BR112016016002B1

BR112016016002B1 - Método e sistema para adaptação de provisão de aditivo a um fluxo de gás de descarga

Info

Publication number: BR112016016002B1
Application number: BR112016016002-9A
Authority: BR
Inventors: Christer Lundberg; Andreas Gustavsson
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2022-05-10
Also published as: DE112015000329T5; SE1450098A1; SE540266C2; BR112016016002A2; WO2015115979A1

Abstract

método e sistema para adaptação de provisão de aditivo a um fluxo de gás de descarga a presente invenção relaciona-se a um método para corrigir uma provisão de um primeiro aditivo para reduzir pelo menos uma primeira substância (nox) presente em um fluxo de gás de descarga. o método inclui, com relação à dita correção: - determinação de uma primeira acumulação (n1) de uma represen-tação de dita primeira substância (nox), em que dita primeira acumulação (n1) de dita primeira substância (nox) representa uma quantidade acumulada de dita primeira substância (nox) a jusante de dita provisão de dito primeiro aditivo; - determinação sobre se uma primeira quantidade de trabalho (w1) foi executada por dito motor de combustão (101) durante a acumulação de dita primeira substância (nox); - descontinuação de dita primeira acumulação de dita primeira substância (nox) quando dita primeira quantidade de trabalho (w1) foi executada por dito motor de combustão (101); e - correção da provisão de dito primeiro aditivo baseado em dita primeira acumulação (n1) de dita primeira substância (nox).

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção relaciona-se a um sistema de purificação de gás de descarga, e em particular um método para corrigir a provisão de aditivo a um fluxo de gás de descarga de acordo com o preâmbulo à reivindicação 1. A invenção também relaciona-se a um sistema e um veículo, como também um programa de computação e um produto de programa de computação, que implementam o método de acordo com a invenção.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[0002] Por causa de, por exemplo, interesse de governo aumentado em poluentes e qualidade de ar em, por exemplo, áreas urbanas, padrões de emissões e regulamentos foram formulados em muitas jurisdições.

[0003] Tais padrões de emissões freqüentemente incluem conjuntos de exigências que definem limites aceitáveis para emissões de gás de descarga de veículos equipados com motores de combustão. Por exemplo, níveis de emissão para óxidos de nitrogênio (NOx), carboidratos (HC), monóxido de carbono (CO) e partículas são regulados freqüentemente para a maioria dos tipos de veículos em tais padrões.

[0004] Emissões indesejadas podem por exemplo, ser reduzidas reduzindo consumo de combustível e/ou por pós-tratamento (purificação) dos gases de descarga produzidos por combustão no motor de combustão.

[0005] Gases de descarga de um motor de combustão podem, por exemplo, ser pós-tratados pelo uso de um denominado processo de purificação catalítica. Tipos diferentes de conversores catalíticos existem, e tipos diferentes podem ser requeridos para vários combustíveis e/ou para purificar tipos diferentes de componentes de gás de descarga, e, no caso de pelo menos óxidos de nitrogênio NOx (tais como NO e dióxido de nitrogênio, NO2), veículos pesados contêm frequentemente um conversor catalítico no qual um aditivo é provido ao fluxo de gás de descarga da combustão no motor de combustão a fim de reduzir óxidos de nitrogênio NOx (em principalmente gás de nitrogênio e vapor de água).

[0006] Um tipo geralmente corrente de conversor catalítico ao qual aditivos são providos consiste em conversores catalíticos de SCR (Redução de Catalisador Seletiva). Conversores catalíticos de SCR usam amônia (NH3) ou um composto do qual amônia pode ser gerada/formada como um aditivo para reduzir o nível de óxidos de nitrogênio NOx. O aditivo é injetado no fluxo de gás de descarga resultando do motor de combustão, a montante do conversor catalítico.

[0007] O aditivo provido ao conversor catalítico é absorvido (armazenado) no conversor catalítico, ao que óxidos de nitrogênio NOx nos gases de descarga reagem com a amônia armazenada no conversor catalítico. A capacidade do conversor catalítico para armazenar aditivos normalmente varia dramaticamente com a temperatura prevalecente no conversor catalítico. Quantidades maiores de amônia podem ser armazenadas a temperaturas mais baixas, enquanto a capacidade de armazenamento a temperaturas mais altas é mais baixa.

[0008] Ao prover um aditivo, é importante que a quantidade de aditivo não seja grande demais ou pequena demais. É assim desejável para a quantidade provida de aditivo corresponder a uma quantidade antecipada de aditivo.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0009] Um objetivo da presente invenção é prover um método para corrigir uma provisão de aditivo a um fluxo de gás de descarga. Este objetivo é alcançado por meio de um método de acordo com a reivindicação 1.

[0010] A presente invenção relaciona-se a um método para corrigir uma provisão de um primeiro aditivo para tratar um fluxo de gás de descarga resultando de combustão em um motor de combustão, em que dito primeiro aditivo é provido a dito fluxo de gás de descarga, e em que dito primeiro aditivo é usado para reduzir pelo menos uma primeira substância presente em dito fluxo de gás de descarga. O método inclui, durante dita correção: • iniciação de uma primeira acumulação de uma representação de dita primeira substância, em que dita primeira acumulação de dita representação de dita primeira substância representa uma quantidade acumulada de dita primeira substância a jusante de dita provisão de dito primeiro aditivo; • determinação sobre se uma primeira quantidade de trabalho foi executada por dito motor de combustão durante a acumulação de dita primeira substância; • descontinuação de dita primeira acumulação de dita primeira substância quando dita primeira quantidade de trabalho foi executada por dito motor de combustão; e • correção de uma provisão de dito primeiro aditivo baseado em dita primeira acumulação de dita primeira substância.

[0011] A presença de pelo menos certas substâncias em um fluxo de gás de descarga resultando de combustão pode ser reduzida por meio de uma provisão de aditivo ao fluxo de gás de descarga, ao que o aditivo reage com uma ou mais substâncias presentes no fluxo de gás de descarga por esse meio para formar substâncias menos perigosas.

