BR112021005753A2

BR112021005753A2 - controle de dosagem de amônia pré-scr com base em dados antecipados

Info

Publication number: BR112021005753A2
Application number: BR112021005753-6A
Authority: BR
Inventors: Björn Harnemo
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2021-06-29
Also published as: EP3861203A4; CN112789396A; SE1851196A1; EP3861203A1; WO2020071981A1; SE542582C2; CN112789396B; US20220034249A1; EP3861203B1; US11686235B2

Abstract

CONTROLE DE DOSAGEM DE AMÔNIA PRÉ-SCR COM BASE EM DADOS ANTECIPADOS. A presente descrição se refere a um método para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape, em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape compreende um primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR), um arranjo de filtro de partículas catalítico arranjado a jusante do primeiro dispositivo SCR, e um segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico. O método compreende as etapas de: - estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo (s403); - estimar uma futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas (s405); - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada (s406).

Description

“CONTROLE DE DOSAGEM DE AMÔNIA PRÉ-SCR COM BASE EM DADOS ANTECIPADOS” CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção se refere a um método para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape. A presente invenção adicionalmente se refere a um sistema de pós-tratamento de gases de escape arranjado para implementar um tal método, um veículo que compreende um tal sistema de pós- tratamento, um programa de computador que faz com que uma unidade de controle implemente o método, e um meio legível por computador que compreende instruções para fazer com que uma unidade de controle implemente o método.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Os padrões de emissões para veículos a motor estão se tornando cada vez mais rigorosos. Esses padrões normalmente especificam os níveis máximos de emissão para uma série de poluentes do cano de escapamento, incluindo monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado (PM). Para atender aos requisitos dos padrões atuais e presumivelmente futuros, os veículos devem ser equipados com tecnologias de redução de emissões.

Essas tecnologias de redução de emissões adequadas para veículos a diesel incluem recirculação de gases de escape (EGR), filtros de partículas, catalisadores de oxidação de diesel (DOC) e redução catalítica seletiva (SCR). Cada tecnologia tem suas próprias vantagens e desvantagens distintas e pode aumentar a incidência de um poluente ao mesmo tempo em que reduz a incidência de outro. Por exemplo, o EGR pode reduzir as emissões de NOx, mas reduzir a eficiência do combustível e aumentar o material particulado. Portanto, uma série de tecnologias são comumente aplicadas em conjunto a fim de atender aos padrões de emissões.

[003] A redução catalítica seletiva (SCR) é uma tecnologia eficaz para reduzir as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) do cano de escapamento.

Envolve adicionar um redutor, como amônia, ao fluxo de exaustão do veículo. O redutor, com o auxílio de um catalisador, reduz o NOx do fluxo de exaustão a gás nitrogênio (N2) e água. Em implementações práticas em veículos a motor, uma solução aquosa de ureia é usada como um redutor e esta solução de ureia é decomposta em amônia e dióxido de carbono no fluxo de exaustão quente.

[004] Uma vez que o SCR é implementado a jusante do motor como um pós- tratamento dos gases de escape, ele não afeta o desempenho de combustão do motor da mesma maneira que, por exemplo, o EGR. Portanto, é desejável ser capaz de remover substancialmente todos os NOx do fluxo de exaustão usando apenas SCR, sem a necessidade de EGR. No entanto, isso não é alcançado sem dificuldades, uma vez que para remover substancialmente todos os NOx, o sistema SCR deve ser dimensionado para facilitar a produção de grandes quantidades de amônia a partir da solução de ureia e fornecer campos catalíticos suficientes para que esta amônia seja capaz de reduzir o NOx do cano de escapamento. Um sistema SCR dimensionado de forma não otimizada pode levar a problemas tais como temperaturas insuficientes para decomposição da solução de ureia, mistura insuficiente de redutor no fluxo de exaustão e, finalmente, tanto para deslize de amônia e/ou redução insuficiente de NOx do cano de escapamento.

[005] O uso de sistemas de pós-tratamento de gases de escape que compreende dois catalisadores SCR separados foi proposto de modo a ajudar no desafio de dimensionar um sistema SCR adequado. Por exemplo, WO 2015130211 descreve um sistema de tratamento de gases de escape que compreende um primeiro dispositivo de catalisador de redução, um filtro de partículas catalisado arranjado a jusante do referido primeiro dispositivo de catalisador de redução, e um segundo dispositivo de catalisador de redução, arranjado a jusante do filtro de partículas.

[006] Há ainda uma necessidade de um meio melhorado para o tratamento de emissões do cano de escapamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] O inventor da presente invenção reconheceu que em um sistema SCR sequencial com um catalisador SCR (o pré-SCR) montado antes de um arranjo de filtro de partículas catalisadas (cDPF), a redução de NOx no pré-SCR pode precisar ser limitado para que o cDPF seja fornecido com altos níveis de NOx para facilitar uma alta taxa de regeneração passiva. Isso ocorre porque o catalisador cDPF oxida NOx em NO2 que, por sua vez, oxida a fuligem em temperaturas comparativamente baixas (em comparação com o oxigênio como oxidante da fuligem). Se taxas insuficientes de oxidação de fuligem passiva forem alcançadas, a regeneração ativa do cDPF pode ser necessária, o que pode reduzir a economia de combustível e/ou exigir o fornecimento de fontes de aquecimento alternativas no alojamento do DPF.

O inventor reconheceu que, para obter baixa conversão de NOx no pré-SCR, o armazenamento de amônia pré-SCR deve ser mantido baixo. Isso, entretanto, está em conflito com a necessidade de alta conversão de NOx pré-SCR durante algumas condições transitórias do motor, a fim de remover adequadamente o NOx a partir do fluxo de exaustão. O aumento da dosagem de amônia para os catalisadores SCR após a detecção de tal transitoriedade pode muitas vezes ser insuficiente para atender ao aumento acentuado necessário na demanda de conversão de NOx no sistema SCR. Isso ocorre porque o armazenamento de amônia dos catalisadores SCR deve primeiro ser aumentado antes que um aumento correspondente na capacidade de conversão do catalisador seja obtido, isto é, a capacidade de conversão para cada catalisador fica atrasada em relação à dosagem. Pode levar cerca de dezenas de segundos para que um aumento na amônia dosada a um catalisador SCR forneça o aumento esperado na conversão de NOx. Este atraso significa que com baixa dosagem de amônia para o pré-SCR, o que é favorável do ponto de vista de regeneração passiva, o sistema de pós-tratamento como um todo pode não ser capaz de responder adequadamente a aumentos repentinos ou acentuados na demanda de conversão de NOx.

