer método compreendido na técnica, incluindo pelo menos a utilização de uma média ponderada de sensores de temperatura a montante e à jusante (não mostrado), ou modelagem e/ou estimativa da temperatura do catalisador de SCR 104 com base em outras medições de temperatura disponíveis no sistema. Em certas modalidades, o sistema não inclui uma determinação ou estimativa de temperatura do catalisador de SCR 104.

[0012] O sistema inclui um sensor de NOX 106 posicionado à jusante do catalisador de SCR 104. O sensor de NOX 106 mede o NOX em uma posição à jusante do catalisador de SCR 104. O sensor de NOX 106 se comunica diretamente com a unidade de controle 120, e/ou fornece o valor de NOX à unidade de controle 120 por meio de um enlace de dados, rede ou outra comunicação.

[0013] Em certas modalidades, a unidade de controle 120 inclui um controlador 120 que realize determinadas operações para determinar o desempenho operacional de um dosador. O controlador exemplificativo 120 forma uma porção de um subsistema de processamento, incluindo um ou mais dispositivos de computação que têm hardware de memória, processamento e comunicação. O controlador 120 pode ser um único dispositivo ou um dispositivo distribuído, e as funções do controlador podem ser realizadas por hardware ou software.

[0014] Em certas modalidades, o controlador 120 inclui um ou mais módulos estruturados para executar funcionalmente as operações do controlador. O controlador exemplificativo 120 inclui um módulo de validação de condição de teste de SCR 202, um módulo de controle de injeção 204, um módulo de diagnóstico de injetor 206 e/ou um módulo de correção de injetor 208. A presente descrição que inclui módulos enfatiza a independência estrutural dos aspectos do controlador 120 e ilustra um agrupamento de operações e responsabilidades do controlador 120. Outros agrupamentos que executam operações gerais similares são compreendidos como abrangidos pelo escopo do presente pedido. Os módulos podem ser implantados em hardware e/ou software em meio legível por computador e módulos podem ser distribuídos através de diversos componentes de hardware ou software. Descrições mais específicas de determinadas modalidades de operações de controlador são incluídas na seção referente à Figura 2.

[0015] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um controlador 120 para diagnosticar o desempenho de um dosador. O controlador 120 inclui módulos que executam determinadas operações para diagnosticar o desempenho de um dosador. O controlador 120 é mostrado com um único dispositivo para simplificar a descrição. No entanto, o controlador 120 pode incluir múltiplos dispositivos, dispositivos distribuídos, alguns dispositivos que são hardware e/ou incluem um componente de software. Além disso, quaisquer valores de dados ilustrados podem ser armazenados no controlador 120 e/ou comunicados ao controlador 120. O controlador 120 pode incluir dispositivos que são fisicamente remotos a partir de outros componentes do sistema, porém, que estão pelo menos intermitentemente em comunicação com o sistema por meio de rede, enlace de dados, internet ou outro meio de comunicação.

[0016] O controlador 120 inclui um módulo de validação de condição de teste de SCR 202 que determina se as condições de teste de SCR 210 são satisfeitas. A determinação de que as condições de teste de SCR 210 são satisfeitas pode ser realizada por quaisquer uma ou mais das seguintes operações exemplificativas. Uma operação exemplificativa inclui o módulo de validação de condição de teste de SCR 202 que determina que uma velocidade de espaço 212 é inferior a um limite de velocidade de espaço 218. Em um exemplo, se a velocidade de espaço 212 é muito alta, um vazamento de amônia significante (devido a tempo insuficiente para que toda a amônia seja absorvida sobre o catalisador de SCR) interfere no NOX detectado no sensor de NOX e os resultados de teste não serão aceitáveis. Outra operação exemplificativa inclui o módulo de validação de condição de teste de SCR 202 que determina que uma taxa de fluxo de escape 214 está abaixo de um limite de taxa de fluxo de escape 220.

[0017] Outra operação exemplificativa inclui o módulo de validação de condição de teste de SCR 202 que determina que uma temperatura de catalisador de SCR 216 está acima de um limite de temperatura mínima de SCR 222 e/ou abaixo de um limite de temperatura máxima de SCR 224. Em baixas temperaturas, a hidrólise de ureia pode proceder muito vagarosamente para que o resultado de teste seja confiável. Além disso, em baixas temperaturas, o armazenamento de amônia no catalisador de SCR é significante, e o armazenamento de amônia sobre o catalisador de SCR durante o teste irá tornar as determinações baseadas na conversão de NOX observada difíceis. Portanto, o limite de temperatura mínima de SCR 222 pode ser ajustado para um valor alto o suficiente para que o armazenamento de amônia seja desprezível (por exemplo, mais do que 350°C), ou ajustado para um valor inferior em que as condições de teste de SCR 210 incluem adicionalmente um tempo suficiente no valor de temperatura inferior de tal modo que o catalisador de SCR seja saturado com amônia antes que o teste seja iniciado. Em altas temperaturas, uma oxidação significante de amônia pode fazer com que o resultado de teste não seja confiável. As temperaturas que iniciam a oxidação significante de amônia dependem da precisão de teste desejada, da formulação do catalisador, do primeiro e do segundo valores de ANR de teste 230 (sendo que valores de ANR inferiores experimentam um maior erro proveniente da oxidação de amônia) e da quantidade de oxigênio disponível nos gases de escape. Na maioria das situações, um limite de temperatura máxima de SCR 224 de 500°C, 550°C ou mesmo 600°C irá fornecer resultados de teste aceitáveis.