[0012] Por exemplo, uma provisão de aditivo é precisada para reduzir a concentração de óxidos de nitrogênio NOx nos gases de descarga do motor de combustão. Porém, é importante que o aditivo seja provido nas proporções corretas em relação às substancias que são para serem reduzidas. Se uma quantidade de aditivo pequena demais for provida em relação à presença, no fluxo de gás de descarga, da substância que é para ser reduzida, um excesso indesejado da substância predominará, e assim será liberada nos arredores do veículo, com um risco que valores de limite permissíveis serão excedidos.

[0013] Reciprocamente, se uma quantidade grande demais de aditivo for provida em relação à presença da substância que é para ser reduzida, haverá ao invés um risco que outras substâncias indesejáveis providas pelo aditivo serão liberadas nos arredores. O risco de emissões indesejadas pode ser reduzido adaptando a provisão de aditivo, isto é, determinando se a quantidade provida na verdade corresponde à quantidade antecipada de aditivo provido e, se necessário, corrigindo a provisão de aditivo. Porém, como é explicado abaixo, a provisão de aditivo é normalmente reduzida por uma tal adaptação, com emissões aumentadas como resultado, com relação às quais o tempo de adaptação disponível pode ser limitado.

[0014] A presente invenção provê um método que administra o tempo de adaptação disponível de uma maneira eficiente, e que também não leva um tempo mais longo que necessário. Isto é alcançado acumulando dita primeira substância durante um período de tempo durante o qual o motor de combustão está executando uma primeira quantidade de trabalho, isto é, quando uma dada quantidade de trabalho foi executada durante acumulação em andamento. Isto tem a vantagem que o tempo de adaptação inteiro pode ser utilizado, e assegurando que uma dada quantidade de trabalho seja executada pelo motor de combustão torne possível assegurar que uma adaptação representativa seja alcançada. Além disso, a acumulação pode ser executada independente da magnitude da potência produzida pelo motor de combustão, isto é, a potência produzida pelo motor de combustão pode variar grandemente durante a acumulação. A acumulação pode assim ser executada continuamente, independente da potência produzida pelo motor de combustão.

[0015] Dita acumulação pode ser executada utilizando sinais emitidos por um sensor arranjado a jusante de dita provisão de dito primeiro aditivo. Quando dita primeira substância consiste em óxidos de nitrogênio NOx, dito primeiro sensor pode consistir em um sensor de NOx.

[0016] Como é evidente, a acumulação de dita primeira substância de acordo com a invenção consiste em uma acumulação da quantidade de dita primeira substância que passa com o fluxo de gás de descarga à posição fora onde a acumulação é executada. A acumulação assim não envolve nenhuma coleção física de dita primeira substância.

[0017] Além disso, dita representação de dita primeira substância inclui uma representação satisfatória da presença de dita primeira substância no fluxo de gás de descarga, tal como uma quantidade determinada por meio de sinais de sensor ou uma quantidade estimada por meio de um modelo de cálculo.

[0018] Dita primeira acumulação de dita primeira substância pode ser arranjada para ser comparada com uma segunda quantidade, ao que dita segunda quantidade pode representar uma presença de dita primeira substância em dito fluxo de gás de descarga a montante de dita provisão de dito primeiro aditivo. A provisão de dito primeiro aditivo pode então ser corrigida baseada em dita comparação.

[0019] Dita comparação pode ser feita determinando uma relação entre dita primeira acumulação e dita segunda quantidade, e comparando dita relação determinada com uma primeira relação. A provisão de dito primeiro aditivo pode então ser corrigida baseada em dita comparação. Esta correção pode por exemplo, consistir em determinar um fator de correção que é aplicado à provisão de aditivo, em que, por exemplo, a injeção que é para ser executada é multiplicada pelo fator de correção, ao que a quantidade injetada pode ser aumentada ou diminuída em dependência da magnitude do fator de correção.

[0020] Dita segunda quantidade pode, por exemplo, ser arranjada para ser determinada pelo uso de um sensor arranjado a montante de dita provisão de dito primeiro aditivo, em que dita segunda quantidade pode consistir em uma acumulação de dita primeira substância a montante de dita provisão de dito aditivo, ou pelo uso de um modelo de cálculo representando a presença antecipada de dita primeira substância baseado na quantidade de trabalho executado por dito motor de combustão, ao que uma tal acumulação pode ser executada pelo uso de dito modelo de cálculo.

[0021] De acordo com uma concretização, a provisão de dito primeiro aditivo a dito fluxo de gás de descarga pode ser reduzida antes que a acumulação de dita primeira substância seja iniciada, por exemplo a alguma taxa de conversão satisfatória com respeito à redução de dita primeira substância, ao que a acumulação de dita primeira substância pode ser iniciada uma primeira vez depois que dita provisão de dito primeiro aditivo foi reduzida, ou depois que uma quantidade satisfatória de trabalho foi executado por dito motor de combustão desde que a redução de dita provisão de dito primeiro aditivo foi iniciada. Isto tem a vantagem de tornar possível assegurar que, por exemplo, uma substância de reação provida por meio de dito aditivo e armazenada em um conversor catalítico possa ser reduzida antes que acumulação seja iniciada por esse meio para assegurar que a substância de reação armazenada não influencie falsamente a estimação de acordo com a invenção.

[0022] Dito primeiro aditivo pode ser arranjado para ser provido a montante de um primeiro conversor catalítico, tal como um conversor catalítico de SCR, e em que dita acumulação de dita primeira quantidade de dita primeira substância consiste em uma acumulação de dita primeira substância a jusante de dito primeiro conversor catalítico.

[0023] Características adicionais da presente invenção e as vantagens dela serão apresentadas na descrição detalhada seguinte de concretizações exemplares e nos desenhos acompanhantes.

DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS

[0024] Figure 1A mostra um sistema de transmissão em um veículo no qual a presente invenção pode ser usada vantajosamente.

[0025] Figura 1B mostra uma unidade de controle em um sistema de controle de veículo.

[0026] Figura 2 mostra um exemplo de um sistema de pós-tratamento em um veículo no qual a presente invenção pode ser usada vantajosamente.

