BR112020016604A2

BR112020016604A2 - Filtro de partículas para motores a diesel de linearidade melhorada com fina camada de cinzas

Info

Publication number: BR112020016604A2
Application number: BR112020016604-9A
Authority: BR
Inventors: Qiang Liu; Harsha S. Surenahalli; Kevin A. Spencer; Rayomand Dabhoiwala
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2020-12-15
Also published as: WO2019160558A1; DE112018007113T5; GB2585527A; CN111727079A; GB202012878D0; US20200378293A1

Abstract

trata-se de um filtro de partículas para uso em um sistema de pós-tratamento de escape que inclui um substrato cerâmico e uma camada de cinzas depositada sobre o substrato cerâmico. a camada de cinzas possui uma densidade de cinzas uniforme de pelo menos 0,4 g/l do substrato cerâmico. um método de deposição de camadas de cinzas em um filtro de partículas de um sistema de pós-tratamento de escape inclui o fornecimento de um substrato cerâmico, precondicionamento do substrato cerâmico, deposição de ao menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico durante o precondicionamento, monitoramento da absorção de fuligem no filtro de partículas mediante a medição de um aumento na queda de pressão através do filtro de partículas.

Description

"FILTRO DE PARTÍCULAS PARA MOTORES A DIESEL DE LINEARIDADE MELHORADA COM FINA CAMADA DE CINZAS" CAMPO TÉCNICO

[001] O presente pedido se refere de modo geral ao campo de sistemas de tratamento de gases de escape para motores de combustão interna.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os filtros de partículas para motores a diesel (DPFs) têm sido amplamente usados para capturar e remover matéria particulada (PM) de correntes de escape dos motores a diesel. Um substrato cerâmico monolítico catalisado é um material filtrante convencionalmente usado em tais filtros de partículas devido à sua capacidade para suportar os requisitos rigorosos de temperatura e durabilidade no pós-tratamento de escape e para capturar e oxidar fuligem em CO2 para liberação subsequente. As tecnologias atuais de DPF são destinadas a identificar a distribuição de tamanho de poro correta e o diâmetro de tamanho de poro médio (MPD) para auxiliar no aumento da eficiência de filtração e na melhora da linearidade de queda de pressão dos DPF. No entanto, a variação da porosidade do DPF resultou em altos custos no desenvolvimento de produtos, bem como implicações negativas no desempenho do DPF. Por exemplo, reduções no MPD frequentemente levam a aumentos na queda de pressão através dos filtros de particulados, impactando, assim, a contrapressão do motor. Além disso, desafios adicionais surgem na manutenção do equilíbrio entre maximizar a capacidade de filtração com o fator de qualidade do filtro (por exemplo, razão entre a pressão diferencial e a área disponível) ao longo de um período de tempo.

SUMÁRIO

[003] As implementações aqui descritas se referem a um filtro de partículas para uso em um sistema de pós-tratamento de escape que compreende: um substrato cerâmico; e uma camada de cinzas depositada sobre o substrato cerâmico; sendo que a camada de cinzas tem uma densidade de cinzas uniforme de pelo menos 0,4 g/l do substrato cerâmico.

[004] Em uma implementação, uma queda de pressão através do filtro de partículas aumenta linearmente conforme a espessura da camada de cinzas aumenta.

[005] Em uma outra implementação, um método de deposição de camadas de cinzas em um filtro de partículas de um sistema de pós-tratamento de escape compreende: fornecer um substrato cerâmico; precondicionar o substrato cerâmico; e depositar pelo menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico durante o precondicionamento.

[006] Em uma implementação, a etapa de depósito compreende: monitorar um fluxo de escape de fuligem no filtro de partículas e uma temperatura de pós-tratamento, em que a temperatura de pós-tratamento é controlada acima de um limite de temperatura predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada, e em que o fluxo de escape é controlado acima de um limite de fluxo predeterminado pela quantidade de tempo predeterminada.