[0018] Ainda outra operação exemplificativa inclui o módulo de validação de condição de teste de SCR 202 que determina que um impacto de NOX de teste de SCR atual 226 é inferior a um limite de impacto de NOX de teste de SCR 254. O impacto de NOX de teste de SCR atual 226 é a quantidade estimada de NOX que seria liberada ao longo do curso do teste de diagnóstico de SCR se o teste é iniciado sob as condições operacionais atuais. Por exemplo, a saída de NOX do motor atual, a primeira ANR de teste 228, a segunda ANR de teste 230 e o tempo gasto em cada um dos valores de ANR de teste 228, 230 são utilizados para determinar um impacto de NOX de teste de SCR atual 226 que é, então, comparado ao limite de impacto de NOX de teste de SCR 254. O limite de impacto de NOX de teste de SCR 254 é um valor predeterminado que pode ser determinado de acordo com o impacto de emissões aceitável do teste ou de acordo com outros padrões conhecidos por aqueles versados na técnica. O módulo de validação de condição de teste de SCR 202 pode determinar adicionalmente se as condições de teste de SCR 210 são satisfeitas em resposta a uma quantidade de tempo decorrido desde que um último teste foi realizado e a uma solicitação de operador para realizar um teste, se um teste foi realizado em uma trajetória de veículo atual, se uma carga e uma velocidade de motor estão em uma condição transitória ou estável, ou outras considerações compreendidas na técnica.

[0019] Referindo-se à Figura 5, os pontos de dados em 501, 502, 503, e 504 são posições exemplificativas em que a temperatura de SCR e a saída de NOX do motor são aceitáveis, e em que a carga e a velocidade de motor são estáveis o suficiente para que um teste provavelmente suceda. A saída de NOX do motor deve ser alta o suficiente para que o sensor de NOX exiba uma resposta de saída razoável (isto é, com uma razão de sinal para ruído aceitável), e baixa o suficiente para que o impacto de emissões da realização do teste não seja muito severo.

[0020] Uma estratégia de compensação de dosador utiliza testes periódicos, durante os quais a injeção do dosador é modificada para produzir uma resposta diferencial de eficiência de deNOx para diversos valores de ANR. À medida que a ANR se aproxima de 0, a razão de sinal para ruído se torna alta e não condutiva para leituras de NOX precisas. À medida que a ANR se aproxima de 1, o vazamento de amônia pode ocorrer e pode produzir leituras de sensor de NOX imprecisas e, além disso, a reação de deNOx se torna limitada por sítio de NOX ou catalisador e, portanto, a resposta de eficiência de deNOx para ANR não é uma determinação confiável da resposta do dosador.

[0021] Referindo-se à Figura 4, os dados ilustrativos 400, mostram uma curva de ANR 402, em que a curve 402 é uma eficiência de deNOx 406 como uma função de uma ANR 404. Os dados 400 ilustram que, à medida que a ANR 404 se aproxima de 1 - em algum ponto da região 408 na Figura 4 - a resposta de eficiência de deNOx é não linear. É desejável utilizar os pontos de ANR de teste que são distantes o suficiente para produzir um coeficiente angular resultante confiável 246 e uma interceptação 248, à medida que impede valores muito baixos de ANR e valores muito altos de ANR.

[0022] Em certas modalidades, os valores de ANR de teste incluem uma primeira ANR de teste 228 de 0,2 e uma segunda ANR de teste 230 de 0,7. Em outras modalidades, os valores de ANR de teste incluem uma primeira ANR de teste 228 de 0,2 e uma segunda ANR de teste 230 de 0,9. De acordo com os dados ilustrativos 400, a primeira eficiência de deNOx 240 corresponde à primeira ANR de teste 228, e a segunda eficiência de deNOx 242 corresponde à segunda ANR de teste 230, permitindo o cálculo de um coeficiente angular 246 e interceptação 248. Em certas modalidades, um valor de ANR de teste inferior a 0,2 é possível, e/ou um valor de ANR de teste superior a 0,9 é possível. Os dados da Figura 4 foram obtidos, conforme mostrado, a uma temperatura de entrada de catalisador de SCR de 380°C, um NOX de entrada de 134 ppm e a uma velocidade de espaço de 38 K/hr. A temperatura de entrada de catalisador de SCR é utilizada na Figura 4, porém, o catalisador de temperatura de saída de SCR, a temperatura de leito de catalisador de SCR, uma temperatura modelada ou algum valor ponderado de temperaturas disponíveis podem ser adicional ou alternativamente utilizados.

[0023] Durante os períodos de teste, em que a ANR é reduzida, as emissões de NOX aumentam e é desejável conduzir testes ao longo de uma quantidade mínima de tempo. Quando os efeitos de armazenamento de amônia são minimizados, um determinado ponto de ANR pode ser testado em poucos segundos. O teste inclui uma primeira ANR de teste 228 e uma segunda ANR de teste 230, porém, pode incluir adicionalmente pontos de teste de ANR, incluindo uma memória temporária de pontos de teste de ANR anteriores provenientes de execuções anteriores do teste.