[0027] Figura 3 mostra um exemplo da mudança na taxa de conversão com o aditivo provido com relação à conversão de uma substância.

[0028] Figura 4 mostra um exemplo de como a taxa de conversão pode ser mudada com o passar do tempo com relação à adaptação da provisão de aditivo.

[0029] Figura 5 descreve esquematicamente um método exemplar de acordo com uma concretização da presente invenção.

[0030] Figura 6 mostra um exemplo da mudança na taxa de conversão com o passar do tempo para uma adaptação de acordo com a presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

[0031] A presente invenção será exemplificada para um veículo abaixo. Porém, a invenção também é aplicável a muitos tipos de meios de transporte, tais como aeronave e embarcação, contanto que um aditivo esteja sendo adicionado a um fluxo de gás de descarga resultando de combustão.

[0032] Além disso, o termo "substância" é usado na descrição presente e reivindicações acompanhantes e inclui, pelo menos na descrição presente e reivindicações acompanhantes, compostos químicos.

[0033] Figura 1A descreve esquematicamente um sistema de transmissão em um veículo 100 de acordo com uma concretização da presente invenção. O veículo 100 descrito esquematicamente na Figura 1A inclui um sistema de transmissão com um motor de combustão 101, que está conectado de uma maneira habitual por um eixo emergindo do motor de combustão, usualmente por um volante 102, a uma transmissão 103 por uma embreagem 106. O motor de combustão 101 é controlado pelo sistema de controle do veículo 100 por uma unidade de controle de motor 115. No exemplo presente, a embreagem 106 e transmissão são semelhantemente controladas por uma unidade de controle 116.

[0034] Além disso, um eixo 107 emergindo da transmissão 103 aciona as rodas de acionamento 113, 114 por um acionamento final 108, tal como um diferencial típico, e eixos de acionamento 104, 105 conectados com dito acionamento final 108. Figura 1A assim mostra um sistema de transmissão de um tipo específico, mas a invenção é aplicável a todos os tipos de sistemas de transmissão, e a, por exemplo, veículos híbridos. O veículo descrito também inclui um sistema de pós-tratamento 130 para pós-tratamento (purificação) dos gases de descarga resultando de combustão no motor de combustão. As funções do sistema de pós-processamento são controladas por uma unidade de controle 131.

[0035] Os sistemas de pós-processamento podem ser de vários tipos e, de acordo com a concretização mostrada, aditivo é provido a um processo de purificação de gás de descarga catalítico. Um exemplo de um sistema de pós- processamento no qual a presente invenção pode ser aplicada é mostrado em maior detalhe na Figura 2 e, na concretização exemplar mostrada, o sistema de pós- processamento inclui um conversor catalítico de SCR (Redução Catalítica Seletiva) 201. O sistema de pós-processamento também pode incluir componentes adicionais (não mostrados), tais como conversores catalíticos adicionais e/ou filtros de partícula, que podem ser arranjados a montante e/ou a jusante do conversor catalítico de SCR 201.

[0036] Como notado acima, uma provisão de um aditivo é precisada com relação à redução da concentração de óxidos de nitrogênio NOx nos gases de descarga do motor de combustão por meio da utilização de um conversor catalítico de SCR. Dito aditivo é frequentemente baseado em uréia, e pode consistir, por exemplo, em AdBlue, que consiste em princípio em uréia diluída com água. Uréia forma amônia quando aquecida. Alternativamente, outro aditivo satisfatório pode ser usado.

[0037] Figura 2 mostra, além de dito conversor catalítico 201, um tanque de uréia 202 que está conectado a um sistema de dosagem de uréia (UDS) 203.

[0038] O sistema de dosagem de uréia 203 inclui ou é controlado por uma unidade de controle de UDS 204, que gera sinais de controle para controlar a provisão de aditivo de forma que a quantidade desejada seja injetada no fluxo gás de descarga 119 resultando da combustão nos cilindros do motor de combustão 101 do tanque 202 por meio de um bocal de injeção 205 a montante do conversor catalítico 201.

[0039] Sistemas de dosagem de uréia são geralmente bem descritos na arte anterior, e a maneira precisa na qual a injeção de aditivo ocorre não é descrita consequentemente em detalhes aqui, mas ao invés a presente invenção relaciona- se a um método para adaptar a provisão de aditivo com uma visão para assegurar que a quantidade provida de aditivo corresponda a uma quantidade antecipada de aditivo e, em particular, a presente invenção relaciona-se a um método que utiliza melhor o tempo de adaptação disponível. Uma concretização exemplar 500 de acordo com a presente invenção é mostrada na Figura 5 e descrita abaixo, em que o método de acordo com a invenção pode ser arranjado para ser executado por qualquer unidade de controle satisfatória.

[0040] Sistemas de controle em veículos geralmente consistem em um sistema de barramento de comunicação consistindo em um ou mais barramentos de comunicação para conectar juntas várias unidades de controle eletrônicas (ECUs), ou controladores, e vários componentes arranjados no veículo 100. Tal sistema de controle pode assim incluir um grande número de unidades de controle, e a responsabilidade por uma função específica pode ser compartilhada por mais de uma unidade de controle.

[0041] Por causa de simplicidade, só três unidades de controle eletrônicas 115, 116, 131 serão mostradas além da unidade de controle 204 mostrada na Figura 1A. O método de acordo com a presente invenção pode assim ser arranjado para ser executado por qualquer unidade de controle satisfatória presente nos sistemas de controle do veículo 100, tal como a unidade de controle de UDS 204 ou a unidade de controle 131, que é geralmente responsável pela função do sistema de pós- tratamento 130 ou serem compartilhadas entre uma pluralidade de unidades de controle presentes no veículo 100.