[008] Seria vantajoso conseguir um sistema de pós-tratamento de gases de escape superando, ou pelo menos aliviando, pelo menos alguns dos desafios acima mencionados. Em particular, seria desejável fornecer um sistema de pós-tratamento de gases de escape que permite a regeneração passiva do cDPF ao mesmo tempo em que ainda permite a remoção suficiente de NOx dos gases de escape, mesmo sob condições operacionais desafiadoras. Para melhor abordar uma ou mais dessas preocupações, um sistema de pós-tratamento de gases de escape e um método para controlar tal sistema são proporcionados.

[009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, o objetivo da presente invenção é alcançado por um método de acordo com as reivindicações independentes em anexo para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape.

[010] O sistema de pós-tratamento de gases de escape compreende - um primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; e - a arranjo de filtro de partículas catalítico arranjado a jusante do primeiro dispositivo SCR, em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um filtro de partículas catalisado, ou em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um catalisador de oxidação e um filtro de partículas arranjado a jusante do catalisador de oxidação; - um segundo dispositivo de dosagem de agente de redução arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico; e - um segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução.

[011] O método para controlar o sistema de pós-tratamento de gases de escape compreende as etapas de: - estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo; - estimar uma futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas; e - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada.

[012] Ao estimar as futuras condições de exaustão do motor (por exemplo, tal como velocidade espacial do catalisador, temperatura e/ou fluxo de NOx) derivadas a partir das condições operacionais previstas do veículo (isto é, dados de “antecipação”), a futura demanda de conversão de NOx pode ser estimada. Essa futura demanda de conversão de NOx estimada é usada como a base para a taxa de dosagem a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução.

Assim sendo, a quantidade de agente de redução armazenada no primeiro (pré-) dispositivo SCR pode ser otimizada, consequentemente permitindo a quantidade de conversão de NOx no primeiro SCR seja otimizada com relação a oxidação de fuligem passiva. Quer dizer que a dosagem do agente de redução para o primeiro catalisador SCR pode ser controlada usando condições operacionais previstas do veículo para garantir que o sistema de pós-tratamento seja capaz de remover substancialmente todo NOx a partir do fluxo de exaustão, mesmo durante um súbito aumento na demanda de conversão de NOx, ao mesmo tempo em que garante um fluxo de NOx para o arranjo de filtro de partículas catalítico suficiente para garantir um grau adequado de regeneração passiva.

[013] A etapa de dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada pode compreender: - comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx; e - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução, em que se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma predeterminada taxa de linha de base; e se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma taxa adaptada, em que a taxa adaptada difere a partir da taxa de linha de base.

[014] O primeiro limiar de limite pode ser um limiar de limite superior e a taxa adaptada pode então ser uma taxa elevada que é mais alta do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 10% mais alta do que a taxa de linha de base. Isso quer dizer que a taxa da linha de base pode ser usada a qual permite que suficiente NOx a jusante do primeiro dispositivo SCR de modo que regeneração passiva do filtro de partículas catalítico (cDPF) pode ser alcançada durante a operação normal.

Se um evento limitado que exige alta conversão de NOx no primeiro dispositivo SCR for previsto, o primeiro dispositivo SCR pode ser "preparado", isto é, o armazenamento de amônia do primeiro dispositivo SCR pode ser aumentado preventivamente, por dosagem temporária a uma taxa elevada. O impacto na oxidação da fuligem (regeneração passiva) no cDPF pode ser desprezado, pois este é um evento limitado. Quando o evento é concluído, e a necessidade de alta conversão de NOx pré-SCR diminui, a taxa de dosagem é retornada a um nível de linha de base que novamente fornece a composição de exaustão preferida para o cDPF.

[015] O método pode adicionalmente compreender comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um predeterminado limiar de limite inferior para a demanda de conversão de NOx, em que se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do limiar de limite inferior então um agente de redução é dosado a uma taxa inferior a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução. Alternativamente, o primeiro limiar de limite pode ser um limiar de limite inferior, e a taxa adaptada pode então ser uma taxa inferior, isto é, pode não haver limiar de limite superior. A taxa inferior é mais baixa do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 10% mais baixa do que a taxa de linha de base. Isso resulta no primeiro dispositivo SCR diminuindo a conversão de NOx durante os períodos de demanda de conversão total de NOx relativamente baixa e, assim, permite níveis mais elevados de NOx através do arranjo cDPF e maior regeneração passiva do cDPF, embora não prejudique a eficiência de conversão de NOx do sistema de pós-tratamento como um todo.

[016] A taxa da linha de base pode ser adaptada para corresponder a partir de 20% a 60% da futura demanda de conversão de NOx estimada. A taxa elevada pode ser adaptada para corresponder a partir de 60% a 90% de futura demanda de conversão de NOx estimada. A taxa inferior pode adaptada para corresponder a partir de 0% a 30% de futura demanda de conversão de NOx estimada. Essas taxas podem ajudar a manter um grau suficiente de regeneração passiva do arranjo cDPF, garantindo que o sistema de pós-tratamento atenda à capacidade total de conversão de NOx necessária.

[017] A taxa elevada e/ou a taxa inferior pode variar com base pelo menos parcialmente em uma futura demanda de conversão de NOx estimada. Por exemplo, a taxa elevada e/ou a taxa inferior pode variar etapa em etapa ou proporcionalmente a uma futura demanda de conversão de NOx estimada. Isso pode permitir um maior grau de controle sobre a capacidade total de conversão de NOx e regeneração passiva do cDPF.

[018] Um agente de redução pode ser dosado a partir do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos parcialmente em uma futura demanda de conversão de NOx estimada. Isso pode permitir o sistema de pós-tratamento para melhor ir de encontro a mudanças súbitas ou rápidas na capacidade de conversão de NOx necessária.

[019] O sistema de pós-tratamento de gases de escape pode adicionalmente compreender um sensor de NOx, por exemplo, um sensor de NOx arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico e a montante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução. Um agente de redução pode então ser dosado a partir do primeiro e/ou segundo dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos parcialmente em um valor proporcionado pelo sensor de NOx. Isso pode permitir uma dosagem mais exata do agente de redução para os primeiro e/ou segundo dispositivos SCR, assim potencialmente evitando ou reduzindo o deslize do agente de redução além do primeiro e/ou segundo dispositivos SCR (isto é, deslize de amônia). Isso, por sua vez, pode levar a uma necessidade reduzida para um catalisador de deslize a jusante do primeiro e/ou segundo dispositivo SCR, isto é, os catalisadores de deslize podem, por exemplo, ser reduzidos, ter uma mais baixa proporção de metais catalíticos no revestimento de lavagem, ou em alguns casos ser completamente evitados.

[020] As condições operacionais previstas do veículo pode ser com base em informação a partir de pelo menos um de um sistema de gerenciamento de motor do motor de combustão interna, um sistema de gerenciamento da caixa de engrenagens, um sistema de navegação, um sistema de controle de cruzeiro e/ou um sistema de radar configurado para determinar condições de tráfego. Os referidos sistemas são comumente incorporados em veículos modernos e cada um pode ser usado isoladamente ou em combinação com outros sistemas, a fim de fornecer previsões úteis de condições operacionais futuras nas quais as estimativas de uma demanda de conversão de NOx futura podem ser baseadas.

