BR112019024397B1 - Sistemas de pós-tratamento - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a métodos, aparelhos e sistemas para estimar o fluxo de massa de ar de escape em um sistema de pós-tratamento. Uma modalidade inclui um sistema de redução catalítica seletiva (SCR) que inclui pelo menos um catalisador, um sensor de pressão diferencial (dP) acoplado operacionalmente ao sistema de SCR, um sensor de temperatura e um controlador. O sensor de dP é configurado para medir um valor de um diferencial de pressão através do sistema de SCR, determinar um primeiro valor de saída a partir do sensor de dP, e um primeiro valor de saída de temperatura a partir de um sensor de temperatura. O primeiro valor de saída é indicativo do valor da pressão diferencial ao longo do sistema de SCR. O primeiro valor de saída de temperatura é indicativo de uma temperatura do sistema de SCR. O controlador é adicionalmente configurado para estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós-tratamento com o uso do primeiro valor de saída do sensor de dP e do primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS CORRELATOS

[001] Este pedido reivindica prioridade sobre o pedido de patente US n° 15/605.680, depositado em 25 de maio de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

CAMPO TÉCNICO

[002] O presente pedido se refere, de modo geral, ao campo de sistemas de pós-tratamento para motores de combustão interna.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Em motores de combustão interna, como motores a diesel, compostos de óxido de nitrogênio (NOx) podem ser emitidos no escape. Emissões rigorosas, incluindo requisitos de diagnósticos a bordo ("OBD" - on-board diagnostics) estipulados por diferentes agências reguladoras exigem o desenvolvimento de algoritmos de controle robustos para facilitar a operação de todo o sistema de uma maneira ideal. Para reduzir emissões de NOx, um processo de Redução Catalítica Seletiva ("SCR" - Selective Catalytic Reduction) pode ser implementado para converter os compostos de NOx em compostos mais neutros, como nitrogênio diatômico, água ou dióxido de carbono, com o auxílio de um catalisador e um redutor. O catalisador pode ser incluído em uma câmara de catalisador de um sistema de escape, como aquela de um veículo ou unidade de geração de energia. Um redutor, como amônia anidra, amônia aquosa, fluido de escape de diesel ("DEF" - diesel exhaust fluid) ou ureia aquosa é tipicamente introduzido no fluxo de gás de escape antes da câmara catalisadora. Para introduzir o redutor no fluxo de gases de escape para o processo SCR, um sistema de SCR pode dosar ou, de outro modo, introduzir o redutor através de um circuito de dosagem que vaporiza ou asperge o redutor para dentro de um tubo de escape do sistema de escape a montante da câmara de catalizador. O sistema de RCS pode incluir um ou mais sensores para monitorar as condições no sistema de escape.

SUMÁRIO

[004] Em uma modalidade, um sistema de pós-tratamento inclui um sistema de SCR que inclui pelo menos um catalisador, um sensor de pressão diferencial ("dP" - differential pressure) acoplado operacionalmente ao sistema de SCR, um sensor de temperatura e um controlador. O sensor de dP é configurado para medir um valor de uma pressão diferencial o longo do sistema de SCR. O controlador é acoplado comunicativamente a cada um dentre o sensor de dP e o sensor de temperatura. O controlador é configurado para determinar um primeiro valor de saída a partir do sensor de dP e um primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura. O primeiro valor de saída a partir do sensor de dP é indicativo do valor da pressão diferencial ao longo do sistema de SCR. O primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura é indicativo de uma temperatura do sistema de SCR. O controlador é adicionalmente configurado para estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós-tratamento com o uso do primeiro valor de saída do sensor de dP e do primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura.

[005] Em outra modalidade, um sistema de pós-tratamento inclui um sistema de SCR que inclui pelo menos um catalisador, um filtro de particulados fluidamente acoplado ao SCR, um sensor de pressão fora do filtro de particulados acoplado operacionalmente a uma saída do filtro de particulados, um sensor de temperatura, um sensor de pressão ambiente e um controlador acoplado comunicativamente ao sensor de pressão fora do filtro de particulados. O sensor de pressão fora do filtro de particulados é configurado para medir um valor de uma pressão na saída do filtro de particulados. O controlador é configurado para determinar um primeiro valor de saída do sensor de pressão fora do filtro de particulados, um primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura e um segundo valor de saída do sensor de pressão ambiente. O primeiro valor de saída do sensor de pressão fora do filtro de particulados é indicativo do valor da pressão na saída do filtro de particulados. O primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura é indicativo de uma temperatura do sistema de SCR. O segundo valor de saída a partir do sensor de pressão ambiente é indicativo de um valor de uma pressão ambiente. O controlador é adicionalmente configurado para estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós-tratamento com o uso do primeiro valor de saída do sensor de pressão fora do filtro de particulados, do primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura e do segundo valor de saída do sensor de pressão ambiente.

[006] Em outra modalidade, um sistema de pós-tratamento inclui um sistema de SCR que inclui pelo menos um catalisador, uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados operacionalmente ao sistema de SCR, um sensor de pressão ambiente e um controlador. A pluralidade de sensores de temperatura é configurada para medir uma pluralidade de valores de temperatura do sistema de SCR. O controlador é acoplado comunicativamente à pluralidade de sensores de temperatura e ao sensor de pressão ambiente. O controlador é configurado para determinar um primeiro valor de saída a partir de um primeiro sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura, um segundo valor de saída a partir de um segundo sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura, e um terceiro valor de saída a partir do sensor de pressão ambiente. O primeiro valor de saída é indicativo de um dentre a pluralidade de valores de temperatura do sistema de SCR. O segundo valor de saída é indicativo de um dentre a pluralidade de valores de temperatura do sistema de SCR. O terceiro valor de saída é indicativo de um valor de uma pressão ambiente. O controlador é adicionalmente configurado para estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós-tratamento com o uso do primeiro valor de saída do primeiro sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura, do segundo valor de saída do segundo sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura, e do terceiro valor de saída do sensor de pressão ambiente.

[007] Em algumas modalidades, mediante determinação de que os valores de saída que são usados indicam dados válidos, o controlador é adicionalmente configurado para estimar a saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós-tratamento. Estimar a saída de fluxo de massa do ar de escape pode compreender calcular um coeficiente de fluxo do sistema de SCR. Estimar a saída do fluxo de massa do ar de escape pode compreender calcular um coeficiente de fluxo e uma densidade do fluxo de massa do ar de escape dentro do sistema de SCR. A saída de fluxo de massa do ar de escape pode ser estimada usando-se m =kV2pΔP, em que k é o coeficiente de fluxo implementado como f ((m_est)), e ΔP é a pressão diferencial. A densidade pode ser estimada com o uso de p= P_bed/(RT_bed), em que R é a constante universal de gás, P_bed é determinado a partir dos dados obtidos sobre a pressão de um leito catalisador do catalisador no SCR, e T_bed é determinado a partir dos dados obtidos a partir de um sensor de temperatura da temperatura do leito catalisador do catalisador no sistema de SCR. O valor de k pode ser obtido a partir de um mapeamento de dados de regime permanente em diferentes níveis de fluxo. Em algumas modalidades, o sistema de pós-tratamento compreende adicionalmente um sensor de fluxo de massa de ar de escape, sendo que um valor de fluxo de massa de ar de escape é obtido a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape e o controlador é adicionalmente configurado para comparar o fluxo de massa de ar de escape com o valor de fluxo de massa de ar de escape obtido a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outros recursos, aspectos e vantagens da revelação se tornarão evidentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações, nos quais:

[009] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de pós-tratamento, de acordo com uma modalidade exemplificadora;

[010] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de SCR que mostra a trajetória do gás de escape através do mesmo, de acordo com uma modalidade exemplificadora;

[011] A Figura 3 é um diagrama esquemático de blocos de uma modalidade de um circuito de controle que pode ser incluído em um controlador de um sistema de pós-tratamento;

[012] A Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático de um método para determinar uma estimativa do fluxo de massa de ar de escape representado de acordo com uma modalidade exemplificadora; e

[013] A Figura 5 é um diagrama esquemático de blocos de um dispositivo de computação de acordo com uma modalidade exemplificadora.