[0042] Unidades de controle do tipo mostrado são normalmente arranjadas para receber sinais de sensor de várias partes do veículo, por exemplo da transmissão, motor, embreagem e/ou outras unidades de controle ou componentes no veículo. Os sinais de controle gerados de unidade de controle são normalmente dependentes de ambos os sinais de outras unidades de controle e sinais de componentes. Por exemplo, o controle pela unidade de controle 204 da provisão de aditivo ao fluxo de gás de descarga 119, por exemplo, dependerá de informação que é, por exemplo, recebida de uma ou mais unidades de controle adicionais. Por exemplo, o controle pode ser baseado pelo menos em parte em informação da unidade de controle 115 que é responsável pela função do motor de combustão 101.

[0043] As unidades de controle podem ademais ser arranjadas para transmitir sinais de controle a várias partes e componentes no veículo, tais como elementos para controlar o bocal de injeção 205. A presente invenção pode assim ser implementada em qualquer uma arbitrária das unidades de controle precedentes, ou em qualquer outra unidade de controle satisfatória no sistema de controle do veículo.

[0044] O controle de várias funções pelas unidades de controle é ademais controlado frequentemente por instruções programadas. Ditas instruções programadas tipicamente consistem em um programa de computação, que, quando executado na unidade de controle, faz a unidade de controle executar o controle desejado, tal como controlar as várias funções presentes no veículo, e executar etapas de método de acordo com a presente invenção.

[0045] O programa de computação constitui geralmente parte de um produto de programa de computação, em que o produto de programa de computação inclui um meio de armazenamento satisfatório 121 (veja Figura 1B) com o programa de computação armazenado em dito meio de armazenamento 121. O programa de computação pode ser armazenado de modo não volátil em dito meio de armazenamento. Dito meio de armazenamento digital 121 pode, por exemplo, consistir em qualquer do grupo consistindo em: ROM (Memória Somente para Leitura), PROM (Memória Somente para Leitura Programável), EPROM (PROM Apagável), Memória Flash, EEPROM (PROM Eletricamente Apagável), uma unidade de disco rígido, etc., e ser arranjado dentro ou com relação à unidade de controle, ao que o programa de computação é executado pela unidade de controle. O comportamento do veículo em uma situação específica pode assim ser adaptado mudando as instruções de programa de computação.

[0046] Uma unidade de controle exemplar (a unidade de controle de UDS 204) é descrita esquematicamente na Figura 1B, em que a unidade de controle pode em troca incluir uma unidade de cálculo 120, que pode consistir em por exemplo, qualquer tipo satisfatório de processador ou microcomputador, por exemplo um circuito para processamento de sinal digital (Processador de Sinal Digital, DSP), ou um circuito com uma função específica predeterminada (Circuito Integrado Específico de Aplicação, ASIC). A unidade de cálculo 120 está conectada a uma unidade de memória 121, que provê a unidade de cálculo 120 com, por exemplo, o código de programa armazenado e/ou os dados armazenados que a unidade de cálculo 120 exige para poder executar cálculos, por exemplo determinar se um código de erro é para ser ativado. A unidade de cálculo 120 também está arranjada para armazenar resultados parciais ou completos de cálculos na unidade de memória 121.

[0047] A unidade de controle está ademais equipada com dispositivos 122, 123, 124, 125 para receber e transmitir respectivamente sinais de entrada e saída. Ditos sinais de entrada e saída podem conter formas de onda, pulsos ou outros atributos que podem ser detectados pelos dispositivos 122, 125 para receber sinais de entrada como informação para processamento pela unidade de cálculo 120. Os dispositivos 123, 124 para transmitir sinais de saída estão arranjados para converter resultados de cálculo da unidade de cálculo 120 em sinais de saída para transferência para outras partes do sistema de controle do veículo e/ou os componentes para quais ditos sinais são planejados. Todas e cada uma das conexões aos dispositivos para receber e transmitir respectivamente sinais de entrada e saída pode consistir em um ou mais de um cabo, um barramento de dados, tal como um barramento de CAN (Barramento de Rede de Área de Controlador), um Barramento de MOST (Transporte de Sistemas Orientados por Mídia), ou alguma outra configuração de barramento; ou uma conexão sem fios.

[0048] Como notado acima, o conversor catalítico de SCR 201 é dependente para sua função de acesso a uma substância satisfatória por meio da qual uma redução desejada pode ser executada, tal como amônia NH3, que, de acordo com o antecedente, pode ser provida provendo um aditivo satisfatório. Com relação à redução de óxidos de nitrogênio NOx no conversor catalítico de SCR, é importante que óxido de nitrogênio NOx e amônia NH3 sejam providos nas proporções corretas um ao outro. Se uma quantidade pequena demais de amônia NH3 for provida ao conversor catalítico de SCR em relação à presença de óxidos de nitrogênio NOx no fluxo de gás de descarga, um excesso de óxidos de nitrogênio NOx predominará depois do conversor catalítico de SCR 201. Emissões de óxido de nitrogênio são, como notado, reguladas sob leis que incluem os valores de limite que não podem ser excedidos. Uma quantidade pequena demais de amônia NH3 assim ocasiona um risco que óxidos de nitrogênio NOx não serão reduzidos à extensão desejada, ao que os valores de limite com respeito a óxidos de nitrogênio NOx podem ser excedidos.

[0049] Reciprocamente, se uma quantidade grande demais de amônia NH3 for provida em relação à quantidade de óxidos de nitrogênio NOx no fluxo de gás de descarga, um excesso de amônia prevalecerá depois do conversor catalítico de SCR, e será assim liberado nos arredores do veículo 100. Amônia NH3 consiste em uma substância de cheiro forte e também prejudicial que também é regulada frequentemente sob leis relativas a emissões, com o resultado que um excesso de amônia não é desejável tampouco.

[0050] É assim desejável para a provisão de amônia NH3 ser regulada de tal modo que tão pouco óxido de nitrogênio NOx e/ou amônia NH3 quanto possível esteja presente quando o fluxo de gás de descarga é liberado nos arredores do veículo 100. Por esta razão, adaptações da provisão de aditivo são executadas a fim de assegurar que uma quantidade antecipada de aditivo seja provida de fato ao fluxo de gás de descarga.