[007] Em uma implementação, quando a temperatura de pós-tratamento diminui abaixo do limite de temperatura predeterminado ou quando o fluxo de escape diminui abaixo do limite de escape predeterminado, a regeneração é acionada.

[008] Em uma implementação, quando a fuligem está presente no filtro de partículas em uma quantidade maior que um limite de quantidade predeterminado, a regeneração é acionada.

[009] Em uma implementação, a regeneração compreende: queimar pelo menos uma porção da fuligem coletada no filtro de partículas; e depositar pelo menos uma camada de cinzas como resultado da queima.

[010] Em uma implementação, o método compreende adicionalmente monitorar a absorção de fuligem no filtro de partículas mediante a medição de um aumento na queda de pressão através do filtro de partículas.

[011] Em uma outra implementação, um método de deposição de camadas de cinzas em um filtro de partículas de um sistema de pós-tratamento de escape compreende: fornecer um substrato cerâmico; precondicionar o substrato cerâmico; depositar pelo menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico durante o precondicionamento, sendo que o depósito compreende: controlar um fluxo de escape de fuligem no filtro de partículas acima de um limite de fluxo predeterminado por uma quantidade de tempo predeterminada; controlar uma temperatura de pós-tratamento acima de um limite de temperatura predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada; acionar uma regeneração do substrato cerâmico, sendo que a regeneração compreende a queima de pelo menos uma porção da fuligem coletada no filtro de partículas; e depositar pelo menos uma camada de cinzas como resultado da queima; e monitorar a absorção de fuligem no filtro de partículas mediante a medição de um aumento na queda de pressão através do filtro de partículas.

[012] Em uma implementação, a etapa de acionamento se inicia quando (A) o fluxo de escape não é mantido acima do limite de fluxo predeterminado pela quantidade de tempo predeterminada; (B) a temperatura de pós-tratamento não é mantida acima do limite de temperatura predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada; ou (C) a fuligem está presente no filtro de partículas em uma quantidade maior que um limite de quantidade predeterminado.

[013] Em uma implementação, a etapa de depositar ao menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico é configurada para reduzir a incerteza da carga de fuligem do filtro de partículas e/ou melhorar a matéria particulada e eficiência de filtração no número de partículas do filtro de partículas antes da etapa de precondicionamento.

[014] Em uma implementação, a etapa de depositar ao menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico é configurada para causar uma queda de pressão linear através do filtro de partículas à medida que a espessura da camada de cinzas aumenta.

[015] Em uma implementação, o aumento na queda de pressão através do filtro de partículas é uma queda de pressão linear.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016] Os detalhes de uma ou mais implementações são apresentados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outros recursos, aspectos e vantagens da revelação ficarão evidentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações, nos quais:

[017] a Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema de redução catalítica seletiva exemplificador que tem um sistema de liberação de redutor exemplificador para um sistema de escape;

[018] a Figura 2 é um diagrama esquemático representando uma estrutura DPF carregada com cinzas exemplificadora.

[019] a Figura 3 é um diagrama esquemático representando os efeitos na linearidade da queda de pressão (y) como uma função da carga de fuligem (x) para os DPF limpos e revestidos com cinzas em comparação com sistemas perfeitamente lineares; e

[020] a Figura 4 ilustra a linha de tempo do processo de carregamento da fuligem sobre o DPF.