[014] Deve ser reconhecido que algumas ou todas dentre as Figuras são representações esquemáticas para propósitos de ilustração. As Figuras são fornecidas com o propósito de ilustrar uma ou mais modalidades com a compreensão explícita de que elas não serão usadas para limitar o escopo ou o significado das reivindicações.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[015] Abaixo há descrições mais detalhadas dos vários conceitos relacionados aos, e modalidades dos, métodos, aparelhos, e sistemas para estimar o fluxo de massa de ar de escape em um sistema de pós-tratamento. Os vários conceitos apresentados acima e discutidos em maiores detalhes abaixo podem ser implantados de diversas maneiras, visto que os conceitos descritos não são limitados a nenhuma maneira específica de modalidade. Exemplos de modalidades e aplicações específicas são fornecidos principalmente para propósitos ilustrativos.

[016] Um dos principais sinais que são necessários para realizar controle robusto do sistema de filtragem de particulados ("PFS" - particulate filter system) e/ou subsistema de SCR é o fluxo de massa de gás de escape. Tipicamente, as informações relativas ao fluxo de massa de gás de escape são medidas no lado do motor e enviadas ao sistema de pós-tratamento como uma entrada de referência. Em algumas modalidades, quando esse valor pode já não ser confiável, uma estimativa para o fluxo de massa é determinada, permitindo, assim, que o sistema continue a operação normal do sistema de pós-tratamento como redução de emissões de matéria particulada ("PM" - particulate matter) de escape, hidrocarbonetos ("HC" - hydrocarbons), NOx, etc., enquanto minimiza a passagem de NH3 na medida do possível. Em algumas modalidades, o sensor de fluxo de massa do lado do motor é removido, reduzindo o custo do sistema enquanto mantém o desempenho geral do sistema. Em algumas modalidades, o fluxo de massa é estimado e usado como um diagnóstico para detectar erros do sensor de fluxo de massa. Em algumas modalidades, o fluxo de massa é estimado e usado como parte de um sistema de OBD para detectar erros do sensor de fluxo de massa. A margem de OBD para os sensores que podem ser usados para estimar o fluxo de massa do lado do motor aumenta se a estimativa do fluxo de massa for usada como a estimativa primária do fluxo de escape.

[017] Motores de combustão interna (por exemplo, motores a diesel de combustão interna, etc.) produzem gases de escape que são frequentemente filtrados dentro de um sistema de pós-tratamento. Essa filtragem ocorre frequentemente através da passagem dos gases de escape através de um substrato. Filtros convencionais encontram problemas ao distribuir o fluxo de gases de escape no substrato. Por exemplo, filtros convencionais podem distribuir uma grande porção do fluxo perto do centro do substrato e uma pequena, ou mesmo uma praticamente inexistente, porção do fluxo perto das bordas do substrato. Como resultado, os gases de escape em filtros convencionais experimentam uma queda de pressão.

[018] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de pós- tratamento 100, de acordo com uma modalidade exemplificadora. A Figura 1 representa um sistema de pós-tratamento 100 que tem um sistema de liberação de redutor 110 exemplificativo para um sistema de escape 190. O sistema de pós- tratamento 100 inclui um filtro de particulados, por exemplo, um filtro de particulados de diesel ("DPF" - diesel particulate filter) 102, o sistema de liberação de redutor 110, uma câmara ou um reator de decomposição 104, um catalisador de SCR 106 e um sensor 150.

[019] O DPF 102 é configurado para remover material particulado, tal como fuligem, dos gases de escape que fluem no sistema de escape 190. O DPF 102 inclui uma entrada, na qual o gás de escape é recebido, e uma saída, da qual o gás de escape sai após ter o material particulado substancialmente filtrado a partir do gás de escape e/ou após converter a matéria particulada em dióxido de carbono. Em algumas modalidades, o DPF 102 pode ser omitido.

[020] A câmara de decomposição 104 é configurada para converter um redutor, como ureia ou DEF em amônia. A câmara de decomposição 104 inclui um sistema de liberação de redutor 110 que tem um dosador ou circuito de dosagem 112 configurado para dosar o redutor na câmara de decomposição 104 (por exemplo, através de um injetor, como o injetor descrito abaixo). Em algumas modalidades, o redutor é injetado a montante do catalisador de SCR 106. As gotículas de redutor são submetidas, então, a processos de evaporação, termólise e hidrólise para formar amônia gasosa no sistema de escape 190. A câmara de decomposição 104 inclui uma entrada em comunicação fluida com o DPF 102 para receber o gás de escape que contém emissões de NOx e uma saída para que o gás de escape, emissões de NOx, amônia e/ou o redutor fluam para o catalisador de SCR 106.

[021] A câmara de decomposição 104 inclui o circuito de dosagem 112 montado na câmara de decomposição 104 de modo que o circuito de dosagem 112 possa dosar o redutor para os gases de escape que fluem no sistema de escape 190. O circuito de dosagem 112 pode incluir um isolante 114 interposto entre uma porção do circuito de dosagem 112 e a porção da câmara de decomposição 104 na qual o circuito de dosagem 112 está montado. O circuito de dosagem 112 é fluidamente acoplado a uma ou mais fontes de redutor 116. Em algumas modalidades, uma bomba 118 pode ser usada para pressurizar o redutor a partir da fonte de redutor 116 para liberação ao circuito de dosagem 112.

[022] O circuito de dosagem 112 e a bomba 118 também são acoplados elétrica ou comunicativamente a um controlador 120. O controlador 120 é configurado para controlar o circuito de dosagem 112 para dosar o redutor na câmara de decomposição 104. O controlador 120 pode também ser configurado para controlar a bomba 118. O controlador 120 pode incluir um microprocessador, um circuito integrado de aplicação específica ("ASIC" - application-specific integrated circuit), uma matriz de portas programável em campo ("FPGA" - field-programmable gate array), etc., ou combinações dos mesmos. O controlador 120 pode incluir memória que pode incluir, mas não se limita a, dispositivo de transmissão ou armazenamento eletrônico, óptico, magnético ou qualquer outro que tenha capacidade para fornecer instruções de programa a um processador, ASIC, FPGA, etc. A memória pode incluir um circuito integrado de memória, memória de apenas leitura programável eletricamente apagável ("EEPROM" - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), memória de apenas leitura programável apagável ("EPROM" - erasable programmable read only memory), memória flash ou qualquer outra memória adequada a partir da qual o controlador 120 pode ler as instruções. As instruções podem incluir um código de qualquer linguagem de programação adequada.

[023] O catalisador de SCR 106 é configurado para auxiliar na redução de emissões de NOx acelerando-se um processo de redução de NOx entre a amônia e o NOx do gás de escape em nitrogênio diatômico, água e/ou dióxido de carbono. O catalisador de SCR 106 inclui uma entrada em comunicação fluida com a câmara de decomposição 104 a partir da qual o gás de escape e o redutor são recebidos e uma saída em comunicação fluida com uma extremidade do sistema de escape 190.

[024] O sistema de escape 190 pode incluir adicionalmente um catalisador de oxidação de diesel ("DOC" - diesel oxidation catalyst) em comunicação fluida com o sistema de escape 190 (por exemplo, a jusante do catalisador de SCR 106 ou a montante do DPF 102) para oxidar hidrocarbonetos e monóxido de carbono nos gases de escape.

[025] Em algumas modalidades, o DPF 102 pode ser posicionado a jusante da câmara de decomposição ou do tubo reator 104. Por exemplo, o filtro de partículas 102 e o catalisador de SCR 106 podem ser combinados em uma unidade única. Em algumas modalidades, o circuito de dosagem 112 pode, por sua vez, estar posicionado a jusante de um turbocompressor ou a montante de um turbocompressor.

[026] O sensor 150 pode ser acoplado ao sistema de escape 190 para detectar uma condição do gás de escape que flui através do sistema de escape 190. Em algumas modalidades, o sensor 150 pode ter uma porção disposta dentro do sistema de escape 190; por exemplo, uma ponta do sensor 150 pode se estender para dentro de uma porção do sistema de escape 190. Em outras modalidades, o sensor 150 pode receber gás de escape através de outro conduto, como um ou mais tubos de amostra que se estendem a partir do sistema de escape 190. Embora o sensor 150 esteja representado como se posicionado a jusante do catalisador de SCR 106, deve ser entendido que o sensor 150 pode ser posicionado em qualquer outra posição do sistema de escape 190, incluindo a montante do DPF 102, dentro do DPF 102, entre o DPF 102 e a câmara de decomposição 104, dentro da câmara de decomposição 104, entre a câmara de decomposição 104 e o catalisador de SCR 106, dentro do catalisador de SCR 106, ou a jusante do catalisador de SCR 106. Além disso, dois ou mais sensores 150 podem ser utilizados para detectar uma condição dos gases de escape, tais como dois, três, quatro, cinco ou seis sensores 150, em que cada sensor 150 está localizado em uma das posições anteriormente mencionadas do sistema de escape 190, em que tais condições incluem temperatura, pressão e/ou pressão diferencial.