[0051] Com relação a tal adaptação, como também à determinação geral da presença de óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de descarga a jusante do conversor catalítico de SCR, um sensor de NOx 208 (veja Figura 2) arranjado a jusante do conversor catalítico de SCR 201 pode ser usado. O sensor de NOx 208 é, porém, geralmente sensível cruzado a amônia NH3, que significa que sinais de sensor emitidos representam a presença combinada de óxidos de nitrogênio NOx e amônia NH3. Isto significa que, nesses casos em que o sensor de NOx 208 indica um nível elevado, não é possível determinar, baseado somente nos sinais emitidos, se a razão por que o nível está elevado é que a dosagem de amônia é alta demais, ao que a parte de amônia a jusante do conversor catalítico de SCR é consequentemente alta demais, ou se a dosagem de amônia é baixa demais e a proporção de óxidos de nitrogênio residuais NOx a jusante do conversor catalítico de SCR 201 é assim alta demais.

[0052] A fim de evitar tal incerteza, um método é geralmente aplicado com relação à tal adaptação em que a conversão de NOx é reduzida, isto é, a provisão de aditivo é diminuída a um nível ao qual pode ser assegurado que conversão de NOx completa não prevalecerá, e que um excesso de óxidos de nitrogênio NOx no fluxo de gás de descarga é consequentemente certo prevalecer.

[0053] Isto está ilustrado na Figura 3, onde uma curva 305 representando a conversão de NOx como uma função de aditivo provido é mostrada. O eixo x representa a relação de amônia-óxido de nitrogênio (ANR), que consiste em NH3/rawNOx, isto é, a quantidade (conteúdo) de amônia NH3 dividida por "rawNOx".

[0054] "rawNOx" consiste na quantidade não tratada (conteúdo) de óxido de nitrogênio NOx a montante do conversor catalítico de SCR 201. A quantidade/conteúdo de rawNOx pode ser determinada por meio de um sensor de NOx 207 arranjado a montante do conversor catalítico de SCR 201, e preferivelmente a montante da posição à qual aditivo está sendo provido a dito sistema de pós-tratamento. Um mol de amônia NH3 geralmente é precisado para a redução de um mol de óxidos de nitrogênio NOx, com o resultado que conversão completa (100%), isto é, redução completa de óxidos de nitrogênio NOx, é alcançada idealmente a uma relação de ANR = 1, como também é mostrado na figura. Durante a redução, amônia e óxidos de nitrogênio reagem um com o outro para formar principalmente gás de nitrogênio e vapor de água. As mesmas quantidades de amônia e óxidos de nitrogênio NOx são providas assim idealmente ao fluxo de gás de descarga. Um déficit de amônia assim prevalece à esquerda se ANR=1 na Figura 3, enquanto um excesso de amônia prevalece à direita se ANR=1.

[0055] Na Figura 3, o eixo y representa a taxa de conversão como uma porcentagem, que pode ser expressa, por exemplo, em por cento, como: (1 - tpNOx/rawNOx) . 100 (equação 1) onde tpNOx representa "tailpipe" NOx, isto é, a presença de óxidos de nitrogênio quando o fluxo de gás de descarga é liberado nos arredores do veículo, como determinado por meio do sensor de NOx 208.

[0056] Como pode ser visto na Figura 3, uma e a mesma taxa de conversão estimada pode, pelo uso dos sensores de NOx 207, 208, ser obtida para duas relações atuais diferentes, dependendo da sensibilidade cruzada dos sensores de NOx à amônia NH3. Isto é exemplificado para uma taxa de conversão de ca. 90% através de pontos 301 e 302 na Figura 3. Quanto mais perto a conversão está à conversão máxima (100%), mais perto estes pontos estarão um ao outro, e se a taxa de conversão for alta, pode ser difícil conhecer com certeza se a dosagem está de fato a ponto 301, ao que um aumento na quantidade de aditivo provido deveria ser executado, ou se a conversão está, na prática, a ponto 302, com o resultado que a quantidade de aditivo provido deveria ao invés ser reduzida.

[0057] Por esta razão, a taxa de conversão durante adaptação pode ser reduzida a uma taxa de conversão à qual é certo, ou extremamente provável, que um déficit de amônia NH3 predominará. Isto está ilustrado através de ponto 303, que neste exemplo representa uma taxa de conversão de ca. 80%. Se, em uma tal situação, for achado que a taxa de conversão antecipada na prática é mais baixa do que (ou excede) a taxa de conversão antecipada, por exemplo visto que a taxa de conversão estimada está a ponto 304 em vez do ponto antecipado 303, a provisão de aditivo pode ser corrigida (neste caso aumentada) de forma que a conversão antecipada seja alcançada, visto que a conversão é feita seguir a curva 305 em lugar de 306.

[0058] Procedendo desta maneira, é assim possível adaptar a provisão de aditivo sem, ou pelo menos com um risco reduzido que um excesso de amônia afetará o resultado. Porém, tal adaptação tem a desvantagem que abaixar a taxa de conversão inevitavelmente ocasiona emissões aumentadas de óxidos de nitrogênio NOx. Isto resulta em troca em não ser possível executar a adaptação com apenas qualquer frequência, por causa das emissões aumentadas, e as opções em termos de adaptação também podem estar sujeitas a regulamentos de governo.