[0024] O controlador 120 inclui, ainda, um módulo de controle de injeção 204 que realiza operações de dosador durante o teste. O módulo de controle de injeção 204 injeta uma primeira quantidade de redutor 232 em resposta à primeira ANR de teste 228, e injeta uma segunda quantidade de redutor 234 em resposta à segunda ANR de teste 230. O módulo de controle de injeção 204 responde adicionalmente a quaisquer valores de ANR de teste adicionais com quantidades adequadas de redutor. O módulo de controle de injeção 204 determina a quantidade de redutor 232, 234 em resposta a uma quantidade presente de NOX proveniente do motor, a ANR de teste valor 230, 232, e adicionalmente em resposta a quaisquer condições que podem estar causando um atraso temporário ou operação suspensa do teste.

[0025] O controlador 120 inclui, ainda, um módulo de diagnóstico de injetor 206 que determina uma primeira eficiência de deNOx 240 em resposta à injeção para alcançar a primeira ANR de teste 228, e uma segunda eficiência de deNOx 242 em resposta à injeção para alcançar a segunda ANR de teste 230. O módulo de diagnóstico de injetor 206 determina, ainda, quaisquer valores de eficiência de deNOx adicionais para quaisquer valores de ANR de teste adicionais. Os valores de eficiência de deNOx 240, 242 são determinados de acordo com uma quantidade de NOX de entrada de SCR e com a quantidade de NOX de saída de SCR. A quantidade de entrada de SCR pode ser determinada a partir de um sensor (não mostrado) e/ou a partir de uma estimativa ou modelo de NOX da quantidade de NOX fora do motor. Em certas modalidades, as condições de teste de SCR 210 podem incluir condições em que um modelo de NOX fora do motor é conhecido como sendo relativamente preciso.

[0026] Em certas modalidades, o módulo de diagnóstico de injetor 206 determina, ainda, um coeficiente angular de teste 246 e/ou uma interceptação de teste 248 em resposta à primeira eficiência de deNOx 240 e a segunda eficiência de deNOx 242. O coeficiente angular de teste 246 é utilizado para determinar uma ANR realizada 250 do injetor (dosador) em resposta à ANR alvo 236. Por exemplo, um coeficiente angular de teste 246 de 100 (por exemplo, alteração de eficiência de 50% com alteração de ANR de 0,5) indica que o injetor está fornecendo a quantidade comandada de redutor. Um coeficiente angular de teste 246 de 80 (por exemplo, alteração de eficiência de 40% com alteração de ANR de 0,5) indica que o injetor está fornecendo somente 80% da quantidade comandada de redutor. Em certas modalidades, a resposta do injetor é determinada como não linear, e um ajuste polinomial, um ajuste de tabela de pesquisa (por exemplo, ANR realizada 250 versus ANR alvo 236 ou ANR comandada em diversos pontos que podem ser compatibilizados ou interpolados) ou outro tipo de ajuste compreendido na técnica é utilizado. A determinação de eficiência de deNOx pode ser proveniente de um valor de NOX medido à jusante do catalisador de SCR e um valor de NOX medido ou modelado a montante do catalisador de SCR.

[0027] Em certas modalidades, o módulo de diagnóstico de injetor determina a validez do teste de SCR e/ou do valor de correção de redutor em resposta à interceptação de teste 248. Quando a interceptação de teste 248 se desvia significantemente de zero, o módulo de diagnóstico de injetor determina que o teste não é válido, e o teste não é utilizado, é utilizado somente parcialmente e/ou é realizado novamente. Em certas modalidades, quando a curva de ANR 402 é não linear, ou porções da curva de ANR 402 são não lineares, a interceptação de teste 248 pode não ser utilizada para determinar a validez do teste. Alternativa ou adicionalmente, somente uma interceptação de teste 248 correspondente a uma porção linear da curva de ANR 402 pode ser utilizada para determinar a validez do teste.

[0028] Em certas modalidades, o módulo de diagnóstico de injetor 206 determina, ainda, dados estatísticos sobre os valores de eficiência de deNOx, incluindo, sem limitação, linearidade (por exemplo, de um valor r2) e repetitividade de testes anteriores. O módulo de diagnóstico de injetor 206 pode determinar adicionalmente a confiabilidade do coeficiente angular de teste 246 com o uso da interceptação de teste 248, quando os valores de interceptação de teste 248 próximos a zero indicam um coeficiente angular de teste mais confiável 246 e os valores de interceptação de teste 248 distantes de zero indicam um coeficiente angular de teste menos confiável 246.

[0029] Em certas modalidades, o módulo de diagnóstico de injetor 206 determina um índice de desempenho de NH3 244 em resposta à primeira eficiência de deNOx 240 e à segunda eficiência de deNOx 242. O índice de desempenho de NH3 244 inclui uma descrição da ANR realizada de injetor 250 como uma função da ANR alvo de injetor 236. O índice de desempenho de NH3 244 pode ser uma razão, uma função, uma tabela de pesquisa, um parâmetro de indexação que tem referência cruzada com uma tabela de ajuste de injetor predeterminada ou qualquer outro parâmetro compreendido na técnica.