[027] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de pós-tratamento 200 que mostra a trajetória do gás de escape, de acordo com uma modalidade exemplificadora. O sistema de pós-tratamento 200 é configurado para receber um gás de escape (por exemplo, um gás de escape de diesel) a partir de um motor (por exemplo, um motor a diesel) e reduzir os constituintes do gás de escape como, por exemplo, gases de NOx, monóxido de carbono ("CO" - carbon monoxide), etc. O sistema de pós- tratamento 200 inclui um tanque de armazenamento de redutor 210, um sensor de nível físico de redutor 212, um sensor de temperatura 214, um sensor de pressão 216, um aquecedor 230, um sistema de SCR 250, um controlador 170, um sensor de temperatura ambiente 218 e um sensor de pressão ambiente 222.

[028] O tanque de armazenamento de redutor 210 (também chamado na presente invenção de tanque 210) contém um redutor formulado para facilitar a redução dos constituintes do gás de escape (por exemplo, NOx) por um catalisador 254 incluído no sistema de SCR 250. Em modalidades nas quais o gás de escape é um gás de escape de diesel, o redutor pode incluir um DEF que fornece uma fonte de amônia. DEFs adequados podem incluir ureia, solução aquosa de ureia ou qualquer outro DEF (por exemplo, o DEF disponível sob o nome comercial de ADBLUE®).

[029] O aquecedor 230 é acoplado operacionalmente ao tanque 210 e está configurado para aquecer o redutor contido dentro do tanque 210. Sob condições climáticas frias, glaciais ou abaixo de zero, o redutor, ou ao menos uma porção do redutor, contido dentro do tanque de armazenamento de redutor 210 pode congelar. Por exemplo, o sistema de pós-tratamento 200 pode ser incluído em um veículo que é exposto às condições climáticas glaciais. Quando o veículo está desligado ou, de outro modo, não está operacional, o redutor no tanque 210 congela. Quando o veículo está ligado, o aquecedor 230 é ligado para descongelar ou derreter o redutor. Em modalidades específicas, o aquecedor 130 pode estar localizado dentro do tanque 210 (por exemplo, localizado próximo a ou sobre uma base do tanque 210) ou posicionado fora do tanque 210 proximal a uma base do tanque 210 de modo que uma porção do redutor adjacente ao aquecedor 230 se derreta primeiro. No entanto, é preciso uma certa quantidade de tempo para que todo ou substancialmente todo (por exemplo, mais de 90% do volume do redutor contido dentro do tanque 210) o redutor seja descongelado. Particularmente, quando o aquecedor 230 é primeiro ligado, uma primeira porção do redutor proximal ao aquecedor 230 é líquida e uma segunda porção do redutor distal ao aquecedor 230 é congelada.

[030] O sensor de nível físico de redutor 212 (também chamado como o sensor de nível físico 212) é acoplado operacionalmente ao tanque 210. O sensor de nível físico 212 pode incluir um sensor de nível ultrassônico configurado para propagar ondas ultrassônicas através do redutor contido dentro do tanque 210, e usar ondas ultrassônicas refletidas a partir do redutor para determinar um nível físico de redutor no tanque 210. As ondas ultrassônicas geradas pelo sensor de nível físico 230 refletem apenas a partir da porção líquida do redutor

[031] O sensor de temperatura 214 ou uma pluralidade de sensores de temperatura 214 podem ser acoplados operacionalmente a vários locais do sistema de pós-tratamento 200 e configurado para medir uma temperatura dos componentes ou fluidos encerrados (por exemplo, fluidos líquidos ou gasosos). O sensor de temperatura 214 pode incluir um termopar, um termistor ou qualquer outro sensor de temperatura adequado.

[032] O sistema de SCR 250 é configurado para receber e tratar o gás de escape (por exemplo, um gás de escape de diesel) que flui através do sistema de SCR 250. O sistema de SCR 250 é acoplado fluidamente ao tanque de armazenamento 210 para receber o redutor de escape a partir do tanque de armazenagem 210. O sistema de SCR 250 inclui um alojamento 252 que define uma entrada 251 para receber o gás de escape de um motor, e uma saída 253 para expelir o gás de escape tratado. O sistema de SCR 250 inclui pelo menos um catalisador 254 posicionado dentro de um volume interno definido pelo alojamento 252. O catalisador 254 é formulado para reduzir seletivamente constituintes do gás de escape, por exemplo, NOx, incluídos no gás de escape na presença de um redutor de escape. Qualquer catalisador 254 adequado pode ser usado como, por exemplo, catalisadores à base de platina, paládio, ródio, cério, ferro, manganês, cobre, vanádio (incluindo combinações dos mesmos).

[033] Em algumas modalidades, o catalisador 254 está disposto em um substrato adequado como, por exemplo, um núcleo monolítico de cerâmica (por exemplo, de cordierita) ou metálico (por exemplo, kanthal) que pode, por exemplo, definir uma estrutura de colmeia. Um revestimento também pode ser usado como um material veículo para o catalisador 254. Tais materiais de revestimento podem incluir, por exemplo, óxido de alumínio, dióxido de titânio, dióxido de silício, qualquer outro material de revestimento adequado, ou uma combinação dos mesmos. O gás de escape pode fluir sobre e ao redor do catalisador 254 de modo que quaisquer gases de NOx incluídos no gás de escape sejam adicionalmente reduzidos para produzir um gás de escape substancialmente isento de gases de monóxido de carbono e de NOx.

[034] O controlador 170 é comunicativamente acoplado a um sensor de pressão 216 (por exemplo, um sensor de pressão dP que mede dados de pressão diferencial ao longo do sistema de SCR 250) e um sensor de temperatura 214, e é configurado para receber e interpretar os valores de saída ou sinais gerados por cada um dos sensores. Em algumas modalidades, o controlador 170 é configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape com o uso de dados do sensor de dP e dados do sensor de temperatura. Em algumas modalidades, o controlador 170 é configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape com o uso dos dados do sensor de temperatura e da pressão diferencial ao longo dos dados de SCR. Em algumas modalidades, o controlador 170 é configurado para calcular a pressão diferencial usando-se o sensor de dP separado operacionalmente conectado ao SCR. O SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo.

[035] Em algumas modalidades, o controlador 170 é comunicativamente acoplado a um sensor de pressão ambiente 222 (por exemplo, um sensor de pressão para medir a pressão ambiente), e uma pluralidade de sensores de temperatura 214, e é configurado para receber e interpretar os valores de saída ou sinais gerados por cada um dos sensores. O controlador 170 é configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape usando-se ao menos duas temperaturas ao longo de SCR, e os dados do sensor de pressão ambiente.

[036] Em algumas modalidades, o controlador 170 é acoplado comunicativamente a um sensor de temperatura 214, um sensor de pressão 216, um sensor de temperatura ambiente 218, e um sensor de pressão ambiente 222 (por exemplo, um sensor de pressão para medir a pressão ambiente) e é configurado para receber e interpretar os valores de saída ou sinais gerados por cada um dos sensores. O controlador 170 é configurado para determinar se existe uma combinação suficiente de dados provenientes dos sensores que pode, então, ser usada para estimar um fluxo de massa de ar de escape.

[037] O controlador 170 pode incluir um processador (por exemplo, um microcontrolador) programado para interpretar o sinal de saída. O controlador 170 pode ser incluído em um circuito de controle (por exemplo, o circuito de controle 370 descrito aqui) que está em comunicação elétrica com um ou mais dos componentes do sistema de pós-tratamento 200 aqui descrito e operável para executar as funções de detecção e de controle aqui descritas. O controlador 170 pode ser também configurado para receber e interpretar os dados de sensores de temperatura, sensores de NOx, sensores de oxigênio, temperatura, pressão e/ou amônia.

[038] O controlador 170 pode ser um sistema de computador de um aparelho ou sistema que inclui o sistema de pós-tratamento 200 (por exemplo, um veículo ou conjunto de gerador, etc.). Tal computador pode incluir, por exemplo, o dispositivo de computação 530 descrito em detalhes neste documento em relação à Figura 5. O controlador 170 pode incluir um circuito de controle que está em comunicação elétrica com um ou mais dos componentes do sistema de pós-tratamento 200 aqui descritos, e operável para executar as funções de detecção aqui descritas. Por exemplo, a Figura 3 é um diagrama esquemático de blocos de um circuito de controle 370 que pode estar incluído em um controlador 170. O circuito de controle 370 inclui um circuito de sensor físico 372, um circuito de determinação 374 e um circuito de fluxo de massa do ar de escape 376.