[021] Será reconhecido que algumas ou todas as Figuras são representações esquemáticas para propósitos de ilustração. As Figuras são fornecidas com o propósito de ilustrar uma ou mais implementações, com o entendimento explícito de que elas não serão usadas para limitar o escopo ou o significado das reivindicações.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[022] Abaixo há descrições mais detalhadas de vários conceitos relacionados a métodos, aparelhos e sistemas, e implementações destes para pós-tratamento de motores de combustão interna. Os vários conceitos apresentados acima e discutidos com mais detalhes abaixo podem ser implementados de diversos modos, visto que os conceitos descritos não são limitados a nenhuma maneira específica de implementação. Os exemplos de implementações e aplicações específicas são fornecidos principalmente para propósitos de ilustração. As modalidades aqui descritas podem resultar em benefícios, como o fornecimento de um filtro de partículas melhorado para motores a diesel que supera os desafios descritos acima. Essas e outras características vantajosas serão evidentes àqueles que revisarem a presente revelação. Visão geral

[023] Em alguns sistemas de escape, um módulo de sensor pode estar localizado a jusante de um catalisador de redução catalítica seletiva (RCS) para detectar uma ou mais emissões no fluxo de escape após o catalisador de RCS. Por exemplo, um sensor de NOx, um sensor de CO e/ou um sensor de matéria particulada podem ser posicionados a jusante do catalisador de RCS para detectar NOx, CO e/ou matéria particulada dentro do gás de escape que sai do escape do veículo. Tais sensores de emissão podem ser úteis para fornecer retroinformação a um controlador para modificar um parâmetro operacional do sistema de pós-tratamento do veículo. Por exemplo, um sensor de NOx pode ser utilizado para detectar a quantidade de NOx saindo do sistema de escape de veículo e, se o NOx detectado for muito alto ou muito baixo, o controlador pode modificar uma quantidade de redutor fornecida por um módulo de dosagem. Um sensor de CO e/ou de matéria particulada pode também ser utilizado. Visão geral de sistema de pós-tratamento

[024] A Figura 1 representa um sistema de pós-tratamento 100 que tem um sistema de liberação de redutor 110 exemplificador para um sistema de escape 190. O sistema de pós-tratamento 100 inclui um filtro de partículas, por exemplo, um DPF 102, o sistema de liberação de redutor 110, uma câmara ou um tubo de reator de decomposição 104, um catalisador de RCS 106 e um sensor 150.

[025] 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.

[026] A câmara de decomposição 104 está configurada para converter um redutor, como ureia, em amônia aquosa ou fluido de escape de motor a diesel (DEF - "diesel exhaust fluid"). A câmara de decomposição 104 inclui um sistema de liberação de redutor 110 que tem um módulo de dosagem 112 configurado para dosar o redutor para dentro da câmara de decomposição 104. Em algumas implementações, o redutor é injetado a montante do catalisador de RCS 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 remanescentes fluam para o catalisador de RCS 106.

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

[028] O módulo de dosagem 112 e a bomba 118 são também acoplados elétrica ou comunicativamente a um controlador 120. O controlador 120 é configurado para controlar o módulo de dosagem 112 para dosar o redutor na câmara de decomposição

104. O controlador 120 pode ser também configurado para controlar a bomba 118. O controlador 120 pode incluir um microprocessador, um circuito integrado para 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 só de leitura programável eletricamente apagável ("EEPROM" - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), memória só de 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 proveniente de qualquer linguagem de programação adequada.

[029] O catalisador de RCS 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 RCS 106 inclui 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.

[030] O sistema de escape 190 pode incluir adicionalmente um catalisador de oxidação, por exemplo, 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 RCS 106 ou a montante do DPF 102) para oxidar hidrocarbonetos e monóxido de carbono nos gases de escape.

[031] Em algumas implementações, o DPF 102 pode ser posicionado a jusante da câmara de decomposição ou do tubo reator 104. Por exemplo, o DPF 102 e o catalisador de RCS 106 podem ser combinados em uma única unidade, tal como um DPF com revestimento de RCS (SDPF). Em algumas implementações, o módulo de dosagem 112 pode, em vez disso, estar posicionado a jusante de um turbocompressor ou a montante de um turbocompressor.