[0059] Como é conhecido, veículos são normalmente dirigidos sob condições altamente variáveis, com o resultado que o motor de combustão trabalha de uma maneira transitória e não estacionária. Isto conduz em troca a dificuldades com relação à adaptação, como variações principais na taxa de conversão estimada aparecerão. Figura 4 mostra um exemplo de como a conversão estimada pode variar com o tempo t quando o motor de combustão 101 está trabalhando transitoriamente. Linha 401 representa o valor de ponto de ajuste desejado 80% para a adaptação, a linha sólida 402 representa os valores de ponto de ajuste estimado, e a linha pontilhada 403 representa a média para a estimação, e é assim representada através de ponto 304 na Figura 3. Porque a saída do motor de combustão 101 pode variar grandemente durante a adaptação, pode ser difícil obter valores seguros. Por exemplo, pode ser desejável para a saída entregue pelo motor de combustão 101 alcançar, pelo menos, algum valor satisfatório, ao que só partes da estimação mostrada na Figura 4 podem ser consideradas serem representativas, e assim satisfatórias para uso atual durante a adaptação. Isto ocasiona que a adaptação pode levar um tempo muito longo, por exemplo em casos onde períodos mais longos de baixa carga de motor de combustão ocorrem durante a adaptação e não assim são contados. A presente invenção provê um método que utiliza melhor o tempo de adaptação disponível, e, como notado acima, Figura 5 mostra uma concretização exemplar 500 de acordo com a presente invenção. O método começa na etapa 501, onde é determinado se adaptação é para ser executada. Quando este é o caso, o método transita à etapa 502. A adaptação pode ser arranjada, por exemplo, para ser executada a um intervalo apropriado, ou quando o sensor de NOx 208 emite valores que indicam que adaptação deveria ser executada, ou por outra razão apropriada.

[0060] Na etapa 502, a taxa de conversão é reduzida a uma primeira taxa de conversão OMV1, que pode consistir em qualquer taxa de conversão satisfatória, tal como 80% de acordo com o exemplo precedente, ou alguma outra taxa de conversão satisfatória. O método então continua na etapa 503, onde é determinado se uma troca para dita primeira taxa de conversão OMV1 foi executada. Um grau de inércia prevalece geralmente no sistema, por exemplo devido a amônia NH3 armazenada no conversor catalítico de SCR 201. Pode consequentemente levar uma certa duração de tempo antes que a amônia armazenada/formada NH3 seja consumida e a taxa de conversão foi assim na verdade reduzida. Dita redução pode ser assumida levar uma certa duração de tempo, mas, de acordo com a concretização presente, uma determinação é feita ao invés sobre se uma quantidade de trabalho W2 foi executada pelo motor de combustão 101 desde a redução da taxa de conversão para dita primeira taxa de redução foi pedida. Por exemplo, dita quantidade de trabalho pode consistir em uma quantidade de trabalho que é esperada reduzir a amônia formada NH3 à extensão desejada.

[0061] Isto está ilustrado na Figura 6, onde o processo de adaptação de acordo com o exemplo presente é descrito. Até tempo T1, o veículo 100 é dirigido a alguma taxa de conversão antecipada satisfatória, tal como 95%. Com relação à adaptação, uma redução do valor de ponto de ajuste para a conversão de óxido de nitrogênio para OMV1 (tal como para 80%) é então iniciada a tempo T1. Começando de tempo T1, um "tempo de ajuste" é assim aplicado de forma que, por exemplo amônia formada no conversor catalítico de SCR 201 será reduzida à extensão desejada, e em que dito tempo de ajuste assim consiste, de acordo com uma concretização, em uma quantidade de trabalho executada pelo motor de combustão 101. O tempo atual que o processo de ajuste leva, isto é, o tempo de tempo T2 na Figura 6, pode assim variar de um tempo para outro dependendo da carga prevalecente do motor de combustão 101, e assim a quantidade de óxidos de nitrogênio gerados por unidade de tempo.

[0062] Na etapa 503 uma determinação é feita sobre se uma quantidade desejada de trabalho W2 foi executada pelo motor de combustão 101, e contanto que tal não seja o caso, o método permanece na etapa 503, enquanto o método continuará na etapa 504 uma vez a quantidade desejada de trabalho W2 foi executada a tempo T2 na Figura 6. Dita quantidade de trabalho W2 pode ser estimada de qualquer modo satisfatório arbitrário, e o sistema de controle do veículo 100 normalmente contém funções eficientes para estimar o trabalho que é executado pelo motor de combustão 101. O trabalho pode, por exemplo, ser representado como uma quantidade de trabalho expressa em quilowatt horas (kWh) ou outra unidade satisfatória, ou alternativamente representada como, por exemplo, uma quantidade de combustível provido ao motor de combustão 101, tal como, por exemplo, um dado volume e/ou peso, ou um conteúdo de energia calculado para o combustível provido. De acordo com uma concretização, um tempo de ajuste é ao invés usado que consiste em alguma quantidade satisfatória de tempo que assim não precisa ser controlada pelo trabalho executado pelo motor de combustão.

[0063] Na etapa 504 a adaptação atual é iniciada, e é executada durante tempo T2-T3 na Figura 6 fixando uma primeira variável N1 e uma segunda variável N2 a zero, em que ditas variáveis N1 e N2 representam respectivamente quantidades de óxido de nitrogênio cumulativas depois e antes do conversor catalítico de SCR 201, isto é, tpNOx, ack e rawNOx, ack. Uma variável representando o trabalho de motor de combustão gerado pode ser fixada semelhantemente a zero. Os sensores de NOx 207, 208 indicam um conteúdo de NOx presente no fluxo de gás de descarga, e a quantidade atual de óxido de nitrogênio NOx pode ser determinada usando dito conteúdo de NOx junto com o fluxo de descarga de fluxo de gás que pode ser determinado de uma maneira apropriada, tal como por meio de um medidor de fluxo. Ditas quantidades de óxido de nitrogênio N1 e N2 acumulam continuamente contanto que uma quantidade de trabalho W1 esteja sendo determinada na etapa 505, qual trabalho pode, por exemplo, consistir em uma quantidade de trabalho sempre maior comparada à quantidade de trabalho W2 ainda não executada pelo motor de combustão 101 do veículo 100 desde que a acumulação de óxidos de nitrogênio NOx foi iniciada. As quantidades de óxidos de nitrogênio NOx antes e depois do conversor catalítico de SCR 201 serão acumuladas contanto que a quantidade desejada de trabalho W1 desde que a acumulação foi iniciada não foi completada.