[039] O circuito de sensor físico 372 é configurado para receber um primeiro valor de saída de um ou mais sensores físicos (por exemplo, um sensor de temperatura 214, um sensor de pressão 216, um sensor de temperatura ambiente 218 e/ou um sensor de pressão ambiente 222 que está acoplado operacionalmente a um sistema de pós-tratamento.

[040] Em algumas modalidades, o circuito de determinação 374 é configurado para interpretar um primeiro valor de saída do sensor de nível físico e um primeiro valor de saída de temperatura do sensor de temperatura. O circuito de determinação 374 é configurado para determinar se os dados de temperatura indicam que uma temperatura do SCR está disponível. O circuito de determinação 374 é configurado para analisar os valores de um sensor de temperatura acoplado operacionalmente ao SCR para determinar se são dados válidos de um sensor de temperatura físico. Analisar os valores de um sensor de temperatura para determinar se são dados válidos pode incluir comparar os valores a um ou mais valores-limite, comparar os valores a uma faixa de valores possíveis, comparar os valores a uma faixa de valores previstos com base em outras temperaturas conhecidas no sistema, determinar se a volatilidade dos valores está abaixo de um limiar e similares. O circuito de determinação 374 é configurado para receber um sinal que indica que um sensor de temperatura físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[041] Em algumas modalidades, o circuito de determinação 374 é configurado para determinar se os dados de pressão a partir da saída do DPF estão disponíveis. Os valores de entrada de um sensor de pressão acoplado operacionalmente a uma saída de um DPF são analisados para determinar se eles são dados válidos de um sensor de pressão físico. Um sinal pode ser recebido indicando que um sensor de pressão físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[042] Em algumas modalidades, o circuito de determinação 374 é configurado para determinar se os dados do sensor de pressão ambiente estão disponíveis. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para determinar se os dados de pressão ambiente estão sendo medidos com o uso de um sensor de pressão que fornece dados de sensor de pressão. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para determinar se os dados de pressão ambiente são medidos com o uso de um sensor de pressão dedicado. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para analisar os valores de entrada de um sensor de pressão ambiente para determinar se eles são dados válidos de um sensor de pressão físico. O circuito de determinação 374 pode ser também configurado para receber um sinal indicando que um sensor de pressão físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[043] Em algumas modalidades, o circuito de determinação 374 é configurado para determinar se os dados dos dois sensores de temperatura ao longo do SCR estão disponíveis. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para determinar se os dados de temperatura indicam que uma temperatura da entrada e/ou de saída de SCR está disponível. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para analisar os valores de entrada de ao menos dois sensores de temperatura acoplados operacionalmente tanto a uma entrada como a uma saída de SCR, respectivamente, para determinar se os dados a partir de pelo menos dois sensores de temperatura físicos são válidos. O circuito de determinação 374 pode ser também configurado para receber um sinal indicando que ao menos dois sensores de temperatura físicos estão acoplados comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[044] Em algumas modalidades, o circuito de determinação 374 é configurado para determinar se uma das condições dentre (a) dados de sensor de dP e dados de sensor de temperatura disponíveis, (b) dados de sensores de temperatura, dados de sensor de pressão fora do DPF e dados de sensor de pressão ambiente disponíveis, ou (c) dados de sensor de pressão ambiente e dados dos dois sensores de temperatura ao longo de um SCR disponíveis, é satisfeita. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para enviar um sinal para um circuito de estimativa (por exemplo, um circuito de fluxo de massa de ar de escape 376) configurado para calcular uma estimativa com o uso de um dentre a combinação de dados de sensor disponíveis. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para enviar um sinal para um circuito de estimativa (por exemplo, um circuito de fluxo de massa de ar de escape 376) configurado para calcular uma estimativa com o uso de um dentre a combinação de dados de sensor disponíveis se dados de sensor diretos do fluxo de massa do ar de escape estão também disponíveis para comparação à estimativa do fluxo de massa de ar de escape.

[045] O circuito de determinação 374 pode ser configurado para determinar se ao menos uma das condições acima mencionadas são satisfeitas. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para determinar que se qualquer uma das várias combinações de dados acima estão disponíveis, as condições são satisfeitas. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para determinar que se uma pluralidade de qualquer uma das várias combinações de dados acima estão disponíveis, as condições são satisfeitas. O circuito de determinação 374 pode ser configurado para continuar a monitorizar os dados de sensor disponíveis até que uma das condições seja satisfeita.

[046] Em algumas modalidades, o circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 é configurado para calcular uma estimativa de um fluxo de massa de ar de escape de um sistema de pós-tratamento. O circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 pode ser configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape com o uso de dados do sensor de temperatura e pressão diferencial ao longo dos dados de SCR. O circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 pode ser configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape calculando-se a pressão diferencial com o uso de um sensor de dP separado operacionalmente conectado ao SCR. O SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo. Para tal sistema, o circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 pode ser configurado para estimar o fluxo de massa com o uso do cálculo da pressão diferencial ao longo de SCR.

[047] Em algumas modalidades, o circuito de fluxo de massa do ar de escape 376 é configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape com o uso dos dados de sensor de temperatura, dados de sensor de pressão fora do DPF e dados de sensor de pressão ambiente. O SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo. Para tal sistema, o circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 pode ser configurado para estimar o fluxo de massa através do cálculo da pressão diferencial ao longo de SCR.

[048] Em algumas modalidades, o circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 é configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape com o uso de dados do sensor de pressão ambiente e dados dos dois sensores de temperatura ao longo de SCR. Em algumas modalidades, o SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo. Para tal sistema, o circuito de fluxo de massa de ar de escape 376 pode ser configurado para estimar o fluxo de massa através do cálculo da pressão diferencial ao longo de SCR.

[049] A Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático de um método exemplificador 400 para determinar uma estimativa do fluxo de massa de ar de escape representado de acordo com uma modalidade exemplificadora. As operações do método 400 podem ser armazenadas sob a forma de instruções em um CRM não transitório (por exemplo, uma memória principal 536, memória de apenas leitura (ROM) 538, ou dispositivo de armazenamento 540 incluído no dispositivo de computação 530 da Figura 5). O CRM pode ser incluído em um dispositivo de computação (por exemplo, o dispositivo de computação 530) que é configurado para executar as instruções armazenadas no CRM para executar as operações do método 400. Em algumas modalidades, o controlador 170 ou circuito de controle 370 é configurado para executar as operações do método 400.

[050] O método 400 inclui determinar se os dados do sensor de dP estão disponíveis em 402 e se os dados de sensor de temperatura estão disponíveis em 404. O método 400 inclui determinar se os dados do sensor de temperatura estão disponíveis em 404, se os dados do sensor de pressão fora do DPF estão disponíveis em 406, e se os dados do sensor de pressão ambiente estão disponíveis em 408. O método 400 inclui determinar se os dados do sensor de pressão ambiente estão disponíveis em 408 e se os dados dos dois sensores de temperatura ao longo de SCR estão disponíveis em 410. O método 400 inclui determinar se (a) os dados do sensor de dP estão disponíveis em 402 e os dados do sensor de temperatura estão disponíveis em 404, ou (b) os dados do sensor de temperatura estão disponíveis em 404, os dados do sensor de pressão fora do DPF estão disponíveis em 406, e os dados do sensor de pressão ambiente estão disponíveis em 408, ou (c) os dados de sensor de pressão ambiente estão disponíveis em 408 e os dados dos dois sensores de temperatura ao longo de SCR estão disponíveis em 410.