[021] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, o objetivo da presente invenção é alcançado por um sistema de pós-tratamento de gases de escape de acordo com as reivindicações independentes em anexo.

[022] O sistema de pós-tratamento de gases de escape compreende: - um primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um arranjo de filtro de partículas catalítico arranjado a jusante do primeiro dispositivo SCR, em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um filtro de partículas catalisado, ou em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um catalisador de oxidação e um filtro de partículas arranjado a jusante do catalisador de oxidação; - um segundo dispositivo de dosagem de agente de redução arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico; - um segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução; - um meio arranjado para estimar as condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo; e - um meio arranjado para estimar uma futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas; em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada.

[023] As vantagens de tal sistema de pós-tratamento de gases de escape são as mesmas discutidas neste documento em conjunto com o método descrito para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape.

[024] O sistema de pós-tratamento de gases de escape pode adicionalmente compreender: - um meio arranjado para comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx; em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma predeterminada taxa da linha de base se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite; e em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa adaptada se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite, em que a taxa adaptada difere a partir da taxa de linha de base.

[025] Um sensor de NOx pode ser arranjado no sistema de pós-tratamento de gases de escape, por exemplo, a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico e a montante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução.

Isso permite uma dosagem mais exata do agente de redução para o segundo dispositivo SCR, assim potencialmente evitando ou reduzindo o deslize do agente de redução além do segundo dispositivo SCR (isto é, deslize de amônia).

[026] Um ou mais catalisadores de deslize pode ser arranjado a jusante do primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) e/ou a jusante do segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR). O(s) catalisador(s) de deslize podem, por exemplo, ser catalisadores de deslize de amônia. O uso de um catalisador de deslize permite o uso de uma proporção maior de agente de redução para NOx, assim adicionalmente reduzindo as emissões de NOx do cano de escapamento ao mesmo tempo em que ajuda a evitar a emissão do agente de redução no cano de escapamento.

[027] De acordo com outro aspecto da presente invenção, o objetivo da presente invenção é alcançado por um programa de computador de acordo com as reivindicações independentes em anexo. O programa de computador compreende código de programa que faz com que uma unidade de controle ou um computador conectado à unidade de controle para implementar o método para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape como descrito nesse documento.

[028] De acordo ainda com um aspecto adicional da presente invenção, o objetivo da presente invenção é alcançado por um meio legível por computador de acordo com as reivindicações independentes em anexo. O meio legível por computador compreende instruções, as quais quando executadas por uma unidade de controle ou um computador conectado à unidade de controle faz com que a unidade de controle ou o computador implemente o método para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape como descrito nesse documento.

[029] Outros objetos, vantagens e novas características da presente invenção se tornarão aparentes para um versado na técnica a partir da descrição detalhada a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[030] Para uma compreensão mais completa da presente invenção e outros objetos e vantagens da mesma, a descrição detalhada estabelecida abaixo deve ser lida em conjunto com os desenhos anexos, nos quais as mesmas notações de referência denotam itens semelhantes nos vários diagramas, e em que:

[031] A Figura 1 ilustra de modo esquemático um veículo que compreende um sistema de pós-tratamento de gases de escape.

[032] A Figura 2 ilustra de modo esquemático uma modalidade de um sistema de pós-tratamento de gases de escape de acordo com a presente invenção.

[033] A Figura 3 ilustra de modo esquemático outra modalidade de um sistema de pós-tratamento de gases de escape de acordo com a presente invenção.

[034] A Figura 4a é um gráfico de fluxo que ilustra de modo esquemático o método de acordo com a presente invenção.

[035] A Figura 4b é um gráfico de fluxo que ilustra de modo esquemático uma modalidade do método que tem um limiar de limite superior.

[036] A Figura 4c é um gráfico de fluxo que ilustra de modo esquemático uma modalidade do método que tem limiares de limite superior e inferior.

[037] A Figura 5 ilustra de modo esquemático a dosagem a partir dos dispositivos de dosagem de agente de redução de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[038] A Figura 6a ilustra de modo esquemático um exemplo comparativo com o que um sistema de pós-tratamento não inventivo é ajustado para permitir a regeneração passiva do cDPF.

[039] A Figura 6b ilustra de modo esquemático um exemplo comparativo com o que um sistema de pós-tratamento não inventivo é ajustado para permitir a maximal conversão de NOx.

[040] A Figura 6c ilustra de modo esquemático a operação de um dispositivo de pós-tratamento de gases de escape de acordo com a presente invenção.

[041] A Figura 7 ilustra de modo esquemático a dispositivo, tal como uma unidade de controle.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[042] A presente invenção se refere a um sistema de pós-tratamento de gases de escape, bem como um método e meios para controlar um tal sistema de pós-tratamento de gases de escape.

[043] O sistema de pós-tratamento de gases de escape compreende

- um primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um arranjo de filtro de partículas catalítico (cDPF) arranjado a jusante do primeiro dispositivo SCR; - um segundo dispositivo de dosagem de agente de redução arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico; e - um segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução.

[044] Nesse documento os termos "a jusante" e "a montante" são usados com referência à direção geral do fluxo de gases de escape, a partir da entrada do sistema de pós-tratamento de gases de escape, via o primeiro dispositivo SCR, arranjo de cDPF e segundo dispositivo SCR, para a saída do sistema de pós- tratamento de gases de escape.

[045] O primeiro e o segundo dispositivos de dosagem de agente de redução podem ser de qualquer tipo conhecido na técnica. Os dispositivos de dosagem podem ser, por exemplo, dispositivos apenas de líquido, também conhecidos como injetores sem ar. Isso significa que os dispositivos de dosagem não utilizam ar comprimido para facilitar a injeção do redutor no conduto de exaustão. No entanto, os dispositivos de dosagem podem ser alternativamente assistidos por ar, isto é, dispositivos que utilizam ar comprimido para facilitar a injeção do redutor. O(s) dispositivo(s) de dosagem podem ser componentes de um sistema de dosagem de redutor. Outros componentes do sistema de dosagem de redutor podem incluir tanque(s) de armazenamento de redutor, unidade(s) de controle e dispositivo(s) de pressurização, como bomba(s).

[046] O agente de redução é preferivelmente fluido de gases de escape de diesel que compreende uma solução de ureia em água, de acordo com a norma

AUS 32 da ISO 22241 e vendido comercialmente como "AdBlue". Quando dosado para o conduto de exaustão, o agente de redução se decompõe por hidrólise e/ou termólise para fornecer amônia, que é o redutor primário na reação de SCR. Aqui, os termos "amônia", "redutor" e "agente de redução" serão usados indistintamente.