[0064] Uma vez que a quantidade desejada de trabalho W1 durante acumulação em andamento foi completada, a acumulação de óxido de nitrogênio é descontinuada, e o método continua na etapa 506, onde a conversão de NOx é estimada, que pode ser executado por exemplo, usando a Equação 1 acima, ou pelo uso de uma equação correspondente. Por exemplo, a taxa de conversão pode ser escrita como (não expressa em por cento neste exemplo): (1 - tpNOx, ack/rawNOx, ack) = (1 - N1/N2) (Equação 2)

[0065] Na etapa 507 uma determinação é feita então sobre se uma correção da provisão de aditivo é para ser executada e, se este não for o caso, por exemplo porque a taxa de conversão estimada corresponde à taxa de conversão desejada, o método termina na etapa 509, enquanto a provisão de aditivo será corrigida caso contrário na etapa 508 antes que o método termine na etapa 509. Esta correção pode, por exemplo, ser determinada como um fator de correção, que pode ser escrito, por exemplo, como OMVbor/OMVest, isto é, o valor de ponto de ajuste para a taxa de conversão dividido pela taxa de conversão estimada para a adaptação. Uma vez que a acumulação de óxido de nitrogênio NOx foi concluída a tempo T3 na Figura 6, o valor de ponto de ajuste para a redução de óxidos de nitrogênio NOx pode ser reajustado, por exemplo em qualquer uma satisfatória das etapas 506-509, para o valor de ponto de ajuste prevalecente antes da adaptação, ou para outro valor de ponto de ajuste satisfatório.

[0066] A presente invenção tem a vantagem que a adaptação pode ocorrer continuamente e, executando a estimação para uma dada quantidade de trabalho, a adaptação pode ocorrer continuamente indiferente de se o motor de combustão 101 está entregando potência alta ou baixa na hora. O tempo que a adaptação leva, isto é, o tempo entre tempos T2-T3 na Figura 6, assim variará de um caso para outro, ao que a adaptação sob uma carga baixa de motor de combustão levará um tempo mais longo, como levará um tempo mais longo antes que a quantidade desejada de óxidos de nitrogênio foi acumulada.

[0067] Durante a adaptação, a taxa de conversão estimada variará, por exemplo de acordo com a curva 601 entre 601 na Figura 6 e, como mostrado, a estimação da taxa de conversão não se achará constantemente aos desejados, por exemplo 80%, mas pode variar notadamente para vários pontos em tempo. Porém, de acordo com a presente invenção, um valor médio preciso é obtido, desde que o trabalho executado pelo motor de combustão é fatorado no cálculo. Reciprocamente, de acordo com a arte anterior, há um risco que, por exemplo, medições a pontos tais como por exemplo 602 ou 603 na Figura 6 terão um impacto principal na relação de conversão de estimativa, com um risco pesado que uma taxa de conversão errônea será determinada, e consequentemente que uma correção errônea da provisão de aditivo será executada, desde que o trabalho feito pelo motor de combustão pode variar grandemente, com o resultado que, por exemplo, a taxa de conversão sob carga baixa terá um impacto injustificavelmente pesado. Isto é evitado de acordo com a presente invenção.

[0068] A presente invenção assim provê um método que habilita uma boa adaptação da provisão de aditivo, por meio de que uma conversão desejada de óxidos de nitrogênio NOx pode ser obtida mais provavelmente.

[0069] A invenção assim provê precisão de adaptação significativamente melhorada comparada com soluções da arte anterior. De acordo com a presente invenção, um método é também obtido em que o tempo de adaptação disponível é utilizado otimamente, como o tempo inteiro é utilizado e a adaptação pode ser descontinuada assim que o trabalho desejado foi executado.

[0070] A presente invenção foi descrita acima com relação à redução de óxido de nitrogênio NOx, mas, como alguém qualificado na arte perceberá, a invenção é igualmente aplicável à redução de qualquer substância arbitrária em que conversão ocorre pelo uso de um aditivo provido. A provisão de aditivo geralmente segue alguma curva satisfatória, em que dita curva pode ser medida em células de teste de motor usando sensores extremamente precisos, e em que a quantidade de aditivo provido é controlada baseado, por exemplo, na quantidade de óxidos de nitrogênio NOx indicada pelo sensor de NOx arranjado a montante do conversor catalítico de SCR. A presente invenção assim provê um fator de compensação para compensar divergências de dita curva.

[0071] Além disso, o valor de ponto de ajuste como pelo método de acordo com a invenção pode ser arranjado para ser variado durante adaptação em andamento. A razão para isto pode ser, por exemplo, que a capacidade do conversor catalítico de SCR para converter óxido de nitrogênio NOx pode variar sob condições diferentes. Por exemplo, uma baixa temperatura de conversor catalítico ocasiona que uma quantidade menor de óxidos de nitrogênio NOx pode ser reduzida, enquanto, reciprocamente, uma alta temperatura de conversor catalítico ocasiona que uma maior quantidade de óxidos de nitrogênio NOx pode ser reduzida. A magnitude do fluxo de gás de descarga também afeta o tamanho do conversor catalítico como experimentado pelo fluxo de gás de descarga.

[0072] Uma acumulação de óxidos de nitrogênio NOx a montante do conversor catalítico é usada em calcular o fator de conversão. De acordo com uma concretização, esta acumulação pode ser substituída com uma quantidade calculada, em que dita quantidade pode ser calculada baseada em qualquer modelo satisfatório para o motor de combustão e, por exemplo a quantidade de combustível sendo provido ao motor de combustão. De acordo com esta concretização, o sensor de NOx 207 mostrado na Figura 2 é assim não necessário.

[0073] A presente invenção foi exemplificada acima com relação a veículos. Porém, a invenção também é aplicável a qualquer meio de transporte arbitrário, tal como aeronave ou embarcação, e a instalações industriais nas quais um sistema de controle é usado para controlar as funções que estão presentes, e em que parâmetros pertencendo às condições físicas para uma unidade que está sendo controlada pelo sistema de controle podem ser determinados.

[0074] Concretizações adicionais do método e do sistema de acordo com a invenção são achadas nas reivindicações acompanhantes. Também é para ser notado que o sistema pode ser modificado de acordo com várias concretizações do método de acordo com a invenção (e vice-versa), e que a presente invenção não está assim de maneira nenhuma limitada às concretizações descritas acima do método de acordo com a invenção, mas ao invés relaciona-se e inclui qualquer e todas as concretizações dentro da extensão das reivindicações independentes acompanhantes.