[051] Continuando com a Figura 4 e, em maiores detalhes, os dados do sensor de dP estão disponíveis em 402. A pressão diferencial ao longo de SCR é medida usando-se um sensor de dP dedicado que fornece dados de pressão diferencial. A pressão diferencial ao longo de um DOC pode ser também medida com o uso de um sensor dP dedicado. A determinação é feita se os dados do sensor de dP estiverem disponíveis. Valores de entrada dos dados do sensor de dP podem ser analisados para determinar se eles são dados válidos de um sensor de dP físico. Um sinal pode ser recebido indicando que um sensor de dP físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[052] Os dados do sensor de temperatura estão disponíveis em 404. Os dados de temperatura são medidos com o uso de um sensor de temperatura que fornece dados de sensor de temperatura. Os dados de temperatura podem ser medidos com o uso de um sensor de temperatura dedicado acoplado operacionalmente ao SCR. A determinação é feita se os dados de temperatura indicarem que uma temperatura de SCR está disponível. Valores de entrada de um sensor de temperatura acoplado operacionalmente a um SCR podem ser analisados para determinar se eles são dados válidos de um sensor de temperatura físico. Um sinal pode ser recebido indicando que um sensor de temperatura físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[053] Os dados do sensor de pressão fora do DPF estão disponíveis em 406. Os dados do sensor de temperatura podem ser medidos com o uso de um sensor de pressão que fornece dados de sensor de pressão. Os dados de pressão podem ser medidos com o uso de um sensor de pressão dedicado acoplado operacionalmente a uma saída de um DPF. Uma determinação é feita se os dados de pressão da saída do DPF estiverem disponíveis. Os valores de entrada de um sensor de pressão acoplado operacionalmente a uma saída de um DPF podem ser analisados para determinar se eles são dados válidos de um sensor de pressão físico. Um sinal pode ser recebido indicando que um sensor de pressão físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[054] Os dados do sensor de pressão ambiente estão disponíveis em 408. Os dados de pressão ambiente podem ser medidos com o uso de um sensor de pressão que fornece dados de sensor de pressão. Os dados de pressão podem ser também medidos com o uso de um sensor de pressão dedicado. A determinação é feita se os dados de pressão ambiente estiverem disponíveis. Os valores de entrada de um sensor de pressão ambiente podem ser analisados para determinar se eles são dados válidos de um sensor de pressão físico. Um sinal pode ser recebido indicando que um sensor de pressão físico está acoplado comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[055] Os dados dos dois sensores de temperatura ao longo do SCR estão disponíveis em 410. Os dados de temperatura podem ser medidos com o uso de ao menos dois sensores de temperatura que fornecem dados de sensor de temperatura. Os dados de temperatura podem ser medidos com o uso de um sensor de temperatura dedicado acoplado operacionalmente a uma entrada de um SCR e um sensor de temperatura dedicado acoplado operacionalmente a uma saída do SCR. A determinação é feita se os dados de temperatura indicarem que uma temperatura da entrada e/ou saída do SCR está disponível. Em algumas, valores de entrada dos pelo menos dois sensores de temperatura acoplados operacionalmente tanto a uma entrada como a uma saída de um SCR são analisados para determinar se eles são dados válidos de pelo menos dois sensores de temperatura físicos. Um sinal pode ser recebido indicando que ao menos dois sensores de temperatura físicos estão acoplados comunicativamente a um circuito de processamento (por exemplo, um controlador 170 ou circuito de controle 370).

[056] É determinado se pelo menos uma das condições acima são satisfeitas em 412. Se qualquer uma das várias combinações de dados acima estiver disponível, as condições são satisfeitas. Em algumas modalidades, se uma pluralidade de qualquer uma das várias combinações de dados acima estiverem disponíveis, as condições são satisfeitas. Se as condições forem satisfeitas, o método continua a estimar o fluxo de massa de ar de escape em 414. Se as condições não forem satisfeitas, o método continua a monitorar os dados disponíveis em 416. Por exemplo, o sistema de pós-tratamento (por exemplo, o sistema de pós-tratamento 100) pode ser instalado em um veículo e configurado para estimar o fluxo de massa de ar de escape se dados de sensor direto do fluxo de massa de ar de escape não estiverem disponíveis. O veículo pode incluir um sensor de velocidade de veículo (por exemplo, o sensor de velocidade de veículo 116) acoplado operacionalmente a um controlador (por exemplo, o controlador 170) configurado para interpretar um valor de saída do sensor de velocidade de veículo para determinar se o veículo está em movimento ou parado.

[057] Se pelo menos uma das condições for satisfeita em 412, então, o fluxo de massa do ar de escape é estimado em 414. Uma estimativa pode ser feita mediante o uso dos dados de sensor de dP e dos dados de sensor de temperatura. Uma estimativa pode ser feita com o uso de dados do sensor de temperatura, dados do sensor de pressão fora do DPF e dados do sensor de pressão ambiente. A estimativa pode ser feita com o uso de dados do sensor de pressão ambiente e dados dos dois sensores de temperatura através de um SCR. Uma estimativa é determinada se uma das combinações de dados de sensor estiver disponível. Em algumas modalidades, uma pluralidade de combinações de dados de sensor está disponível antes de uma estimativa ser determinada. Dados de sensor direto de fluxo de massa de ar de escape podem estar disponíveis quando for feita uma estimativa do fluxo de massa de ar de escape.

[058] Um fluxo de massa de ar de escape é estimado em 414 com o uso dos dados do sensor de dP e dados do sensor de temperatura. Um fluxo de massa de ar de escape pode ser estimado em 414 com o uso dos dados de sensor de temperatura e dados de pressão diferencial através dos dados de SCR. A pressão diferencial é calculada com o uso de um sensor de dP separado operacionalmente conectado ao SCR. O SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo. Para tal sistema, o fluxo de massa pode ser estimado com o uso da pressão diferencial do SCR usando-se a seguinte equação (forma similar para restrição de fluxo ao longo de um orifício): em que k é o coeficiente de fluxo implementado como f(mest) e ΔP é a pressão diferencial. A densidade pode ser estimada com o uso da seguinte equação:, em que R é a constante universal de gás

[059] O método Newton-Raphson é usado para conversão iterativa para uma estimativa de fluxo de massa constante. A modalidade é mostrada abaixo:

[060] ΔP pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um sensor de pressão dP, sendo que o sensor de pressão dP mede a pressão diferencial através de um SCR. PAmbient pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um sensor de pressão ambiente. Pbed pode ser determinada a partir de dados obtidos sobre a pressão do leito catalisador do catalisador no SCR. Tbed pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um sensor de temperatura da temperatura do leito catalisador do catalisador no SCR. Em algumas modalidade, o valor k pode ser mapeado com o uso de dados de regime permanente em diferentes níveis de fluxo.

[061] O fluxo de massa do ar de escape é estimado em 414 com o uso de dados do sensor de temperatura, dados do sensor de pressão fora do DPF e dados do sensor de pressão ambiente. O SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo. Para tal sistema, o fluxo de massa pode ser estimado com o uso da pressão diferencial ao longo do SCR usando-se a seguinte equação:em que k é o coeficiente de fluxo implementado como f(mest)

[062] A densidade pode ser estimada com o uso da seguinte equação: em que R é a constante universal de gás

[063] O método Newton-Raphson é usado para conversão iterativa para uma estimativa de fluxo de massa constante. A modalidade é mostrada abaixo:

[064] PDPFout pode ser determinada a partir dos dados obtidos a partir de um sensor de pressão fora do DPF. PAmbient pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um sensor de pressão ambiente. Pbed pode ser determinada a partir de dados obtidos sobre a pressão do leito catalisador do catalisador no SCR. Tbed pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um sensor de temperatura da temperatura do leito catalisador do catalisador no SCR. O valor k pode ser mapeado com o uso de dados de regime permanente em diferentes níveis de fluxo.

[065] Um fluxo de massa de ar de escape pode ser estimado em 414 com o uso de dados do sensor de pressão ambiente e dados dos dois sensores de temperatura ao longo de SCR. O SCR, que é um catalisador de fluxo contínuo, atua como um dispositivo de restrição de fluxo. Para tal sistema, o fluxo de massa pode ser estimado com o uso da pressão diferencial ao longo do SCR usando-se a seguinte equação:em que k é o coeficiente de fluxo implementado como f(mest)

[066] A densidade pode ser estimada com o uso da seguinte equação:em que R é a constante universal de gás

[067] O método Newton-Raphson é usado para conversão iterativa para uma estimativa de fluxo de massa constante. A modalidade é mostrada abaixo:

[068] PDPF Out pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um primeiro sensor de temperatura medindo a temperatura de uma entrada de SCR, dados obtidos a partir de um segundo sensor de temperatura de uma saída do SCR, dados obtidos a partir de um sensor de pressão ambiente da pressão ambiente e usando-se a lei dos gases ideais. Pbed pode ser determinada a partir de dados obtidos sobre a pressão do leito catalisador do catalisador no SCR, e Tbed pode ser determinada a partir de dados obtidos a partir de um sensor de temperatura da temperatura do leito catalisador do catalisador no SCR. O valor k pode ser mapeado com o uso de dados de regime permanente a diferentes níveis de fluxo.