[047] O primeiro e o segundo dispositivos SCR podem ser de qualquer tipo de catalisadores de redução catalítica seletiva conhecidos na técnica. Redução catalítica seletiva (SCR) é usada para converter óxidos de nitrogênio (NOx) em gás nitrogênio benigno (N2) usando amônia como o redutor. As reações dominantes em SCR são: 4 NH3 + 4 NO + O2  4 N2 + 6 H2O 4 NH3 + 2 NO2 + 2 NO  4 N2 + 6 H2O

[048] Pode ser visto a partir dessas reações que a estequiometria ideal de NH3 para NOx é de aproximadamente 1:1. A dosagem subestequiométrica de amônia leva à conversão incompleta de NOx, enquanto a dosagem em excesso de amônia leva ao deslize de amônia. Como as emissões de amônia também são regulamentadas, o deslize de amônia é indesejável. Na prática, devido à distribuição não uniforme do agente de redução no fluxo de exaustão, um ligeiro excesso de amônia é necessário para remover substancialmente todo o NOx e o deslize de amônia ocorre mesmo na dosagem subestequiométrica do redutor. Devido ao uso de dois dispositivos SCR separados, o requisito de conversão total de NOx pode ser compartilhado entre os dois dispositivos. Assim, por exemplo, uma parte inferior de NOx pode ser convertida usando o primeiro dispositivo SCR.

[049] O conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um filtro de partículas catalisado, ou alternativamente um catalisador de oxidação e um filtro de partículas arranjado a jusante do catalisador de oxidação. O filtro de partículas catalíticas pode ser de qualquer tipo conhecido na técnica. O catalisador de oxidação e/ou revestimento catalítico do filtro de partículas oxidam NO em NO2. O

NO2 formado, assim como qualquer NO2 já presente no fluxo de exaustão, oxida a fuligem depositada no filtro de partículas em CO2. Isso é conhecido como regeneração passiva, pois o filtro de partículas não requer nenhuma entrada de energia adicional para se livrar da fuligem. A regeneração passiva do filtro de partículas é altamente desejável, uma vez que elimina a necessidade de dispositivos de aquecimento extras e evita a perda de energia associada à regeneração ativa. No entanto, para que o mecanismo de regeneração passiva seja eficaz, é necessário que um fluxo adequado de NOx atinja o cDPF.

[050] Portanto, em sistemas de pós-tratamento, como os descritos neste documento, que empregam um dispositivo SCR a montante do arranjo cDPF, é essencial garantir uma conversão de NOx adequadamente baixa no primeiro dispositivo SCR a fim de alcançar regeneração passiva suficiente. No entanto, isso pode, em alguns casos, entrar em conflito com a necessidade de uma alta conversão de NOx no primeiro SCR para algumas condições transitórias do motor, especialmente nos casos em que a demanda total de conversão de NOx aumenta vertiginosamente.

[051] Esse problema é melhorado pelo método para controlar o sistema de pós-tratamento de gases de escape como descrito nesse documento. O método compreende as etapas de: - estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo; -estimar uma futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas; e - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada.

[052] Os termos "com base em", "com base pelo menos em" e "com base pelo menos parcialmente em" devem ser interpretados como significando que a taxa de dosagem é controlada usando pelo menos como um fator no algoritmo de controle o parâmetro que a taxa de dosagem é "baseada em", "baseada pelo menos em" e "baseada pelo menos parcialmente em". O algoritmo de controle pode utilizar apenas o parâmetro declarado, neste caso, a demanda futura de conversão de NOx estimada. No entanto, outros parâmetros, tais como limites ou saídas do sensor de NOx podem ser levados em consideração pelo algoritmo de controle.

[053] Ao controlar a dosagem para o primeiro dispositivo SCR com base em dados de "antecipação", pode ser garantido que o sistema de pós-tratamento pode lidar com picos temporários na produção de NOx, ao mesmo tempo em que garante um nível geral suficiente de NOx para o arranjo cDPF, a fim de obter regeneração passiva suficiente. Isso pode ser feito, por exemplo, controlando a dosagem a partir do primeiro dispositivo de dosagem, a fim de permitir que uma proporção significativa de NOx passe não convertido através do primeiro dispositivo SCR e alcance o arranjo cDFP pelo qual a regeneração passiva é obtida. Observe que tal estratégia de controle só é vantajosa em um sistema SCR duplo, onde um dos catalisadores SCR está a montante do arranjo cDPF. Em sistemas onde todos os catalisadores SCR são dispostos a jusante do cDPF, a conversão de NOx dos catalisadores SCR não afeta a regeneração passiva do cDPF, enquanto em sistemas que utilizam catalisadores SCR únicos, a dosagem para o catalisador SCR único deve inevitavelmente ser controlada para maximizar a conversão de NOx para atender aos padrões de controle de emissão.

[054] Quando condições operacionais exigentes são previstas e uma demanda de conversão futura de NOx aumentada é correspondentemente estimada, o agente de redução pode ser dosado a uma taxa elevada a partir do primeiro dispositivo de dosagem, "preparando" assim o primeiro dispositivo SCR para o próximo pico de NOx. Isso permite que a quantidade de amônia armazenada no primeiro dispositivo SCR seja aumentada preventivamente, a fim de aumentar a capacidade de conversão de NOx do primeiro dispositivo SCR em tempo adequado.

Meramente para ilustrar, o aumento total na capacidade de conversão de NOx pode ser tipicamente obtido nas primeiras dezenas de segundos após a taxa de dosagem elevada ter sido iniciada. Assim, utilizando o método de acordo com a presente invenção, quando o pico de NOx chega, não há atraso na resposta ao pico e o sistema de pós-tratamento como um todo pode, portanto, lidar de modo eficaz com tais picos na produção de NOx. Deve ser observado também que a conversão de NOx em função da amônia armazenada é não linear e pode, por exemplo, exigir um fator de cerca de 10 vezes mais amônia armazenada em um catalisador SCR para aumentar a conversão de NOx de 40% a 60%. Por esta razão, o aumento preventivo no armazenamento de amônia do primeiro dispositivo SCR é extremamente vantajoso para atender o aumento repentino das demandas de conversão de NOx.