[0030] O controlador 120 inclui, ainda, um módulo de correção de injetor 208 que ajusta uma injeção de redutor operacional 238 em resposta ao alcance de uma ANR alvo 236. Em certas modalidades, o módulo de correção de injetor 208 ajusta a injeção de redutor operacional 238 em resposta a pelo menos um dentre o coeficiente angular de teste 246 e a interceptação de teste 248. Em certas modalidades, o módulo de correção de injetor 208 ajusta a injeção de redutor operacional 238 em resposta ao índice de desempenho de NH3 244. Em certas modalidades, o módulo de correção de injetor 208 determina um valor de correção de redutor 252 (ou valores) e ajusta a injeção de redutor operacional 238 com o valor de correção de redutor 252. Por exemplo, o coeficiente angular de teste 246 pode indicar que o injetor entrega somente 80% do redutor comandado, e o valor de correção de redutor 252 pode ser um multiplicador que é aplicado ao comando de injeção de redutor nominal ou à ANR alvo 236. No exemplo, se o valor de correção de redutor 252 é um multiplicador de "1,25", a ANR alvo 236 é 0,96, e o comando de injeção de redutor nominal (o comando de injetor que alcançaria a ANR de 0,96 para um injetor de funcionamento adequado) é 60 unidades de redutor, o módulo de correção de injetor 208 ajusta a ANR alvo 236 para um valor de 1,2, ajusta o comando de injeção de redutor nominal para 75 unidades, ou fornece uma combinação equivalente de ajustes de tal modo que a ANR realizada 250 alcance a ANR alvo 236 (antes de ajustes). A injeção de redutor operacional 238 é a quantidade de injeção de redutor durante a operação nominal do sistema, ou durante as operações do sistema que não incluem o teste de SCR.

[0031] O fluxograma esquemático e a descrição relacionada a seguir fornecem uma modalidade ilustrativa da realização de procedimentos para diagnosticar o desempenho de um dosador de redutor e para compensar um dosador fora da nominal. As operações ilustradas são compreendidas como sendo exemplificativas somente, e as operações podem ser combinadas ou divididas, e adicionadas ou removidas, bem como reordenadas totalmente ou em parte, a menos que seja ora explicitamente indicado o contrário.

[0032] Certas operações ilustradas podem ser implantadas por um computador que executa um produto de programa de computador em um meio legível por computador, em que o produto de programa de computador compreende instruções que fazem com que o computador execute uma ou mais das operações ou emita comandos para outros dispositivos para executar uma ou mais das operações.

[0033] A Figura 3 é um fluxograma esquemático que ilustra um procedimento 300 para ajustar a injeção de redutor para satisfazer uma ANR alvo. O procedimento 300 inclui uma operação 302 para determinar se as condições de teste de SCR são satisfeitas. Se a operação 302 determina que as condições de teste de SCR não são satisfeitas, o procedimento 300 inclui a operação 324 para usar uma injeção de redutor operacional atual. A injeção de redutor operacional atual é o esquema de injeção de redutor não corrigido ou conforme ajustado por um valor de correção de redutor determinado em um teste de SCR precedente.

[0034] Quando a operação 302 determina que as condições de teste de SCR são satisfeitas, o procedimento 300 inclui uma operação 304 para interpretar uma primeira ANR de teste, uma operação 308 para injetar uma primeira quantidade de redutor em resposta à primeira ANR de teste e uma operação 312 para determinar uma primeira eficiência de deNOx em resposta à injeção. O procedimento 300 inclui, ainda, uma operação 306 para interpretar uma segunda ANR de teste, uma operação 310 para injetar uma segunda quantidade de redutor e uma operação 314 para determinar uma segunda eficiência de deNOx em resposta à injeção.

[0035] O procedimento 300 inclui, ainda, uma operação 330 para determinar se um ajuste de coeficiente angular/interceptação ou ajuste de índice de desempenho de NH3 deve ser utilizado. Quando a operação 330 determina um ajuste de coeficiente angular/interceptação, o procedimento 300 inclui, ainda, uma operação 318 para interpretar um coeficiente angular de teste e/ou uma interceptação de teste a partir do primeiro e do segundo valores de eficiência de deNOx, e uma operação 322 para ajustar a injeção de redutor operacional em resposta ao coeficiente angular de teste e/ou à interceptação de teste. Quando a operação 330 determina um índice de desempenho de NH3, o procedimento 300 inclui, ainda, uma operação 320 para interpretar o índice de desempenho de NH3 e a operação 322 para ajustar a injeção de redutor operacional em resposta ao índice de desempenho de NH3.

[0036] O índice de desempenho de NH3 pode comparar a quantidade real de redutor realizado injetado em uma quantidade de redutor comandada. O índice de desempenho de amônia pode ser uma razão entre as unidades de redutor operacional injetado e as unidades de redutor comandado. O índice de desempenho de amônia pode ser uma função do redutor operacional injetado versus o redutor comandado. O índice de desempenho de amônia também pode ser uma descrição qualitativa do redutor operacional injetado em comparação ao redutor comandado (por exemplo, sempre baixo, sempre alto). A operação 322 pode ajustar a injeção de redutor operacional de dosador, em resposta ao índice de desempenho de amônia como um desvio (por exemplo, 100 unidades de redutor comandado, compondo 90 unidades, aumentarão, portanto, em 10 unidades ou uma porção da mesma). A operação 322 pode ajustar a injeção de redutor operacional de dosador como uma razão, por exemplo, a injeção de redutor é 10% baixa, portanto, deve ser aumentada em 10% totalmente ou uma porção do mesmo. A operação 322 também pode ajustar a injeção de redutor operacional de dosador como uma função que pode armazenar a função e calcular, conforme necessário, e interpolar ou extrapolar valores. A injeção de redutor operacional de dosador também pode ser ajustada com o uso de valores crescentes ou decrescentes (por exemplo, a ANR é baixa, portanto, aumentar a injeção de redutor em 2 unidades... se a operação subsequente do teste indica que ainda está baixa, aumentar em mais 2 unidades, etc.). Os comportamentos descritos que utilizam o índice de desempenho de NH3 e as operações 322 descritas são ilustrativos e não limitantes.