[069] As modalidades aqui descritas referem-se a um componente de pós- tratamento (como um filtro de particulados, um catalisador de SCR, etc.) que inclui um dissipador de fluxo que recebe gases de escape de uma entrada e um substrato que recebe os gases de escape do dissipador e fornece gases de escape filtrados a uma saída. Em muitas modalidades, o substrato circunda o dissipador de fluxo, e o dissipador de fluxo é centralizado ao longo de um eixo geométrico central do substrato. O dissipador de fluxo inclui uma pluralidade de perfurações através das quais os gases de escape são expelidos e uma pluralidade de pás que funcionam para direcionar os gases de escape expelidos da pluralidade de perfurações. A pluralidade de perfurações define uma área aberta do dissipador de fluxo. A pluralidade de perfurações está situada e estruturada de modo que a área aberta do dissipador de fluxo seja maior adjacente à entrada e diminua progressivamente ao longo do comprimento do dissipador de fluxo em direção à saída. O dissipador de fluxo e o substrato definem uma distância radial entre o dissipador de fluxo e o substrato. O dissipador de fluxo e o substrato são estruturados para aumentar cooperativamente essa distância radial ao longo do comprimento do dissipador de fluxo em direção à saída.

[070] Em algumas modalidades, o dissipador de fluxo tem um formato frustro-cônico e tem um diâmetro próximo à entrada que é maior que um diâmetro mais distante (distal) da entrada. Nessas modalidades, o substrato tem um formato cilíndrico. Em outras modalidades, o dissipador de fluxo tem um formato cilíndrico e o substrato tem um formato frustro-cônico. Nessas modalidades, o substrato tem um diâmetro próximo à entrada que é menor que um diâmetro mais distante (distal) da entrada.

[071] Nas modalidades aqui descritas, a distância radial crescente combinada com a diminuição da área aberta facilita a formação de um perfil de velocidade radial substancialmente uniforme em uma superfície interna do substrato. Dessa maneira, um índice de distribuição de fluidos associado ao filtro de particulados (ou outro componente de pós-tratamento) pode ser aumentado e a queda de pressão pode ser diminuída em comparação com filtros convencionais. Adicionalmente, no caso de um filtro de particulados, o projeto do filtro de particulados aqui descrito facilita uma diminuição no tamanho e custo em comparação com muitos filtros convencionais.

[072] A Figura 5 é um diagrama de blocos de um dispositivo de computação 530 de acordo com uma modalidade ilustrativa. O dispositivo de computação 530 pode ser usado para executar qualquer um dos métodos ou processos aqui descritos, por exemplo, o método 400. Em algumas modalidades, o controlador 170 pode incluir o dispositivo de computação 530. O dispositivo de computação 530 inclui um barramento 532 ou outro componente de comunicação para comunicar informações. O dispositivo de computação 530 pode incluir também um ou mais processadores 534 ou circuitos de processamento acoplados ao barramento para processar informações.

[073] O dispositivo de computação 530 inclui também uma memória principal 536, como uma memória de acesso aleatório (RAM) ou outro dispositivo de armazenamento dinâmico, acoplado ao barramento 532 para armazenar informações, e instruções a serem executadas pelo processador 534. A memória principal 536 pode ser também usada para armazenar informações de posição, variáveis temporárias ou outras informações intermediárias durante a execução das instruções pelo processador 534. O dispositivo de computação 530 pode incluir adicionalmente uma ROM 538 ou outro dispositivo de armazenamento estático acoplado ao barramento 532 para armazenar informações estáticas e instruções para o processador 534. Um dispositivo de armazenamento 540, como um dispositivo de estado sólido, um disco magnético ou disco óptico, é acoplado ao barramento 540 para armazenar persistentemente informações e instruções. Por exemplo, instruções para determinar se um redutor no tanque de armazenamento de redutor está congelado e/ou determinar se o nível de redutor virtual pode ser armazenado em qualquer um dentre a memória principal 536 e/ou dispositivo de armazenamento 540. Em uma modalidade, o processador 534 pode ser também configurado para gerar um código de erro se um sensor de nível físico (por exemplo, o sensor de nível físico 112) não tiver capacidade de detectar um nível físico preciso de redutor no tanque de armazenamento de redutor por um período prolongado de tempo. O código de erro pode ser armazenado, por exemplo, ser armazenado na memória principal 536 e/ou no dispositivo de armazenamento 540 para ser comunicado a um usuário quando o dispositivo de computação 530 é acessado. Em outras modalidades, o processador 534 pode indicar a um usuário que o sensor de nível físico tem funcionado mal ao acender uma lâmpada indicadora de anomalias ("MIL" - malfunction indicator lamp), por exemplo, uma MIL incluída no painel de um veículo.

[074] O dispositivo de computação 530 pode ser acoplado através do barramento 532 a uma tela 535, como uma tela de cristal líquido, ou tela de matriz ativa, para exibir informações a um usuário. Um dispositivo de entrada 542, como um teclado ou botões alfanuméricos, pode ser acoplado ao barramento 532 para transmitir informações e seleções de comando ao processador 534. Em outra modalidade, o dispositivo de entrada 542 tem uma tela sensível ao toque 544.

[075] De acordo com várias modalidades, os processos e métodos aqui descritos podem ser implementados pelo dispositivo de computação 530 em resposta ao processador 534 executando uma disposição de instruções contidas na memória principal 536 (por exemplo, as operações do método 300). Tais instruções podem ser lidas na memória principal 536 a partir de outra mídia não transitória legível por computador, como o dispositivo de armazenamento 540. A execução da disposição de instruções contidas na memória principal 536 faz com que o dispositivo de computação 530 execute os processos ilustrativos aqui descritos. Um ou mais processadores em uma disposição de múltiplos processamentos podem ser também empregados para executar as instruções contidas na memória principal 536. Em modalidades alternativas, circuitos com fio podem ser usados no lugar de ou em combinação com instruções de software para efetuar as modalidades ilustrativas. Dessa forma, as modalidades não se limitam a qualquer combinação específica de circuitos de hardware e software.

[076] Embora um dispositivo de computação exemplificador tenha sido descrito na Figura 5, as modalidades descritas neste relatório descritivo podem ser implementadas em outros tipos de circuitos eletrônicos, ou em software, firmware, ou hardware de computador, incluindo as estruturas reveladas neste relatório descritivo e seus equivalentes estruturais, ou em combinações de um ou mais dos mesmos.

[077] As modalidades descritas neste relatório descritivo podem ser implementadas em um circuito eletrônico digital, ou em software, firmware, ou hardware de computador, incluindo as estruturas reveladas neste relatório descritivo e seus equivalentes estruturais, ou em combinações de um ou mais dos mesmos. As modalidades descritas neste relatório descritivo podem ser implementadas como um ou mais programas de computador, isto é, um ou mais módulos de instruções de programa de computador, codificados em uma ou mais mídias de armazenamento de computador para execução por, ou para controlar a operação de, um aparelho de processamento de dados. Alternativa ou adicionalmente, as instruções de programa podem ser codificadas em um sinal propagado gerado artificialmente, por exemplo, um sinal elétrico, óptico, ou eletromagnético gerado por máquina que é gerado para codificar informações de transmissão para um aparelho receptor adequado, para execução por um aparelho de processamento de dados. Uma mídia de armazenamento de computador pode ser, ou estar incluída em, um dispositivo de armazenamento legível por computador, um substrato de armazenamento legível por computador, um conjunto ou dispositivo de memória de acesso aleatório ou em série, ou uma combinação de um ou mais dos mesmos. Além disso, enquanto uma mídia de armazenamento de computador não é um sinal propagado, uma mídia de armazenamento de computador pode ser uma fonte ou destino das instruções de programa de computador codificadas em um sinal propagado gerado artificialmente. A mídia de armazenamento de computador também pode ser, ou estar incluída em, um ou mais componentes ou mídias separados (por exemplo, múltiplos CDs, discos, ou outros dispositivos de armazenamento). Consequentemente, a mídia de armazenamento de computador é tanto tangível como não transitória.