[055] A taxa elevada de dosagem para o primeiro SCR pode resultar temporariamente em que a quantidade de NOx que passa para o cDPF seja subótima para regeneração passiva, mas uma vez que este é um evento limitado, o impacto na oxidação de fuligem pode ser negligenciado. Quando o evento é concluído, e a necessidade de alta conversão de NOx pré-SCR diminui, a dosagem para o primeiro dispositivo SCR pode ser retornada à taxa de linha de base que mais uma vez fornece a composição de gases de escape preferida para regeneração passiva do cDPF. Alternativamente, uma taxa de linha de base pode ser escolhida que é menos do que ideal para regeneração passiva, mas permite que até mesmo as maiores demandas de conversão de NOx sejam atendidas. Quando condições de operação não exigentes são previstas e uma demanda de conversão de NOx futura reduzida é estimada, o agente de redução pode então ser dosado a uma taxa mais baixa a partir do primeiro dispositivo de dosagem, a fim de permitir um período de regeneração passiva. Naturalmente, ambos os cenários podem ser combinados por ter um limiar de limite superior e um limiar de limite inferior. Uma outra vantagem de usar dados preditivos para controlar a dosagem para o primeiro dispositivo SCR é que isso pode evitar a necessidade de um sensor de NOx a montante do primeiro dispositivo de dosagem, que de outra forma é comumente usado em tais sistemas.

[056] Condições de exaustão futuras são estimadas com base em condições operacionais previstas do veículo. As condições operacionais previstas do veículo, também conhecidas como dados de "antecipação", podem ser obtidas a partir de um ou mais unidades de controle eletrônicas do veículo, que inclui, mas não limitado a um sistema de gerenciamento de motor do motor de combustão interna (unidade de controle de motor aka.), um sistema de gerenciamento da caixa de engrenagens (unidade de controle de transmissão aka.), um sistema de navegação (unidade de controle telemática aka.), um sistema de controle de cruzeiro (unidade de controle de velocidade aka.) e/ou um sistema de radar configurado para determinar condições de tráfego. Cenários futuros relevantes previsíveis a partir de tais sistemas de controle podem ser, por exemplo, uma subida ou descida íngreme, tráfego pesado à frente ou uma mudança iminente nos limites de velocidade.

Condições de exaustão futuras relevantes que podem ser estimadas com base nas condições operacionais previstas incluem temperatura de exaustão de entrada, fluxo volumétrico, espaço de tempo/velocidade do catalisador (para cada um dos componentes catalíticos presentes no sistema de pós-tratamento, se necessário) e fluxo total de NOx de entrada.

[057] A partir dessas condições de exaustão futuras, uma demanda de conversão de NOx futura é estimada, sendo esta uma demanda de conversão de NOx total sobre o primeiro e o segundo dispositivos SCR. Com base nesta demanda de conversão prevista, uma estratégia de dosagem para pelo menos o primeiro dispositivo de dosagem e o primeiro dispositivo SCR é elaborada. Em algumas modalidades da presente invenção, a demanda prevista é comparada a pelo menos um limite para a demanda de conversão de NOx. Este limite pode ser, por exemplo, um limiar de limite superior ou um limiar de limite inferior. Isso pode ser realizado usando as etapas do método: - comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx; e - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução, em que se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma predeterminada taxa de linha de base; e se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma taxa adaptada, em que a taxa adaptada difere a partir da taxa de linha de base.

[058] Se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite então o agente de redução pode ser dosado em uma predeterminada taxa de linha de base. Por estar dentro do limiar de limite se quer dizer abaixo de um limiar de limite superior, acima de um limiar de limite inferior, ou dentro da faixa incluída nos limiares de limite superior e inferior se ambos os limiares de limite superior e inferior forem usados. A taxa da linha de base pode ser expressa como uma taxa de fluxo de massa ou taxa de fluxo de volume de agente de redução dosado a partir do primeiro dispositivo de dosagem. Alternativamente, a taxa da linha de base pode ser expressa como a proporção da demanda de conversão total de NOx, por exemplo, 50% da demanda de conversão total de NOx. Em um tal caso, a taxa de massa ou de fluxo volumétrico de agente de redução dosado a partir do primeiro dispositivo de dosagem pode variar proporcionalmente com a demanda de conversão total de NOx, embora a taxa da linha de base permaneça inalterada. A demanda total de conversão de NOx na qual se baseia a taxa de linha de base pode ser a demanda de conversão de NOx futura estimada ou uma demanda de conversão de NOx obtida de um sensor de NOx, como, por exemplo, um sensor de NOx disposto a montante do primeiro dispositivo SCR, se disponível.

[059] Se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite então o agente de redução pode ser dosado em uma taxa adaptada. Por além do limiar de limite se quer dizer acima de um limiar de limite superior ou abaixo de um limiar de limite inferior. A taxa adaptada difere a partir da taxa da linha de base e é tipicamente mais alta do que a taxa da linha de base quando a futura demanda de conversão de NOx estimada é mais alta do que um limiar de limite superior, e mais baixa do que a taxa da linha de base quando a futura demanda de conversão de NOx estimada é mais baixa do que um limiar de limite inferior. A taxa adaptada é expressa nas mesmas unidades que a taxa de linha de base, isto é, como uma taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo volumétrico, ou proporção de demanda de conversão total de NOx. A taxa adaptada pode também ser escolhida para variar com base pelo menos parcialmente na futura demanda de conversão de NOx estimada. A taxa adaptada pode variar continuamente ou de etapa em etapa. Por exemplo, se a demanda de conversão de NOx estimada é proximamente acima de um limiar de limite superior, a taxa adaptada pode ser 1.5 vezes a taxa de linha de base, enquanto se a demanda de conversão de NOx estimada é muito em excesso do limiar de limite superior então uma taxa adaptada, por exemplo, de 5 vezes a taxa da linha de base pode ser usada.

[060] Tipicamente, a taxa da linha de base de dosar a partir do primeiro dispositivo de dosagem corresponde a partir de cerca de 20% a cerca de 60% da futura demanda de conversão de NOx estimada. A taxa elevada de dosagem é pelo menos 10% mais alta do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 30% mais alta ou pelo menos 50% mais alta, e tipicamente corresponde a partir de cerca de 60% a cerca de 90% de futura demanda de conversão de NOx estimada. A taxa inferior de dosagem é pelo menos 10% mais baixa do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 30% mais baixa ou pelo menos 50% mais baixa, e tipicamente corresponde a partir de 0% a 30% de futura demanda de conversão de NOx estimada.

[061] O método pode empregar múltiplos limiares de limites. Por exemplo, o método pode usar um limiar de limite superior acima do qual uma taxa elevada de dosagem é usada e um limiar de limite inferior abaixo do qual uma taxa inferior de dosagem é usada. Múltiplos limites superior ou inferior podem também ser usados, de modo que, por exemplo, acima de um primeiro limiar de limite superior, mas abaixo de um segundo limiar de limite superior, uma primeira taxa elevada de dosagem é usada e acima do segundo limiar de limite superior uma segunda taxa elevada de dosagem é usada que é maior do que a primeira taxa de dosagem elevada.