[032] 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 implementações, o sensor 150 pode ter uma porção disposta no sistema de escape 190, como uma ponta do sensor 150 que pode estender-se até uma porção do sistema de escape 190. Em outras implementações, o sensor 150 pode receber gás de escape através de outro conduto, como uma tubulação de amostra que se estende a partir do sistema de escape 190. Embora o sensor 150 esteja representado como se posicionado a jusante do catalisador de RCS 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 RCS 106, dentro do catalisador de RCS 106, ou a jusante do catalisador de RCS 106. Além disso, dois ou mais sensores 150 podem ser utilizados para detectar uma condição dos gases de escape, como dois, três, quatro, cinco ou seis sensores 150, sendo cada sensor 150 localizado em uma das posições anteriormente mencionadas do sistema de escape 190. Substratos cerâmicos para DPF

[033] Conforme mencionado acima, as tecnologias de DPF existentes visam otimizar a porosidade (por exemplo, a distribuição de tamanho de poro e o diâmetro de tamanho de poro médio (MPD)) como um meio para otimizar a queda de pressão linear do DPF (por exemplo, aumentos lineares na queda de pressão com quantidades crescentes de fuligem capturada pelo DPF ("carga de fuligem")). Entretanto, essas técnicas de otimização tipicamente resultam em um aumento na incerteza da queda de pressão devido à filtração por leito profundo nos filtros de partículas (impactando adversamente a contrapressão no motor) e dificuldades em manter o equilíbrio entre maximizar a capacidade de filtração e o fator de qualidade do filtro ao longo de um período de tempo.

[034] A presente descrição utiliza uma camada fina de cinzas sobre as paredes de substrato de DPF para encorajar a inibição de comportamentos de filtração por leito profundo de tal forma que a predição de carga de fuligem por alterações na pressão (por exemplo, queda de pressão) seja melhorada. Nos filtros de leito profundo, o tamanho de poro médio do meio filtrante é maior que o diâmetro médio das partículas coletadas, as quais são depositadas sobre o meio através de uma combinação de mecanismos de filtração profunda que são acionados por vários campos de força. Durante a filtração profunda, à medida que o escape do diesel é forçado a fluir através da parede de substrato de DPF, as partículas de fuligem são capturadas nos poros da parede. A filtração é uma combinação de difusão, interceptação, impacto inercial, deposição gravitacional, deposição eletrostática e termoforese. A combinação desses mecanismos de filtragem é referida como filtração de profundidade.

[035] Conforme mostrado na Figura 2, após a parede de substrato do DPF ser suficientemente preenchida com partículas de fuligem, a fuligem começa a se acumular nas paredes do filtro, levando à formação de uma camada de bolo de fuligem sobre as paredes do DPF. A camada de bolo de fuligem é altamente porosa e tem uma alta eficiência de filtração. A camada de bolo de fuligem tem uma menor queda de pressão que a filtração de profundidade e tem um aumento relativamente constante na queda de pressão com o aumento do bolo de filtração. A filtração de profundidade é caracterizada por uma menor eficiência de filtração e maior queda de pressão que bolo de filtração. Através da adição de cinzas sobre as paredes do substrato do DPF, uma camada de cinzas que imita um bolo de filtração é criada, minimizando assim os comportamentos de filtração por leito profundo para encorajar os mecanismos de filtragem tipo superficial (por exemplo, bolo).

[036] A Figura 3 é um diagrama esquemático representando os efeitos na linearidade da queda de pressão (y) como uma função da carga de fuligem (x) para os sistemas DPFs limpos e revestidos com cinzas em comparação com sistemas DPFs perfeitamente lineares. As partículas de fuligem se formam em uma câmara de combustão de motor como resultado de uma combustão incompleta e são normalmente removidas do DPF através de regeneração. Tendo em vista que quantidades maiores de fuligem são coletadas em um DPF (por exemplo, carga de fuligem), o aumento na queda de pressão pode ser usado para estimar a quantidade de fuligem coletada. Periodicamente, a fuligem coletada é queimada em um processo de regeneração do DPF, que deixa para trás as cinzas. A estimativa da quantidade de carga de fuligem é propensa a um erro considerável devido à histerese da queda de pressão transiente resultante da combinação de modos de filtração de bolo e de leito profundo, flutuações na temperatura dos gases de escape e taxa de fluxo, bem como pulsação de motor. Para uma determinada queda de pressão, a variação de fuligem no DPF limpo de sistemas lineares é muito maior do que a variação de fuligem no DPF revestido por cinzas de sistemas perfeitamente lineares. Dessa forma, os DPFs revestidos por cinzas retêm mais de uma característica de queda de pressão linear do que os DPFs não revestidos, e como resultado, são capazes de predizer com maior precisão a quantidade de fuligem acumulada no DPF.