[078] As operações descritas neste relatório descritivo podem ser executadas por um aparelho de processamento de dados em dados armazenados em um ou mais dispositivos de armazenamento legíveis por computador, ou recebidos de outras fontes. O termo "aparelho de processamento de dados" ou "dispositivo de computação" abrange todos os tipos de aparelhos, dispositivos e máquinas para o processamento de dados, incluindo, a título de exemplo, um processador programável, um computador, um sistema em um circuito integrado, ou múltiplos dos mesmos, ou combinações dos anteriormente mencionados. O aparelho pode incluir circuitos lógicos de propósito especial, por exemplo, um FPGA ou um ASIC. O aparelho pode incluir também, em adição ao hardware, um código que cria um ambiente de execução para o programa de computador em questão, por exemplo, um código que constitui um firmware de processador, uma pilha de protocolo, um sistema de gerenciamento de banco de dados, um sistema operacional, um ambiente de tempo de execução multiplataforma, uma máquina virtual, ou uma combinação de um ou mais dos mesmos. O aparelho e o ambiente de execução podem efetuar várias infraestruturas de modelo de computação diferentes, como serviços de rede, infraestruturas de computação distribuída e computação em grade.

[079] Um programa de computador (também conhecido como um programa, software, aplicação de software, script, ou código) pode ser escrito em qualquer forma de linguagem de programação, incluindo linguagens compiladas ou interpretadas, linguagens declarativas ou procedural, e ele pode ser instalado de qualquer forma, incluindo como um programa independente ou como um módulo, componente, sub- rotina, objeto, ou outra unidade adequada para uso em um ambiente de computação. Um programa de computador pode, mas não precisa, corresponder a um arquivo em um sistema de arquivos. Um programa pode ser armazenado em uma porção de um arquivo que armazena outros programas ou dados (por exemplo, um ou mais scripts armazenados em um documento de linguagem de marcação), em um único arquivo dedicado ao programa em questão, ou em múltiplos arquivos coordenados (por exemplo, arquivos que armazenam um ou mais módulos, subprogramas, ou porções de código). Um programa de computador pode ser instalado para ser executado em um computador ou em múltiplos computadores que estão situados em um sítio ou distribuídos ao longo de múltiplos sítios e interconectados por uma rede de comunicação.

[080] Processadores adequados para a execução de um programa de computador incluem, a título de exemplo, ambos microprocessadores de propósito geral e especial, e quaisquer um ou mais processadores de qualquer tipo de computador digital. De modo geral, um processador irá receber instruções e dados de uma memória só de leitura ou de uma memória de acesso aleatório, ou ambas. Os elementos essenciais de um computador são um processador para realizar ações de acordo com instruções e um ou mais dispositivos de memória para armazenar instruções e dados. De modo geral, um computador irá incluir também, ou ser acoplado de modo operacional para receber dados de ou transferir dados para, ou ambos, um ou mais dispositivos de armazenamento em massa para armazenamento de dados, por exemplo, discos magnéticos, discos magneto-ópticos, ou discos ópticos. Entretanto, um computador não precisa ter tais dispositivos. Dispositivos adequados para armazenar instruções de programa de computador e dados incluem todas as formas de memória não-volátil, dispositivos de mídia e memória, incluindo a título de exemplo dispositivos de memória semicondutores, por exemplo, EPROM, EEPROM, e dispositivos de memória flash; discos magnéticos, por exemplo, discos rígidos internos ou discos removíveis; discos magneto-ópticos; e discos de CD-ROM e DVD-ROM. O processador e a memória podem ser suplementados por, ou incorporados a, um circuito de lógica de propósito especial.

[081] Deve-se observar que o termo "exemplificador", conforme usado neste documento para descrever várias modalidades, se destina a indicar que tais modalidades são exemplos, representações e/ou ilustrações possíveis de modalidades possíveis (e tal termo não se destina a conotar que tais modalidades são necessariamente exemplos extraordinários ou superlativos).

[082] Os termos "acoplado" e similares, como usados aqui, significam a união de dois membros direta ou indiretamente um com o outro. Tal união pode ser estacionária (por exemplo, permanente) ou móvel (por exemplo, removível ou liberável). Tal união pode ser alcançada com os dois membros ou os dois membros e quaisquer membros intermediários adicionais que são formados integralmente como um único corpo unitário um com o outro ou com os dois membros ou os dois membros e quaisquer membros intermediários adicionais fixados um ao outro.

[083] É importante notar que a construção e a disposição das várias modalidades exemplificadoras são apenas ilustrativas. Embora apenas algumas modalidades tenham sido descritas em detalhes nesta revelação, os versados na técnica que irão revisar esta revelação irão observar, prontamente, que diversas modificações são possíveis (por exemplo, variações em tamanhos, dimensões, estruturas, formatos e proporções dos vários elementos, valores de parâmetros, disposições de montagem, uso de materiais, cores, orientações, etc.) sem que se afaste substancialmente dos ensinamentos e das vantagens inovadores aqui descritos. Adicionalmente, deve-se compreender que os recursos de uma modalidade apresentada na presente invenção podem ser combinados com os recursos de outras modalidades apresentadas na presente invenção, conforme um versado na técnica irá entender. Outras substituições, modificações, alterações e omissões podem também ser realizadas no projeto, nas condições de operação e na disposição das várias modalidades exemplificadoras, sem que se afaste do escopo da presente invenção.

[084] Ao mesmo tempo em que este relatório descritivo contém diversos detalhes de modalidade específicos, os mesmos não devem ser interpretados como limitações do escopo de quaisquer invenções, ou do que pode ser reivindicado, mas sim como descrições de recursos específicos para modalidades particulares de invenções particulares. Certos recursos descritos neste relatório descritivo, no contexto de modalidades separadas, podem também ser implementados em combinação em uma única modalidade. Por outro lado, vários recursos descritos no contexto de uma modalidade única podem também ser implementados em múltiplas modalidades separadamente, ou em qualquer subcombinação adequada. Além disso, embora os recursos possam ser descritos acima como agindo em determinadas combinações e mesmo inicialmente reivindicadas dessa forma, um ou mais recursos de uma combinação reivindicada podem, em alguns casos, ser removidos da combinação, e a combinação reivindicada pode ser direcionada a uma subcombinação ou variação de uma subcombinação.

Construção de modalidades exemplificativas

[085] Ao mesmo tempo em que este relatório descritivo contém diversos detalhes de modalidade específicos, os mesmos não devem ser interpretados como limitações do escopo do que pode ser reivindicado, mas sim como descrições de recursos específicos para modalidades específicas. Certos recursos descritos neste relatório descritivo, no contexto de modalidades separadas, podem ser também implementados em combinação em uma única modalidade. Por outro lado, vários recursos descritos no contexto de uma modalidade única podem ser também implementados em múltiplas modalidades separadamente, ou em qualquer subcombinação adequada. Além disso, embora os recursos possam ser descritos como agindo em determinadas combinações e mesmo inicialmente reivindicadas dessa forma, um ou mais recursos de uma combinação reivindicada podem, em alguns casos, ser removidos da combinação, e a combinação reivindicada pode ser direcionada a uma subcombinação ou variação de uma subcombinação.

[086] Conforme utilizados na presente invenção, os termos "substancialmente", "aproximadamente" e termos similares se destinam a ter um significado amplo em harmonia com o uso comum e aceito pelos versados na técnica à qual o assunto desta revelação se refere. Os versados na técnica que revisam esta revelação devem entender que tais termos se destinam a possibilitar uma descrição de determinados recursos descritos e reivindicados sem restringir o escopo de tais recursos às faixas numéricas exatas fornecidas. Consequentemente, tais termos devem ser interpretados de modo que indiquem que modificações ou alterações insubstanciais ou inconsequentes da matéria descrita reivindicada são consideradas abrangidas pelo escopo da invenção, conforme citado nas reivindicações em anexo.

[087] Os termos "acoplado", "conectado" e similares, como usados aqui, significam a união de dois componentes direta ou indiretamente um com o outro. Tal união pode ser estacionária (por exemplo, permanente) ou móvel (por exemplo, removível ou liberável). Tal união pode ser alcançada com os dois componentes ou os dois componentes e quaisquer componentes intermediários adicionais que são formados integralmente como um único corpo unitário um com o outro, com os dois componentes ou com os dois componentes e quaisquer componentes intermediários adicionais fixados um ao outro.