[062] A dosagem a partir do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução pode também ser com base pelo menos parcialmente na futura demanda de conversão de NOx estimada. No entanto, é preferível se controlar a dosagem a partir do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução principalmente com base em sinal a partir de um ou mais sensores de NOx localizados no sistema de pós-tratamento de gases de escape. Os referidos sensores de NOx podem, por exemplo, ser localizados a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico e a montante do segundo dispositivo de dosagem, a montante do primeiro dispositivo de dosagem, ou a jusante do segundo dispositivo SCR. Isso proporciona o exato controle da relação de NOx de amônia no segundo dispositivo SCR e ajuda a evitar o excessivo deslize de amônia ou emissão de NOx no cano de escapamento.

[063] O sistema de pós-tratamento de gases de escape pode compreender meios para realizar o método descrito nesse documento. Quer dizer que o sistema de pós-tratamento de gases de escape pode compreender:

- um meio arranjado para estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo; - um meio arranjado para estimar a futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas; e - um meio arranjado para comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx; em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma predeterminada taxa da linha de base se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite; e em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa adaptada se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite, em que a taxa adaptada difere a partir da taxa de linha de base.

[064] Os referidos meios podem, por exemplo, ser uma ou mais unidades de controle programadas para implementar o método. No entanto, o método pode também ser implementado por meios separados a partir do sistema de pós- tratamento de gases de escape, tal como por usar uma unidade de controle eletrônica (ECU) embutida em algum ponto no veículo e conectada ao sistema de pós-tratamento de gases de escape como necessário.

[065] O sistema de pós-tratamento de gases de escape pode compreender componentes adicionais como conhecido na técnica. Além de sensores de NOx a montante do primeiro e/ou segundo dispositivos SCR como já descrito, componentes adicionais podem incluir catalisadores de deslize de amônia imediatamente a jusante do primeiro e/ou do segundo dispositivo SCR. O uso de um catalisador de deslize de amônia em conjunto com o primeiro dispositivo SCR evita que a amônia alcance o filtro de partículas catalítico onde o mesmo pode potencialmente ser oxidado de modo não seletivo em NOx. O uso de um catalisador de deslize de amônia em conjunto com o segundo dispositivo SCR permite uma remoção mais completa de NOx a partir do fluxo de exaustão ao mesmo tempo em que ajuda a evitar emissões de amônia no cano de escapamento.

[066] A presente invenção será agora descrita em mais detalhes com referência a certas modalidades exemplificativas e aos desenhos. No entanto, a presente invenção não está limitada às modalidades exemplificativas aqui discutidas e/ou mostradas nos desenhos, mas pode ser variada dentro do escopo das reivindicações anexas. Além disso, os desenhos não devem ser considerados em escala, pois alguns recursos podem ser exagerados, a fim de ilustrar mais claramente determinados recursos.

[067] A Figura 1 representa um veículo 1, aqui na forma de um caminhão, em uma vista lateral esquemática. O veículo pode, no entanto, ser qualquer outro veículo acionado a motor, por exemplo, um ônibus, uma embarcação ou um carro de passageiros. O veículo compreende um motor de combustão 2 que aciona as rodas de tração 3 do veículo por meio de uma caixa de câmbio (não mostrada) e um eixo de transmissão (não mostrado). O veículo é fornecido com um sistema de pós- tratamento dos gases de escape 4 para o tratamento dos gases de escape expelidos pelo motor 2.

[068] A Figura 2 ilustra de modo esquemático uma modalidade exemplificativa de um sistema de pós-tratamento de gases de escape 4 de acordo com a presente invenção. Uma seta 9 indica a direção de fluxo de gases de escape.

Os termos "a jusante" e "a montante" são usados com referência à direção de fluxo de gases de escape. O sistema compreende um primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução 11, um primeiro dispositivo SCR 13, um arranjo de filtro de partículas catalítico 15, um segundo dispositivo de dosagem de agente de redução 17 e um segundo dispositivo SCR 19. O primeiro e o segundo dispositivos de dosagem 11, 17 estão em conexão de fluido com um tanque de armazenamento de agente de redução 21. A unidade de controle eletrônica 23 controla a dosagem do agente de redução a partir dos dispositivos de dosagem 11, 17. Nessa modalidade o arranjo de filtro de partículas catalítico 15 é representado por um filtro de partículas catalisado com o que a superfície do filtro é revestido com um revestimento de lavagem catalítico.

[069] A Figura 3 ilustra de modo esquemático outra modalidade exemplificativa de um sistema de pós-tratamento de gases de escape 4 de acordo com a presente invenção. Aqui, catalisadores de deslize de amônia 25 e 27 foram arranjados imediatamente a jusante dos dispositivos SCR 13 e 19 respectivamente.

O arranjo de filtro de partículas catalítico 15 compreende um catalisador de oxidação 29 imediatamente a montante de um não filtro de partículas catalítico 31. Observar, no entanto, que as combinações de um catalisador de oxidação 29 com um filtro catalisado 31 são também possíveis e conhecidas na técnica. Um sensor de NOx 33 é arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico 15 e a montante do segundo dispositivo de dosagem 17. O sensor de NOx é arranjado em comunicação com ECU 23.

[070] A Figura 4a é um gráfico de fluxo que ilustra de modo esquemático o método de acordo com a presente invenção. A Etapa s401 denota o início do método. Na etapa s403 condições de exaustão futuras são estimadas com base nas condições operacionais previstas do veículo. Na etapa s405 a futura demanda de conversão de NOx é estimada com base nas condições de exaustão futuras estimadas. Na etapa s406 o agente de redução é dosado a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada. O método então reverte para o início, isto é, um ciclo de controle contínuo é formado.

[071] A Figura 4b é um gráfico de fluxo que ilustra de modo esquemático uma modalidade do método de acordo com a presente invenção. A Etapa s401 denota o início do método. Na etapa s403 condições de exaustão futuras são estimadas com base em condições operacionais previstas do veículo. Na etapa s405 a futura demanda de conversão de NOx é estimada com base nas condições de exaustão futuras estimadas. Na etapa s407 a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é comparada com um primeiro predeterminado limiar de limite (Thl1 para a demanda de conversão de NOx. Isso determina a dosagem de agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução. Nesse presente caso o primeiro limiar de limite é um limiar de limite superior. Se a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é mais baixa do que o primeiro limiar de limite (Th1) então o agente de redução é dosado em uma predeterminada taxa da linha de base (s409). No entanto, se a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é maior do que o primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma taxa elevada (s411). O método então reverte para o início, isto é, um ciclo de controle contínuo é formado.