[0037] Outro procedimento exemplificativo para diagnosticar o desempenho de um dosador de redutor e compensar um dosador fora da nominal é descrito a seguir. O procedimento inclui uma operação para determinar se as condições de teste de redução catalítica seletiva (SCR) estão presentes. A determinação da possibilidade das condições de teste estarem presente inclui a determinação de qualquer conjunto de condições em que uma alteração de dosagem de redutor seja observável como uma alteração na concentração de NOX à jusante do elemento de catalisador de SCR sem um período de atraso, ou com somente um período de atraso pequeno compensável. As condições de teste de SCR exemplificativas incluem determinar se um catalisador de SCR preencheu a capacidade de armazenamento ou uma baixa capacidade de armazenamento máximo. Outro exemplo não limitante de determinação da possibilidade das condições de teste estarem presentes inclui a determinação de que um aumento de quantidade de NOX devido às operações do teste de SCR é menor do que um limite de emissões predeterminado.

[0038] Uma determinação exemplificativa das condições de teste de SCR inclui determinar se uma velocidade de espaço atual do catalisador de SCR é menor do que um limite de velocidade de espaço. Outra determinação exemplificativa das condições de teste de SCR inclui determinar se uma taxa de fluxo de escape atual é menor do que um limite de taxa de fluxo de escape. Outra determinação exemplificativa das condições de teste de SCR inclui determinar se uma temperatura de catalisador de SCR está abaixo de um limite de temperatura máxima de catalisador de SCR.

[0039] Outra determinação exemplificativa das condições de SCR inclui determinar se uma temperatura de catalisador de SCR está acima de um limite de temperatura mínima de catalisador de SCR. Ainda outra determinação exemplificativa das condições de teste de SCR inclui determinar se um impacto de NOX de teste de SCR atual é menor do que um limite de impacto de NOX de teste de SCR.

[0040] Em resposta às condições de teste de SCR estarem presentes, o procedimento exemplificativo inclui uma operação do sistema de pós-tratamento de SCR em diversos pontos de operação de razão reduzida entre amônia e NOX (ANR). Os pontos de operação de ANR reduzida podem ser quaisquer pontos de operação de ANR abaixo de uns pontos de operação de normal do sistema de SCR e/ou quaisquer pontos de operação de ANR abaixo de uma ANR estequiométrica em que uma saída de NOX do sistema de SCR é observável em um sistema de NOX à jusante. Em uma modalidade exemplificativa não limitante, o número de ANR reduzida inclui um valor de primeira ANR de teste que é inferior a 0,3 e um valor de segunda ANR de teste que é superior a 0,6.

[0041] O procedimento exemplificativo inclui, ainda, uma operação para determinar um valor de eficiência de deNOx correspondente a cada um dentre diversos pontos de operação de ANR. O valor de eficiência de deNOx pode ser determinado em resposta à quantidade de NOX que entra no catalisador de SCR (medido ou modelado) e à quantidade de NOX que sai do catalisador de SCR (medido pelo sensor de NOX).

[0042] O procedimento exemplificativo inclui, ainda, em resposta aos valores de eficiência de deNOx correspondentes a cada um dentre diversos pontos de operação de ANR, determinar um valor de correção de redutor. Em certas modalidades, determinar o valor de correção de redutor inclui determinar um coeficiente angular de teste em resposta ao valor de primeira ANR de teste e ao valor de segunda ANR de teste. Em certas modalidades, o procedimento inclui determinar um ou mais coeficientes angulares e/ou diversos pontos de dados para relacionar a saída de fluxo realizada do dosador de redutor à saída de fluxo comandada do dosador de redutor através de uma faixa de valores de fluxo.

[0043] Em certas modalidades, a operação para determinar o valor de correção de redutor inclui uma operação para interpretar um índice de desempenho de NH3. Em demais modalidades, a operação para interpretar o índice de desempenho de NH3 inclui determinar uma quantidade entregue de amônia para um injetor como uma função de uma quantidade comandada de amônia. Outra modalidade exemplificativa inclui, em resposta à quantidade entregue de amônia para um injetor como uma função da quantidade comandada de amônia, alterar um dentre um valor de ANR alvo e uma função de comando de injetor. A função de comando de injetor inclui uma programação de comandos de injetor correspondentes às taxas de fluxo de injetor.

[0044] Em certas modalidades, a operação para determinar o valor de correção de redutor inclui, ainda, determinar uma interceptação de teste em resposta ao valor de primeira ANR de teste e ao valor de segunda ANR de teste. Em uma modalidade adicional, o procedimento inclui uma operação para determinar se o teste é válido em resposta ao fato de que a interceptação de teste é um valor de eficiência de deNOx próximo a zero.