[037] Dessa forma, a descrição apresentada aqui descreve uma fina camada de cinzas tendo uma densidade uniforme cinzas de pelo menos 0,4 g/l do DPF construído durante um estágio inicial de DPF (por exemplo, período de inicialização) que melhora a linearidade do DPF, reduz a variação da predição de fuligem e ajuda a criar uma estratégia de regeneração robusta para uma maior economia de combustível de um motor de combustão interna. Deposição de camadas de cinzas sobre o DPF

[038] Em uma modalidade, o processo de deposição de cinzas sobre um substrato de DPF inclui o uso de um software de controle (operado por um controlador) para precondicionar inicialmente o substrato de DPF limpo (por exemplo, um substrato de DPF sem absorção de fuligem ou deposição de cinzas). O software de controle também é responsável pelo acompanhamento subsequentemente da absorção de fuligem pelo DPF calculando as estimativas de carga de fuligem baseadas no delta de pressão (DPSLE) ao longo do tempo. O controlador monitora o fluxo de escape e/ou a temperatura de pós-tratamento de tal modo que a temperatura de pós-tratamento é mantida acima de um limite predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada (ajustável). Se a temperatura de pós-tratamento está abaixo do limite predeterminado, o sistema aciona uma regeneração para agilizar o precondicionamento. A quantidade de fuligem acumulada na parede do filtro é significativamente menor do que a quantidade de fuligem na camada de bolo de fuligem. Embora seja uma pequena fração em comparação com a camada de bolo de fuligem, a fuligem na parede do filtro contribui significativamente na queda de pressão geral ao longo do DPF. As incertezas na quantidade de fuligem na parede de filtro resultam em uma grande variação da estimativa de carga de fuligem baseada na queda de pressão. Dessa maneira, a absorção da fuligem é medida durante um precondicionamento por meio do qual a carga é estimada a partir de um aumento na queda de pressão do filtro.

[039] O precondicionamento é usado para inicializar o motor e o sistema de pós-tratamento através da estabilização do desempenho do motor e a maturação do sistema de pós-tratamento, respectivamente. O objetivo do precondicionamento é estabilizar o desempenho do motor e do sistema de pós-tratamento. Um motor novo exige um tempo de estabilização (por exemplo, um período de inicialização) durante o qual os componentes do motor se calçam e se estabelecem em um estado estável. Na conclusão do período de inicialização, o pós-tratamento atinge um estado operacional estável onde seu desempenho é passível de repetição. Conforme a carga de fuligem é aumentada, a queda de pressão também aumenta de maneira constante (por exemplo, vide Figura 3). Este aumento na queda de pressão é utilizado pelo módulo de controle do motor (ECM) para estimar a quantidade de fuligem acumulada no DPF. A carga de fuligem estimada é usada para acionar a regeneração do filtro. As incertezas sobre a alta carga de fuligem conduzem a uma regeneração descontrolada e, consequentemente, uma falha no DPF. Através da redução da incerteza na estimativa de carga de fuligem, a carga de fuligem do DPF pode ser mais precisamente prevista, evitando assim a falha do DPF.