[072] A Figura 4c é um gráfico de fluxo que ilustra de modo esquemático uma modalidade alternativa de um método de acordo com a presente invenção. O método é análogo àquele ilustrado na Figura 4b. No entanto, na etapa s407 a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é comparada com dois limiares separados para a demanda de conversão de NOx, um limiar de limite superior (Th1) e um limiar de limite inferior (Th2). Se a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é mais baixa do que o primeiro limiar de limite (Th1) e maior do que o segundo limiar de limite (Th2) então o agente de redução é dosado em uma predeterminada taxa da linha de base (s409). No entanto, se a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é mais baixa do que o segundo limiar de limite

(Th2) então o agente de redução é dosado a uma taxa inferior (s413), e se a futura demanda de conversão de NOx estimada (NOx) é maior do que o primeiro limiar de limite (Th1) então o agente de redução é dosado em uma taxa elevada (s411). O método então reverte para o início, isto é, um ciclo de controle contínuo é formado.

[073] A Figura 5 ilustra de modo esquemático a dosagem a partir do dispositivos de dosagem de agente de redução de acordo com uma modalidade da presente invenção. O gráfico superior ilustra a futura demanda de conversão de NOx estimada (linha 501) como uma função do tempo. Linha 503 representa um primeiro limiar de limite (nesse caso, superior). O gráfico inferior ilustra a taxa de dosagem a partir do primeiro (linha 505) e segundo (linha 507) dispositivos de dosagem como uma função do tempo, em que a escala de tempo em ambos os gráficos é a mesma.

Pode ser visto que a futura demanda de conversão de NOx estimada pode variar relativamente, dependendo das condições operacionais previstas do veículo. Desde que a futura demanda de conversão de NOx estimada (linha 501) esteja abaixo do limiar de limite (linha 503) então o primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução dosa o agente de redução em uma taxa de linha de base. No entanto, se a futura demanda de conversão de NOx estimada excede o limiar de limite então a taxa de dosagem a partir do primeiro dispositivo de dosagem (linha 505) é ajustada para proporcionar uma taxa adaptada (nesse caso, elevada). Observar que pode levar algum tempo para a taxa de dosagem alcançar a nova taxa adaptada. Uma vez que a futura demanda de conversão de NOx estimada mais uma vez cai abaixo do limiar de limite, a taxa de dosagem a partir do primeiro dispositivo de dosagem retorna para a taxa de linha de base. Nessa modalidade a taxa de dosagem a partir do segundo dispositivo de dosagem (linha 507) é ilustrada como sendo constante.

No entanto, de acordo com a presente invenção essa taxa de dosagem pode também variar com base na futura demanda de conversão de NOx estimada, e/ou com base na saída a partir de um sensor de NOx localizado no sistema de pós-

tratamento.

[074] As Figuras 6a-c são gráficos que ilustram de modo esquemático o efeito da presente invenção. Os eixos x representam unidades de tempo, enquanto os eixos y representam a demanda de conversão de NOx do sistema de pós- tratamento de escape. As Figuras 6a e 6b são exemplos comparativos que ilustram um sistema de pós-tratamento comparável que não utiliza as condições operacionais previstas do veículo para controlar a dosagem do primeiro dispositivo de dosagem de agente redutor. A linha 601 ilustra a demanda total de conversão de NOx em função do tempo. A parte sombreada inferior do gráfico 603 ilustra a contribuição do segundo dispositivo SCR para a demanda total de conversão de NOx, enquanto a parte sombreada superior do gráfico 605 ilustra a contribuição do primeiro dispositivo SCR para a conversão total de NOx. A linha pontilhada 607 ilustra a contribuição máxima para a demanda total de conversão de NOx que pode ser obtida a partir do segundo dispositivo SCR.

[075] A Figura 6a ilustra um exemplo comparativo com o que um sistema de pós-tratamento não inventivo é ajustado para permitir a regeneração passiva do cDPF. O primeiro SCR está operando inicialmente com uma fração de sua capacidade total, permitindo que NOx suficiente passe para o cDPF para garantir a regeneração passiva. O segundo dispositivo SCR, operando próximo à capacidade máxima, converte substancialmente todos os NOx que saem do cDPF. No entanto, no caso de um aumento transitório na demanda total de conversão de NOx, pode ser visto que o primeiro SCR leva um período de tempo para aumentar o armazenamento de amônia e, assim, acelerar a conversão a fim de lidar com o aumento de NOx. O segundo dispositivo SCR, uma vez que está operando na capacidade máxima, é incapaz de compensar a deficiência, e o resultado é que o requisito de conversão total de NOx pode temporariamente não ser alcançado.

[076] A Figura 6b ilustra um exemplo comparativo em que o primeiro dispositivo SCR está continuamente operando em alta capacidade, a fim de garantir que qualquer demanda aumentada transitoriamente na conversão total de NOx possa ser atendida (assumindo que o segundo dispositivo SCR é suficientemente responsivo ao aumento repentino da demanda de conversão de NOx). No entanto, neste exemplo, não há NOx suficiente saindo do primeiro dispositivo SCR a fim de fornecer regeneração passiva suficiente do cDPF. O cDPF, portanto, ao longo do tempo ficará obstruído pela fuligem, a menos que uma operação de regeneração ativa que consuma energia seja realizada.

[077] A Figura 6c ilustra o funcionamento de um dispositivo de pós- tratamento de gases de escape de acordo com a presente invenção. O próximo aumento transitório na necessidade de conversão total de NOx é previsto, e a dosagem do primeiro dispositivo de dosagem é aumentada para aumentar a amônia armazenada no primeiro dispositivo SCR e aumentar sua capacidade de conversão de NOx. O sistema agora está pronto para converter o rápido aumento de NOx.

Pode ser visto que, na maior parte, uma quantidade adequada de NOx passa além do primeiro dispositivo SCR a fim de fornecer regeneração passiva. Por um curto período de tempo, NOx insuficiente passa pelo primeiro dispositivo SCR para fornecer regeneração passiva, mas como o período é tão curto, isso é uma consequência insignificante. Assim, pode ser visto que um sistema de acordo com a presente invenção é capaz de atender a aumentos transitórios no requisito de conversão total de NOx, ao mesmo tempo em que garante a regeneração passiva suficiente do arranjo de cDPF.

[078] A Figura 7 ilustra de modo esquemático um dispositivo 500. A unidade de controle 23 descrita neste documento com referência à Figura 2 e/ou um computador pode em uma versão compreender o dispositivo 500. O termo "link" se refere aqui a um link de comunicação que pode ser uma conexão física, como uma linha de comunicação optoeletrônica, ou uma conexão não física, como uma conexão sem fio, por exemplo um link de rádio ou link de microondas. O dispositivo 500 compreende uma memória não volátil 520, uma unidade de processamento de dados 510 e uma memória de leitura/gravação 550. A memória não volátil 520 tem um primeiro elemento de memória 530 no qual um programa de computador, por exemplo, um sistema operacional é armazenado para controlar a função do dispositivo 500. O dispositivo 500 compreende ainda um controlador de barramento, uma porta de comunicação serial, meios de I/O, um conversor A/D, uma entrada de data e hora e unidade de transferência, uma contador de eventos e um controlador de interrupção (não representado). A memória não volátil 520 também tem um segundo elemento de memória 540.