[0045] O procedimento exemplificativo inclui, ainda, uma operação para fornecer um comando de injeção de redutor em resposta ao valor de correção de redutor.

[0046] Referindo-se à Figura 5, uma representação gráfica de dados exemplificativos ilustra certas condições de operação do motor versus tempo. Pode- se observar a partir dos dados exemplificativos na Figura 5 que, em determinadas condições operacionais em que o motor se aproxima da operação de estado estável, a saída de NOX do motor se nivela a um valor pseudoestável. As regiões marcadas 501, 502, 503, 504 ilustram diversas localizações em que o NOX fora do motor é alto o suficiente para ser medido de modo confiável e se aproxima da operação estável. Uma pessoa versada na técnica pode determinar prontamente informações, conforme mostrado na Figura 5, para um sistema particular, e os dados, conforme mostrado na Figura 5, podem ser utilizados para ajustar as condições de teste de SCR adequadas 210 quando um teste de SCR tem uma maior probabilidade de sucesso.

[0047] Conforme evidente a partir das figuras e do texto apresentado acima, uma variedade de modalidades de acordo com a presente invenção é contemplada. Em uma modalidade do presente pedido, é determinado se um conjunto de condições de teste de SCR estão presentes no catalisador de SCR para diagnosticar adequadamente o desempenho do catalisador de SCR. Essas condições podem incluir criar um conjunto de condições em que o sinal de NOX de escape é suficientemente alto para ser precisamente lido por um sensor de NOX comercial, determinar que o vazamento de amônia é essencialmente zero e determinar que o desempenho de SCR é previsível e minimamente afetado por flutuações de fatores ambientais que incluem temperatura de catalisador, velocidade do motor, binário de frenagem líquido e taxa de fluxo de escape. Após a determinação de que as condições de teste de SCR são satisfeitas, pelo menos dois pontos de teste de razão de amônia/NOX (ANR) são criados ao reduzir a ANR para dois pontos abaixo de uma ANR de 1. Em cada ponto de teste, a eficiência de deNOx correspondente é determinada. Através de uma comparação dos pontos de teste de ANR e das eficiências de deNOx respectivas, o desempenho de um dosador pode ser determinado; portanto, o mapa de dosador e a quantidade de redutor injetado pelo dosador podem ser ajustados em conformidade.

[0048] Ainda em outra modalidade da presente invenção, valores chave de entrada que incluem valores atuais de temperatura de catalisador e de taxa de fluxo de massa, bem como fatores relacionados ao histórico a curto prazo do catalisador de SCR, incluindo temperatura média e eficiência de catalisador máxima, podem ser determinados. A temperatura de catalisador deveria estar abaixo de um certo nível para garantir que condições não favoreçam oxidação parasítica da amônia através de oxigênio. Deve-se determinar que as condições catalíticas não são condutivas para armazenamento de amônia no catalisador e que a velocidade de espaço é suficiente para impedir a interação entre a amônia vazada e o NOX medido.

[0049] A dosagem deve ser, então, modificada para satisfazer uma ANR de diagnóstico que pode ser um valor na faixa de 0,3 a 0,7, 0,2 a 0,7, 0,2 a 0,9 ou outra faixa selecionada. Os dados podem ser, então, amostrados a partir de um sensor de NOX de entrada e um sensor de NOX de saída por aproximadamente 5 a 10 segundos. O NOX médio de entrada e o NOX médio de saída deve ser, então, calculado pela janela de amostragem de 5 a 10 segundos. Deve-se determinar, então, que nenhuma transição aguda ocorreu durante a janela de amostragem de 5 a 10 segundos. Tal processo mencionado acima deve ser repetido até que as medições em todas as ANRs desejadas fossem obtidas.

[0050] A ANR pode ser, então, aumentada de volta para seu valor original. A eficiência de deNOx é determinada para cada um dos pontos de ANR desejados. O coeficiente angular da eficiência de deNOx versus a ANR respectiva é, então, calculada. A linearidade e a interceptação da eficiência de deNOx versus a ANR respectiva atesta a confiabilidade do teste. O coeficiente angular fornece informações de diagnóstico a respeito do desempenho do dosador.

[0051] Os dados supramencionados, incluindo a eficiência de deNOx em diversos ANRs, podem ser coletados ao longo do tempo e interpretados na forma de uma característica de dosador. Se o coeficiente angular da característica de dosador é menor do que 100, a ANR realizada é inferior ao esperado e um comando de dosagem final pode ser aumentado por um fator de ajuste. Se o coeficiente angular da característica de dosador é superior a 100, a ANR realizada é superior ao esperado e um comando de dosagem final pode ser diminuído por um fator de ajuste. O processo mencionado acima é repetido em intervalos selecionados para reavaliar a necessidade de ajuste de comando.