[040] A Figura 4 ilustra a linha de tempo do processo de carregamento da fuligem sobre o DPF. Conforme declarado anteriormente, o fluxo de processamento começa com o software de controle estabilizando o substrato de DPF limpo antes da deposição das cinzas em um período de tempo que inicializa o pós-tratamento do escape ("AT fresco"). No período de precondicionamento subsequente (por exemplo, no período de inicialização do motor), a fuligem é carregada sobre o substrato do DPF e monitorada mediante a medição da queda de pressão.

[041] Para alcançar a carga máxima de cinzas na maior taxa de deposição de cinzas, o ciclo de trabalho do motor pode ser ajustado durante o período de precondicionamento. Isso é realizado por meio da modificação de parâmetros do motor como a regulagem da injeção, percentual de recirculação dos gases de escape (EGR) e pressão do combustível. A produção de cinzas provenientes de motores tem uma forte correlação com o consumo de óleo do motor, que por si só tem uma forte correlação com as mudanças da carga no motor. Portanto, mediante o aumento da carga no motor, uma maior deposição de cinzas no DPF pode ser alcançada. A carga no motor também está correlacionada com as rápidas mudanças na pressão de cilindro. Dessa forma, aumentos na deposição de cinzas sobre o DPF podem também ser obtidos mediante o aumento da grandeza das alterações de pressão no cilindro. A mudança na pressão do cilindro é consequência das modificações nos parâmetros de controle do motor, tais como regulagens de injeção. Como resultado do aumento da carga de cinzas, a linearidade da queda de pressão é intensificada para assim produzir predições de carga de fuligem mais precisas. Apenas as cinzas depositadas durante o período de precondicionamento e após a depuração da bandeira de precondicionamento contribuem para a linearidade; as cinzas adicionais depositadas antes ou após o período de precondicionamento geralmente não contribuem para a linearidade.

[042] A camada de cinzas aqui descrita pode ter uma densidade de cinzas uniforme de pelo menos 0,4 g/l de DPF e funciona para (1) melhorar a linearidade do DPF sem alterar as propriedades do substrato do DPF, (2) reduzir a variação de previsão de fuligem, (3) ajudar a criar uma estratégia de regeneração robusta, e (4) tirar proveito do período de precondicionamento para carregar cinzas no DPF sem conflitar com os requisitos regulatórios.

[043] O termo "controlador" abrange todos os tipos de aparelhos, dispositivos e máquinas para processamento de dados, inclusive, a título de exemplo, um processador programável, um computador, um sistema em um circuito integrado, ou múltiplos destes, uma porção de um processador programado ou combinações dos itens 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 base de dados, um sistema operacional, um ambiente de tempo de execução multiplataforma, uma máquina virtual ou uma combinação de um ou mais dentre os mesmos. O aparelho e o ambiente de execução podem efetuar várias infraestruturas de modelo de computação diferentes, como infraestruturas de computação distribuída e computação em grade.

[044] Um programa de computador (também conhecido como um programa, um software, um aplicativo de software, um script ou um código) pode ser escrito em qualquer forma de linguagem de programação, inclusive linguagens compiladas ou interpretadas, linguagens declarativas ou procedurais, e pode ser implantado de qualquer forma, inclusive como um programa independente ou como um módulo, um componente, uma sub-rotina, um objeto ou outra unidade adequada ao 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 contém outros programas ou dados (por exemplo, um ou mais scripts armazenados em um documento de linguagem de marcação), em um arquivo único dedicado ao programa em questão, ou em múltiplos arquivos coordenados (por exemplo, arquivos que armazenam um ou mais módulos, subprogramas ou porções de código).

[045] Embora este relatório descritivo contenha diversos detalhes de implementação específicos, estes não devem ser interpretados como limitações ao escopo do que pode ser reivindicado, mas sim como descrições de recursos específicos para implementações específicas. Certos recursos descritos neste relatório descritivo, no contexto de implementações separadas, podem ser também implementados de maneira combinada em uma implementação única. Por outro lado, vários recursos descritos no contexto de uma implementação única podem ser também implementados em múltiplas implementações, separadamente ou em qualquer subcombinação adequada. Além disso, embora os recursos possam ser descritos acima como agindo em determinadas combinações e mesmo inicialmente reivindicados 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 a uma variação de uma subcombinação.