[079] É proporcionado um programa de computador P que compreende rotinas para um método para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape 4 de acordo com a presente invenção. O programa de computador P compreende rotinas para estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo. O programa de computador P compreende rotinas para estimar uma futura demanda de conversão de NOx com base na futura condição de exaustão estimada. O programa de computador compreende rotinas para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada. O programa de computador P pode compreender rotinas para comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx. O programa de computador P pode compreender rotinas para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução, em que se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma predeterminada taxa da linha de base e se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma taxa adaptada. O programa P pode ser armazenado em uma forma executável ou em uma forma comprimida em uma memória 560 e/ou em uma memória de leitura/escrita 550.

[080] Onde a unidade de processamento de dados 510 é descrita como realizando uma determinada função, isso significa que a unidade de processamento de dados 510 efetua uma certa parte do programa armazenado na memória 560 ou uma certa parte do programa armazenado no módulo de memória de leitura / escrita

550.

[081] O dispositivo de processamento de dados 510 pode se comunicar com uma porta de dados 599 por meio de um barramento de dados 515. A memória não volátil 520 se destina à comunicação com a unidade de processamento de dados 510 por meio de um barramento de dados 512. A memória separada 560 se destina a se comunicar com a unidade de processamento de dados 510 através de um barramento de dados 511. A memória de leitura/escrita 550 está adaptada para se comunicar com a unidade de processamento de dados 510 através de um barramento de dados 514.

[082] Quando os dados são recebidos na porta de dados 599, eles são armazenados temporariamente no segundo elemento de memória 540. Quando os dados de entrada recebidos foram armazenados temporariamente, a unidade de processamento de dados 510 está preparada para efetuar a execução do código conforme descrito acima.

[083] Partes dos métodos aqui descritos podem ser efetuadas pelo dispositivo 500 por meio da unidade de processamento de dados 510 que executa o programa armazenado na memória 560 ou na memória de leitura/escrita 550.

Quando o dispositivo 500 executa o programa, métodos descritos nesse documento são executados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para controlar um sistema de pós-tratamento de gases de escape, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de pós-tratamento de gases de escape compreende - um primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um arranjo de filtro de partículas catalítico arranjado a jusante do primeiro dispositivo SCR, em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um filtro de partículas catalisado, ou em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um catalisador de oxidação e um filtro de partículas arranjado a jusante do catalisador de oxidação; - um segundo dispositivo de dosagem de agente de redução arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico; e - um segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução; e em que o método compreende as etapas de: - estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo (s403); - estimar uma futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas (s405); e - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada (s406).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (s406) de dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada compreende: - comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx (s407); e - dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução, em que se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma predeterminada taxa da linha de base (s409); e se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite então o agente de redução é dosado em uma taxa adaptada (s411), em que a taxa adaptada difere a partir da taxa de linha de base.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro limiar de limite é um limiar de limite superior, e em que a taxa adaptada é uma taxa elevada que é mais alta do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 10% mais alta do que a taxa de linha de base.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um predeterminado limiar de limite inferior para a demanda de conversão de NOx, em que - se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do limiar de limite inferior então um agente de redução é dosado a uma taxa inferior a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução, em que a taxa inferior é mais baixa do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 10% mais baixa do que a taxa de linha de base.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro limiar de limite é um limiar de limite inferior, e em que a taxa adaptada é uma taxa inferior que é mais baixa do que a taxa de linha de base, tal como pelo menos 10% mais baixa do que a taxa de linha de base.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2-5, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa da linha de base é adaptada para corresponder a partir de 20% a 60% de futura demanda de conversão de NOx estimada; e/ou a taxa elevada é adaptada para corresponder a partir de 60% a 90% de futura demanda de conversão de NOx estimada; e/ou a taxa inferior é adaptada para corresponder a partir de 0% a 30% de futura demanda de conversão de NOx estimada.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2-6, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa elevada e/ou a taxa inferior varia com base pelo menos parcialmente na futura demanda de conversão de NOx estimada.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende dosar um agente de redução a partir do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos parcialmente em a futura demanda de conversão de NOx estimada.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de pós-tratamento de gases de escape adicionalmente compreende um sensor de NOx, e em que o método compreende dosar um agente de redução a partir do primeiro e/ou segundo dispositivos de dosagem de agente de redução em uma taxa com base pelo menos parcialmente em um valor proporcionado pelo sensor de NOx.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que as condições operacionais previstas do veículo são com base em informação a partir de pelo menos um de um sistema de gerenciamento de motor do motor de combustão interna, um sistema de gerenciamento da caixa de engrenagens, um sistema de navegação, um sistema de controle de cruzeiro e/ou um sistema de radar configurado para determinar condições de tráfego.

11. Sistema de pós-tratamento de gases de escape, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: - um primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um primeiro dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução; - um arranjo de filtro de partículas catalítico arranjado a jusante do primeiro dispositivo SCR, em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um filtro de partículas catalisado, ou em que o conjunto de filtro de partículas catalítico compreende um catalisador de oxidação e um filtro de partículas arranjado a jusante do catalisador de oxidação; - um segundo dispositivo de dosagem de agente de redução arranjado a jusante do arranjo de filtro de partículas catalítico; - um segundo dispositivo seletivo de redução catalítica (SCR) arranjado a jusante do segundo dispositivo de dosagem de agente de redução; - um meio arranjado para estimar condições de exaustão futuras com base em condições operacionais previstas do veículo; e - um meio arranjado para estimar a futura demanda de conversão de NOx com base nas condições de exaustão futuras estimadas; em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução com base pelo menos na futura demanda de conversão de NOx estimada.

12. Sistema de pós-tratamento de gases de escape, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende: - um meio arranjado para comparar a futura demanda de conversão de NOx estimada com um primeiro predeterminado limiar de limite para a demanda de conversão de NOx; em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma predeterminada taxa da linha de base se a futura demanda de conversão de NOx estimada está dentro do primeiro limiar de limite; e em que o sistema de pós-tratamento de gases de escape é arranjado para dosar um agente de redução a partir do primeiro dispositivo de dosagem de agente de redução em uma taxa adaptada se a futura demanda de conversão de NOx estimada estiver além do primeiro limiar de limite, em que a taxa adaptada difere a partir da taxa de linha de base.

13. Veículo que compreende um motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que o veículo adicionalmente compreende um sistema de pós-tratamento de gases de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12.

14. Programa de computador (P), CARACTERIZADO pelo fato de que o referido programa de computador compreende código de programa que faz com que uma unidade de controle ou um computador conectado à unidade de controle implemente o método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

15. Meio legível por computador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende instruções, as quais quando executadas por uma unidade de controle ou um computador conectado à unidade de controle faz com que a unidade de controle ou o computador implemente o método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10.