[0052] Um conjunto exemplificativo de modalidades é um método que inclui fornecer um motor de combustão interna acoplado de modo fluido a um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) que trata uma corrente de escape a partir do motor de combustão interna, determinar se as condições de teste de SCR são satisfeitas, interpretar uma primeira razão de teste entre amônia e NOX (ANR), injetar uma primeira quantidade de redutor em resposta à primeira ANR de teste, e determinar uma primeira eficiência de deNOx em resposta à injeção. O método inclui, ainda, interpretar uma segunda ANR de teste, injetar uma segunda quantidade de redutor em resposta à segunda ANR de teste e determinar uma segunda eficiência de deNOx em resposta à injeção e ajustar uma injeção de redutor operacional para alcançar uma ANR alvo. O método exemplificativo inclui, ainda, determinar pelo menos um dentre um coeficiente angular e uma interceptação em resposta à primeira eficiência de deNOx e à segunda eficiência de deNOx, e ajustar a injeção de redutor operacional em resposta ao pelo menos um dentre o coeficiente angular e a interceptação. Um método exemplificativo inclui, ainda, interpretar um índice de desempenho de amônia em resposta à primeira eficiência de deNOx e à segunda eficiência de deNOx, e ajustar a injeção de redutor operacional em resposta ao índice de desempenho de amônia. Outro método exemplificativo inclui determinar ser as condições de teste de SCR são satisfeitas ao determinar se uma velocidade de espaço atual é inferior a um limite de velocidade de espaço, determinar se uma taxa de fluxo de escape atual é inferior a um limite de taxa de fluxo de escape, determinar se uma temperatura de catalisador de SCR é inferior a um limite de temperatura máxima de catalisador de SCR, determinar se a temperatura de catalisador de SCR é superior a um limite de temperatura mínima de SCR, e/ou determinar se um impacto de NOX de teste de SCR atual é inferior a um limite de impacto de NOX de teste de SCR.

[0053] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição anterior, a mesma deve ser considerada como ilustrativa e não restritiva em caráter, sendo que é compreendido que somente determinadas modalidades exemplificativas foram mostradas e descritas e que se deseja que todas as alterações e modificações que estão dentro do espírito da invenção sejam protegidas. Mediante a leitura das reivindicações, pretende-se que, quando palavras como "um", "uma", "pelo menos um" ou "pelo menos uma porção" são usadas, não há intenção de limitar a reivindicação a somente um item, a menos que o contrário seja especificamente declarado na reivindicação. Quando a expressão "pelo menos uma porção" e/ou "uma porção" é usada, o item pode incluir uma porção e/ou todo o item, a menos que seja especificado de modo contrário.

Claims

1. Método caracterizado pelo fato de que compreende: determinar se as condições de teste de redução catalítica seletiva (SCR) estão presentes; em resposta às condições de teste de SCR estarem presentes, operar um sistema de pós-tratamento de SCR através da injeção de um redutor em uma pluralidade de quantidades de redutor para alcançar uma pluralidade de pontos de operação de razão entre amônia e NOX (ANR), tendo um ANR menor que 1; determinar um valor de eficiência de deNOx correspondente a cada um dentre a pluralidade de pontos de operação de ANR; em resposta aos valores de eficiência de deNOx correspondentes a cada um dentre a pluralidade de pontos de operação de ANR, determinar um valor de correção de redutor em resposta a uma diferença entre uma mudança de eficiência de deNOx realizada sobre a pluralidade de pontos operacionais ANR e uma mudança de eficiência de deNOx esperada; e fornecer um comando de injeção de redutor em resposta ao valor de correção de redutor; em que a operação do sistema de pós-tratamento de SCR em uma pluralidade de pontos de operação de razão entre NOX e amônia (ANR) reduzida compreende operar o sistema de pós-tratamento de SCR em um valor de primeira ANR de teste que é inferior a 0,3 e em um valor de segunda ANR de teste que é superior a 0,6; a determinação do valor de correção de redutor compreende determinar um coeficiente angular de teste em resposta ao valor de primeira ANR de teste e ao valor de segunda ANR de teste, e a determinação do valor de correção de redutor compreende, ainda, determinar uma interceptação de teste em resposta ao valor de primeira ANR de teste e ao valor de segunda ANR de teste.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da possibilidade de condições de SCR estarem presentes compreende determinar se uma velocidade de espaço atual é inferior a um limite de velocidade de espaço.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da possibilidade das condições de SCR estarem presentes compreende determinar se uma taxa de fluxo de escape atual é inferior a um limite de taxa de fluxo de escape.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da possibilidade das condições de SCR estarem presentes compreende determinar se uma temperatura de catalisador de SCR está abaixo de um limite de temperatura máxima de catalisador de SCR.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da possibilidade das condições de SCR estarem presentes compreende determinar ser uma temperatura de catalisador de SCR está acima de um limite de temperatura mínima de catalisador de SCR.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da possibilidade das condições de SCR estarem presentes compreende determinar se um impacto de NOX de teste de SCR atual é menor do que um limite de impacto de NOX de teste de SCR.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação do valor de correção de redutor compreende interpretar um índice de desempenho de NH3.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a interpretação do índice de desempenho de NH3 compreende determinar uma quantidade entregue de amônia para um injetor como uma função de uma quantidade comandada de amônia.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, em resposta à quantidade entregue de amônia para um injetor como uma função da quantidade comandada de amônia, alterar um dentre um valor de ANR alvo e uma função de comando de injetor; em que a função de comando de injetor compreende uma programação de comandos de injetor correspondente a taxas de fluxo de injetor.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, determinar que o teste é válido em resposta ao fato de que a interceptação de teste é um valor de eficiência de deNOx próximo a zero.

11. Aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de validação de condição de teste de SCR estruturado para determinar se condições de teste de SCR estão presentes; um módulo de controle de injeção estruturado para comandar uma primeira quantidade de redutor para uma primeira ANR de teste e uma segunda quantidade de redutor pata uma segunda ANR de teste, as quais cada uma é menor que 1, em resposta às condições de teste de SCR estarem presentes; um módulo de diagnóstico de injetor estruturado para determinar um valor de primeira eficiência de deNOx em resposta à primeira ANR de teste, e um valor de segunda eficiência de deNOx em resposta à segunda ANR de teste; e um módulo de correção de injetor estruturado para determinar um valor de correção de redutor em resposta a uma diferença entre uma mudança de eficiência de deNOx realizada entre a primeira ANR de teste e segunda ANR de teste e uma mudança de eficiência de deNOx esperada, e para ajustar uma quantidade de injeção de redutor operacional em resposta ao valor de correção de redutor; em que o módulo de diagnóstico de injetor é adicionalmente estruturado para determinar um coeficiente angular de teste e uma interceptação de teste em resposta ao valor de primeira eficiência de deNOx e ao valor de segunda eficiência de deNOx, e em que o módulo de correção de injetor é adicionalmente estruturado para determinar o valor de correção de redutor em resposta ao coeficiente angular de teste e à interceptação de teste.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o módulo de validação de condição de teste de SCR é adicionalmente estruturado para determinar se condições de teste de SCR estão presentes em resposta a pelo menos um parâmetro selecionado a partir dos parâmetros que consistem em um limite de velocidade de espaço, um limite de taxa de fluxo de escape, um limite de temperatura mínima de SCR, um limite de temperatura máxima de SCR e um limite de impacto de NOX de teste de SCR.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o módulo de diagnóstico de injetor é adicionalmente estruturado para determinar um índice de desempenho de NH3 em resposta ao valor de primeira eficiência de deNOx e ao valor de segunda eficiência de deNOx, e em que o módulo de correção de injetor é adicionalmente estruturado para determinar o valor de correção de redutor em resposta ao índice de desempenho de NH3.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o módulo de diagnóstico de injetor é adicionalmente estruturado para determinar se o valor de correção de redutor é válido em resposta à interceptação de teste.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o módulo de diagnóstico de injetor é adicionalmente estruturado para determinar um índice de desempenho de NH3 ao determinar uma quantidade entregue de amônia para um injetor como uma função de uma quantidade comandada de amônia.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o módulo de correção de injetor é adicionalmente estruturado para alterar um dentre um valor de ANR alvo e um comando de função de injetor em resposta à quantidade entregue de amônia para o injetor como uma função da quantidade comandada de amônia; em que a função de comando de injetor compreende uma programação de comandos de injetor correspondente a taxas de fluxo de injetor.

17. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um motor de combustão interna que produz uma corrente de escape; um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) estruturado para reduzir uma quantidade de NOX na corrente de escape na presença de um redutor; um injetor de redutor acoplado de modo operacional à corrente de escape em uma posição a montante do catalisador de SCR; um sensor de NOX acoplado de modo operacional à corrente de escape em uma posição à jusante do catalisador de SCR; um meio para determinar uma quantidade de NOX fora do motor; e um controlador configurado: para comandar o injetor de redutor para injetar uma primeira quantidade de redutor para uma primeira ANR de teste e uma segunda quantidade de redutor para uma segunda ANR de teste, cada uma ANR de teste tendo uma ANR inferior a 1, em resposta à condições de teste de SCR estarem presentes; em que o controlador é adicionalmente configurado para determinar um valor de primeira eficiência de deNOx em resposta à primeira ANR de teste e um valor de segunda eficiência de deNOx em resposta à segunda ANR de teste e um valor de correção de redutor em resposta a uma diferença entre uma mudança de eficiência de deNOx realizada da primeira ANR de teste para a segunda ANR de teste e uma mudança de eficiência de deNOx esperada, e para ajustar uma quantidade de injeção de redutor operacional em resposta ao valor de correção de redutor; em que o controlador é configurado para determinar um coeficiente angular de teste e uma interceptação de teste em resposta ao valor de primeira eficiência de deNOx e ao valor de segunda eficiência de deNOx, e para determinar o valor de correção de redutor em resposta ao coeficiente angular de teste e à interceptação de teste.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar se as condições de teste de SCR estão presentes em resposta a pelo menos um parâmetro selecionado a partir dos parâmetros que consistem em um limite de velocidade de espaço, um limite de taxa de fluxo de escape, um limite de temperatura mínima de SCR, um limite de temperatura máxima de SCR e um limite de impacto de NOX de teste de SCR.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar se o valor de correção de redutor é válido em resposta à interceptação de teste.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o injetor de redutor compreende um injetor de ureia, e em que o controlador é configurado para determinar um índice de desempenho de NH3 ao determinar uma quantidade entregue de amônia para um injetor como uma função de uma quantidade comandada de amônia.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para alterar um dentre um valor de ANR alvo e um comando de função de injetor em resposta á quantidade entregue de amônia para o injetor como uma função da quantidade comandada de amônia; em que a função de comando de injetor compreende uma programação de comandos de injetor correspondente a taxas de fluxo de injetor, e em que o redutor injetor é responsivo aos comandos de injetor.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar uma quantidade de NOX fora do motor compreende um dentre um modelo de NOX fora do motor e um sensor de NOX acoplado de modo operacional à corrente de escape em uma posição a montante do injetor de redutor.