[046] De modo similar, embora as operações sejam representadas nos desenhos em uma ordem específica, isso não deve ser entendido como exigindo que tais operações sejam executadas na ordem específica mostrada ou em ordem sequencial, ou que todas as operações ilustradas sejam executadas, a fim de alcançar resultados desejáveis. Em determinadas circunstâncias, a separação de vários componentes do sistema nas implementações descritas acima não deve ser entendida como exigindo tal separação em todas as implementações, e deve-se entender que os componentes e sistemas descritos podem geralmente ser integrados em um único produto ou embalados em múltiplos produtos incorporados em meios tangíveis.

[047] Conforme utilizados neste documento, os termos "cerca de", "aproximadamente", "substancialmente" e termos similares se destinam a ter um significado amplo em harmonia com o uso comum e aceito pelos versados na técnica ao qual o assunto desta revelação se refere. Deve-se compreender, pelos versados na técnica que revisam a presente revelação, que esses termos se destinam a permitir uma descrição de certos recursos descritos e reivindicados, sem restringir o escopo desses recursos às exatas faixas numéricas fornecidas. Consequentemente, esses termos devem ser interpretados como indicando que modificações ou alterações insubstanciais ou inconsequentes do assunto descrito e reivindicado são consideradas como estando dentro do escopo da invenção, conforme mencionado nas reivindicações anexas. Adicionalmente, nota-se que limitações nas reivindicações não devem ser interpretadas como constituindo limitações de "meios mais funções" sob as leis de patentes dos Estados Unidos da América, caso o termo "meios" não seja usado nas mesmas.

[048] O termo "acoplado" e similares, conforme usado na presente invenção,

significam a união de dois componentes direta ou indiretamente um ao outro. Tal união pode ser estacionária (por exemplo, permanente) ou móvel (por exemplo, removível ou liberável). Tal união pode ser obtida com os dois componentes ou os dois componentes e quaisquer componentes intermediários adicionais sendo integralmente formados uns com os outros como um único corpo unitário, ou com os dois componentes ou os dois componentes e quaisquer componentes intermediários adicionais sendo fixados uns aos outros.

[049] Os termos "fluidamente acoplado", "em comunicação fluida" e similares, como usados aqui, significam que os dois componentes ou objetos têm uma rota formada entre os dois componentes ou objetos na qual pode fluir um fluido, como água, ar, redutor gasoso, amônia gasosa, etc., com ou sem componentes ou objetos intermediários. Exemplos de acoplamentos fluidos ou configurações para possibilitar uma comunicação fluida podem incluir tubulações, canais ou quaisquer outros componentes adequados para possibilitar o fluxo de um fluido a partir de um componente ou objeto para outro.

[050] É importante notar que a construção e a disposição do sistema mostrado nas várias implementações exemplificadoras são de caráter apenas ilustrativo e não restritivo. Deseja-se que estejam protegidas todas as alterações e modificações que estão dentro do espírito e/ou escopo das implementações descritas. Por exemplo, embora a utilização desta tecnologia seja exemplificada para camadas de cinzas depositadas sobre os substratos dos filtros de partículas para motores a diesel (DPF), deve ser entendido que a presente revelação não se limita a essa aplicação. Dessa forma, filtros de partículas de diesel para motores a diesel são meramente uma modalidade que se destina a exemplificar aplicações automotivas. Deve-se também compreender que alguns recursos podem não ser necessários e que implementações desprovidas das várias características podem ser contempladas como dentro do escopo do pedido, sendo o escopo definido pelas reivindicações a seguir. Na leitura das reivindicações pretende-se que, quando forem usadas as palavras como "um", "uma", "ao menos um/uma" ou "ao menos uma porção", não haja intenção de limitar a reivindicação a somente um item, exceto quando especificamente declarado em contrário na reivindicação.