[0075] Por exemplo, a presente invenção é aplicável à adaptação de aditivos atualmente conhecidos e futuros providos ao fluxo de gás de descarga para reduzir qualquer substância presente no fluxo de gás de descarga. A invenção de acordo com o anterior é igualmente aplicável indiferente de qual substância no fluxo de gás de descarga está sendo reduzida. A invenção não está limitada assim de maneira nenhuma à redução de óxidos de nitrogênio, ou a aditivos dos quais amônia é formada.

Claims

1. Método para corrigir uma provisão de um primeiro aditivo para tratar um fluxo de gás de descarga resultante de combustão em um motor de combustão (101), em que o dito primeiro aditivo é provido ao dito fluxo de gás de descarga, e em que o dito primeiro aditivo é utilizado para reduzir pelo menos uma primeira substância (NOx), caracterizado pelo fato de que o método compreende, com relação à dita correção: • iniciação de uma primeira acumulação (N1) de uma representação da dita primeira substância (NOx), em que a dita primeira acumulação (N1) da dita representação de dita primeira substância (NOx) representa uma quantidade acumulada de dita primeira substância (NOx) a jusante de dita provisão de dito primeiro aditivo; • determinação sobre se uma primeira quantidade de trabalho (W1) foi executada pelo dito motor de combustão (101) durante a acumulação de dita primeira substância (NOx); • descontinuação da dita primeira acumulação da dita primeira substância (NOx) quando dita primeira quantidade de trabalho (W1) foi executada pelo dito motor de combustão (101); e • correção da provisão do dito primeiro aditivo baseado na dita primeira acumulação (N1) de dita primeira substância (NOx); em que compreende ainda antes que a dita primeira acumulação da dita primeira substância (NOx) seja iniciada, a redução da provisão do dito primeiro aditivo ao dito fluxo de gás de descarga.

2. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: • utilização de sinais emitidos por um primeiro sensor arranjado a jusante da dita provisão do dito primeiro aditivo durante a dita primeira acumulação (N1) de dita primeira substância (NOx).

3. Método de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita primeira acumulação (N1) da dita primeira substância (NOx) é uma acumulação da quantidade da dita primeira substância (NOx) que está passando com o dito fluxo de gás de descarga.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: • comparação da dita primeira acumulação (N1) da dita primeira substância (NOx) com uma segunda quantidade (N2), e • correção da provisão do dito primeiro aditivo baseada na dita comparação.

5. Método de acordo com reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita segunda quantidade (N2) representa uma segunda acumulação da dita primeira substância (NOx) no dito fluxo de gás de descarga a montante da dita provisão do dito primeiro aditivo.

6. Método de acordo com reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a dita segunda quantidade (N2) é determinada pelo uso de um sensor (207) provido a montante da dita provisão do dito primeiro aditivo.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende: • determinação de uma relação entre a dita primeira quantidade (N1) e a dita segunda quantidade (N2), • comparação da dita relação determinada com uma primeira relação, e • correção da provisão do dito primeiro aditivo baseado na dita comparação.

8. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma redução da dita provisão do dito primeiro aditivo a uma primeira taxa de conversão com respeito à redução da dita primeira substância (NOx).

9. Método de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: • redução da provisão de aditivo a uma primeira quantidade, em que a dita primeira quantidade consiste em uma quantidade correspondendo a uma redução à qual uma quantidade menor de aditivo é provida que do que é necessária para uma redução completa de dita primeira substância.

10. Método de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a dita primeira quantidade consiste em uma quantidade à qual a taxa de conversão antecipada para a redução da dita primeira substância iguala maximamente quaisquer das taxas de conversão compreendendo: 90% de redução completa, 80% de redução completa, 50% de redução completa.

11. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende: • descontinuação da dita redução da dita provisão do dito primeiro aditivo quando dita provisão de dito primeiro aditivo foi corrigida.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: • iniciação da dita primeira acumulação (N1) da dita primeira substância (NOx) um primeiro tempo (T2-T1) depois que a dita provisão do dito primeiro aditivo foi reduzida.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: • determinação sobre se uma segunda quantidade de trabalho (W2) foi executada pelo dito motor de combustão (101) desde que a redução da dita provisão do dito primeiro aditivo foi iniciada, e • iniciação da dita primeira acumulação (N1) da dita primeira substância (NOx) quando adita segunda quantidade de trabalho (W2) foi executada pelo dito motor de combustão (101).

14. Método de acordo com reivindicação 1 ou 13, caracterizado pelo fato de que a dita primeira e/ou segunda quantidade de trabalho consiste em uma quantidade de trabalho correspondendo a um primeiro número de quilowatt horas (kWh) ou uma primeira quantidade de combustível provida ao dito motor de combustão (101).

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: determinação de um fator de correção para corrigir a provisão do dito primeiro aditivo.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro aditivo é provido a montante de um primeiro conversor catalítico (201), e em que a dita primeira acumulação (N1) da dita primeira substância (NOx) consiste em uma acumulação de uma representação da dita primeira substância (NOx) a jusante do dito primeiro conversor catalítico (201).

17. Método de acordo com reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro conversor catalítico consiste em um conversor catalítico de SCR (201).

18. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a dita primeira acumulação (N1) de uma representação da dita primeira substância (NOx) é executada independente da potência produzida pelo dito motor de combustão (101).

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a dita primeira acumulação (N1) de uma representação da dita primeira substância (NOx) é executada continuamente independente da potência produzida pelo dito motor de combustão (101).

20. Sistema para corrigir a provisão de um primeiro aditivo para tratar um fluxo de gás de descarga resultante da combustão em um motor de combustão (101), em que o dito primeiro aditivo é provido ao dito fluxo de gás de descarga, e em que o dito primeiro aditivo é usado para reduzir pelo menos uma primeira substância (NOx) presente no dito fluxo de gás de descarga, caracterizado pelo fato de que o sistema inclui elementos adaptados, com relação à dita correção, para realizar o método como definido na reivindicação 1.