[088] Os termos "acoplado de maneira fluida", "em comunicação fluida" e similares, como os usados aqui, significam que os dois componentes ou objetos têm uma rota formada entre os dois componentes ou objetos nos quais um fluido, como um escape, água, ar, redutor gasoso, amônia gasosa, etc., pode fluir com ou sem componentes ou objetos intermediários. Exemplos de acoplamentos fluidos ou configurações para possibilitar uma comunicação fluida podem incluir tubulação, canais ou quaisquer outros componentes adequados para permitir o fluxo de um fluido a partir de um componente ou objeto para outro. Conforme descrito na presente invenção, "impedir" deve ser interpretado como potencialmente permitindo evasão mínima (por exemplo, menor que 1%) dos gases de escape ao redor do substrato ou do dissipador de fluxo.

[089] É importante notar que a construção e a disposição do sistema mostrado nas várias modalidades exemplificadoras são apenas ilustrativas e não têm caráter restritivo. É desejável que todas as alterações e modificações abrangidas pelo espírito e/ou pelo escopo das modalidades descritas sejam protegidas. Deve-se compreender que alguns recursos podem não ser necessários e modalidades desprovidas dos vários recursos podem ser contemplados como abrangidos pelo escopo do pedido, sendo que o escopo é definido pelas reivindicações a seguir. Quando a expressão "uma porção" é usada, o item pode incluir uma porção e/ou o item inteiro, exceto quando especificado em contrário.

Claims (13)

1. Sistema de pós-tratamento compreendendo: um sistema de redução catalítica seletiva ("SCR" - selective catalytic reduction) que inclui um catalisador de SCR; um sensor de pressão diferencial (dP) acoplado operacionalmente ao sistema de SCR, sendo que o sensor de dP é configurado para medir um valor de uma pressão diferencial através do catalisador de SCR; um sensor de temperatura acoplado operacionalmente ao sistema de SCR; um sensor de fluxo de massa de ar de escape configurado para medir um valor de fluxo de massa de ar de escape no sistema de pós-tratamento; e um controlador acoplado comunicativamente a cada um dentre o sensor de dP e o sensor de temperatura, sendo que o controlador é configurado para: determinar um primeiro valor de saída a partir do sensor de dP, sendo que o primeiro valor de saída é indicativo do valor da pressão diferencial ao longo do catalisador de SCR, e determinar um primeiro valor de saída de temperatura a partir do sensor de temperatura, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado adicionalmente para: calcular um coeficiente de fluxo do sistema de SCR, calcular uma densidade de ar de escape dentro do catalisador de SCR com base no primeiro valor de saída de temperatura, estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape a partir do sistema de pós-tratamento com o uso do primeiro valor de saída a partir do sensor de dP, do coeficiente de fluxo, e da densidade do ar de escape dentro do sistema de SCR, obter um valor de fluxo de massa de ar de escape a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape, comparar o fluxo de massa de ar de escape estimado com o valor do fluxo de massa de ar de escape obtido pelo sensor de fluxo de massa de ar de escape, e em resposta à comparação do fluxo de massa de ar de escape estimado com o valor do fluxo de massa de ar de escape obtido a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape, detectar um erro no sensor de fluxo de massa de ar de escape.

2. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a saída de fluxo de massa de ar de escape é estimada com o uso deem que k é o coeficiente de fluxo implementado como f(mest), e ΔP é a pressão diferencial.

3. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a densidade é estimada com o uso deem que R é a constante universal de gás, Pbed é determinado a partir dos dados obtidos sobre uma pressão de um leito catalisador do catalisador de SCR no sistema de SCR, e Tbed é determinado a partir dos dados obtidos a partir de um sensor de temperatura configurado para medir a temperatura do leito catalisador do catalisador de SCR no sistema de SCR.

4. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o coeficiente de fluxo k é um valor obtido a partir de um mapeamento de dados de regime permanente em diferentes níveis de fluxo de massa de ar de escape.

5. Sistema de pós-tratamento compreendendo:um sistema de redução catalítica seletiva ("SCR" - selective catalytic reduction) que inclui pelo menos um catalisador; um filtro de particulados acoplado fluidamente ao SCR; um sensor de pressão fora do filtro de particulados acoplado operacionalmente a uma saída do filtro de particulados, sendo que o sensor de pressão fora do filtro de particulados é configurado para medir um valor de uma pressão na saída do filtro de particulados; um sensor de temperatura; um sensor de pressão ambiente; e um controlador acoplado comunicativamente ao sensor de pressão fora do filtro de particulados, sendo que o controlador é configurado para: determinar um primeiro valor de saída a partir do sensor de pressão fora do filtro de particulados, sendo que o primeiro valor de saída é indicativo do valor da pressão na saída do filtro de particulados, e determinar um primeiro valor de saída de temperatura a partir do sensor de temperatura, sendo que o primeiro valor de saída de temperatura é indicativo de uma temperatura do sistema de SCR, e determinar um segundo valor de saída a partir do sensor de pressão ambiente, sendo que o segundo valor de saída é indicativo de um valor de uma pressão ambiente; CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado adicionalmente para: estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós- tratamento com o uso do primeiro valor de saída a partir do sensor de pressão fora do filtro de particulados, do primeiro valor de saída de temperatura a partir do sensor de temperatura, e do segundo valor de saída a partir do sensor de pressão ambiente.

6. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a estimativa da saída de fluxo de massa de ar de escape a partir do sistema de pós-tratamento compreende calcular um coeficiente de fluxo do sistema de SCR.

7. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a estimativa da saída de fluxo de massa de ar de exaustão compreende calcular um coeficiente de fluxo do sistema de SCR e uma densidade do fluxo de massa de ar de escape dentro do sistema de SCR.

8. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a saída de fluxo de massa de ar de escape é estimada com o uso de em que k é o coeficiente de fluxo implementado como f (mest), e ΔP é a pressão diferencial.

9. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a densidade é estimada com o uso de em que R é a constante universal de gás, PbeA é determinado a partir dos dados obtidos sobre a pressão de um leito catalisador do catalisador no SCR, e 7^ é determinado a partir dos dados obtidos a partir de um sensor de temperatura da temperatura do leito catalisador do catalisador no sistema de SCR.

10. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que um valor para k é obtido a partir de um mapeamento de dados de regime permanente em diferentes níveis de fluxo.

11. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um sensor de fluxo de massa de ar de escape, em que um valor de fluxo de massa de ar de escape é obtido a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape e o controlador é configurado adicionalmente para comparar o fluxo de massa de ar de escape estimado com o valor de fluxo de massa de ar de escape obtido a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape.

12. Sistema de pós-tratamento compreendendo: um sistema de redução catalítica seletiva ("SCR" - selective catalytic reduction) que inclui um catalisador de SCR; uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados operacionalmente ao catalisador de SCR, em que a pluralidade de sensores de temperatura inclui um primeiro sensor de temperatura configurado para medir uma temperatura de uma entrada do catalisador de SCR, e um segundo sensor de temperatura configurado para medir uma temperatura de uma saída do catalisador de SCR; um sensor de pressão ambiente; um sensor de fluxo de massa de ar de escape configurado para medir um valor de fluxo de massa de ar de escape no sistema pós-tratamento; e um controlador acoplado comunicativamente à pluralidade de sensores de temperatura e ao sensor de pressão ambiente, sendo que o controlador é configurado para: determinar um primeiro valor de saída a partir do primeiro sensor de temperatura, sendo que o primeiro valor de saída é indicativo da temperatura da entrada do catalisador de SCR, determinar um segundo valor de saída a partir do segundo sensor de temperatura, sendo que o segundo valor de saída é indicativo da temperatura da saída do catalisador de SCR, e determinar um terceiro valor de saída a partir do sensor de pressão ambiente, sendo que o terceiro valor de saída é indicativo de um valor de uma pressão ambiente, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado adicionalmente para: calcular um coeficiente de fluxo do sistema de SCR, estimar uma saída de fluxo de massa de ar de escape do sistema de pós- tratamento com o uso do primeiro valor de saída a partir do primeiro sensor de temperatura, do segundo valor de saída a partir do segundo sensor de temperatura, do terceiro valor de saída a partir do sensor de pressão ambiente, e do coeficiente de fluxo, obter um valor de fluxo de massa de ar de escape a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape, comparar o fluxo de massa de ar de escape estimado com o valor do fluxo de massa de ar de escape obtido a partir do sensor do fluxo de massa de ar de escape, e em resposta à comparação do fluxo de massa de ar de escape estimado com o valor do fluxo de massa de ar de escape obtido a partir do sensor de fluxo de massa de ar de escape, detectar um erro no sensor de fluxo de massa de ar de escape.

13. Sistema de pós-tratamento, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a estimativa da saída de fluxo de massa de ar de escape compreende calcular uma densidade de ar de escape dentro do sistema de SCR.