Quando forem usadas as expressões "ao menos uma porção" e/ou "uma porção", o item pode incluir uma porção e/ou a totalidade do item, exceto quando especificamente declarado em contrário.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Filtro de partículas para uso em um sistema de pós-tratamento de escape CARACTERIZADO por compreender: um substrato cerâmico; e uma camada de cinzas depositada sobre o substrato cerâmico; sendo que a camada de cinzas tem uma densidade de cinzas uniforme de pelo menos 0,4 g/l do substrato cerâmico.

2. Filtro de partículas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por uma queda de pressão através do filtro de partículas aumentar linearmente conforme a espessura da camada de cinzas aumenta.

3. Método de deposição de camadas de cinzas em um filtro de partículas de um sistema de pós-tratamento de escape CARACTERIZADO por compreender: fornecer um substrato cerâmico; precondicionar o substrato cerâmico; e depositar pelo menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico durante o precondicionamento.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por a etapa de depositar ao menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico ser configurada para reduzir a incerteza da carga de fuligem do filtro de partículas e/ou melhorar a matéria particulada e a eficiência de filtração no número de partículas do filtro de partículas antes da etapa de precondicionamento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por a etapa de depositar ao menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico ser configurada para causar uma queda de pressão linear através do filtro de partículas à medida que a espessura da camada de cinzas aumenta.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por a etapa de depositar compreender:

monitorar um fluxo de escape de fuligem no filtro de partículas e uma temperatura de pós-tratamento, em que a temperatura de pós-tratamento é controlada acima de um limite de temperatura predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada; e em que o fluxo de escape é controlado acima de um limite de fluxo predeterminado pela quantidade de tempo predeterminada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO por compreender adicionalmente monitorar a absorção de fuligem no filtro de partículas mediante a medição de um aumento na queda de pressão através do filtro de partículas.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO por, quando a temperatura de pós-tratamento diminuir abaixo do limite de temperatura predeterminado ou quando o fluxo de escape diminuir abaixo do limite de escape predeterminado, a regeneração ser acionada.

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO por, quando a fuligem estiver presente no filtro de partículas em uma quantidade maior que um limite de quantidade predeterminado, a regeneração ser acionada.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO por a regeneração compreender: queimar pelo menos uma porção da fuligem coletada no filtro de partículas; e depositar pelo menos uma camada de cinzas como resultado da queima.

11. Método de deposição de camadas de cinzas em um filtro de partículas de um sistema de pós-tratamento de escape CARACTERIZADO por compreender: fornecer um substrato cerâmico; precondicionar o substrato cerâmico; depositar pelo menos uma camada de cinzas sobre o substrato cerâmico durante o precondicionamento, sendo que a deposição compreende:

controlar um fluxo de escape de fuligem no filtro de partículas acima de um limite de fluxo predeterminado por uma quantidade de tempo predeterminada; controlar uma temperatura de pós-tratamento acima de um limite de temperatura predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada; acionar uma regeneração do substrato cerâmico, sendo que a regeneração compreende a queima de pelo menos uma porção da fuligem coletada no filtro de partículas; e depositar pelo menos uma camada de cinzas como resultado da queima; e monitorar a absorção de fuligem no filtro de partículas mediante a medição de um aumento na queda de pressão através do filtro de partículas.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO por a etapa de acionamento se iniciar quando (A) o fluxo de escape não é mantido acima do limite de fluxo predeterminado pela quantidade de tempo predeterminada; (B) a temperatura de pós-tratamento não é mantida acima do limite de temperatura predeterminado por ao menos uma quantidade de tempo predeterminada; ou (C) a fuligem está presente no filtro de partículas em uma quantidade maior que um limite de quantidade predeterminado.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO por o aumento na queda de pressão através do filtro de partículas ser uma queda de pressão linear.