BRPI0823368B1 - método e aparelho de diagnóstico para um regulador de pressão de exaustão - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E APARELHO DE DIAGNÓSTICO PARA UM REGULADOR DE PRESSÃO DE EXAUSTÃO A presente invenção se refere a um método de diagnóstico
Description
[001] A presente invenção se refere a um método de controle para diagnóstico de um regulador de pressão de exaustão em concordância com os preâmbulos das reivindicações independentes subsequentes.
[002] Condições de regulamentação de hoje em dia no mercado automotivo têm conduzido para uma demanda crescente para aperfeiçoar economia de combustível e reduzir emissões em veículos de hoje em dia. Estas condições de regulamentação têm que ser equilibradas com as demandas de um consumidor para alta performance e rápida resposta para um veículo.
[003] Um regulador de pressão de gás de exaustão é utilizado em muitos tipos de motores para criar uma pressão de retorno no sistema de gás de exaustão, por exemplo, de maneira a aperfeiçoar a força de frenagem de um motor de combustão interna de quatro tempos ou dois tempos (cursos de motor). Em adição, a pressão de retorno a partir de um regulador de pressão de gás de exaustão pode ser utilizada para aumentar a quantidade de gás re-circulado para o lateral de entrada (admissão), assim chamado gás de EGR. Em adição, a pressão de retorno pode ser utilizada para aquecimento do motor mais rapidamente quando dando partida. Um regulador de pressão de gás de exaustão é normalmente localizado à jusante de um sistema de turbocharging de maneira a não se ter efeito adverso sobre a eficiência.
[004] Um regulador de pressão de gás de exaustão, por exemplo, uma aba de borboleta, pode trabalhar juntamente com um sensor de pressão situado entre uma turbina de um turbo e referida aba de borboleta. O problema de hoje em dia é o de que não é possível determinar se é a aba ou o sensor de pressão que é a fonte de uma eventual falha. Por exemplo, se o sensor de pressão exibe uma baixa pressão defeituosa, então o sistema quer fechar a aba de borboleta ainda mais, o que pode resultar em severos danos ao motor.
[005] É um objetivo da invenção proporcionar um método de diagnóstico aperfeiçoado de um regulador de pressão de gás de exaustão.
[006] Os objetivos invenção são conseguidos pelas características das reivindicações independentes. As outras reivindicações e a descrição apresentam concretizações vantajosas da presente invenção.
[007] Em um primeiro aspecto da presente invenção é proporcionado um método de diagnóstico para um regulador de pressão de exaustão proporcionado em um sistema de exaustão conectado para um motor de combustão interna com turbocompressor, compreendendo as etapas de: demanda de freio motor; mensuração de uma pressão de retorno no sistema de exaustão por um sensor de pressão de retorno quando de demanda de freio motor; mensuração da pressão de impulsão por um sensor de pressão de impulsão quando de demanda de freio motor; comparação da pressão de retorno mensurada e da pressão de impulsão mensurada com valores de pressão de retorno e de pressão de impulsão armazenados de maneira a determinar se existe um regulador de pressão defeituoso ou um sensor de pressão de retorno defeituoso.
[008] Uma vantagem desta concretização da presente invenção é a de que se irá produzir diagnósticos mais seguros e mais precisos.
[009] Uma outra vantagem da presente invenção é a de que irá ser mais fácil traçar falhas no sistema.
[010] Ainda uma outra vantagem da presente invenção é a de que também se irá minimizar o risco de dano de motor devido para falha sobre o sistema.
[011] Em uma outra concretização da presente invenção, esta adicionalmente compreende a etapa de alarme para um operador se existir um regulador de pressão defeituoso ou um sensor de pressão de retorno defeituoso.
[012] Uma vantagem desta concretização da presente invenção é a de que a falha não somente pode ser traçada durante manutenção do veículo, mas também ativamente alertando o motorista do veículo de que alguma coisa está errada. O motorista pode tomar suas próprias decisões sobre o que fazer, por exemplo, desligamento do motor. A decisão de desligamento do motor pode também ser automaticamente desempenhada dependendo da severidade do problema.
[013] Em ainda uma outra concretização da presente invenção, referido sensor de pressão de retorno está defeituoso se a pressão de retorno mensurada estiver abaixo de um valor pré-determinado e a pressão de retorno mensurada estiver abaixo de um valor pré-determinado.
[014] Em ainda uma outra concretização da presente invenção, referido regulador de pressão de retorno está defeituoso se a pressão de retorno mensurada estiver abaixo de um valor pré-determinado e a pressão de impulsão de pressão mensurada estiver acima de um valor pré-determinado.
[015] Em ainda uma outra concretização da presente invenção, referido sensor de pressão de retorno está defeituoso se a pressão de retorno mensurada estiver acima de um valor pré-determinado e a pressão de impulsão mensurada estiver acima de um valor pré-determinado.
[016] Em ainda uma outra concretização da presente invenção, referido regulador de pressão está defeituoso se a pressão de retorno mensurada estiver acima de um valor pré- determinado e a pressão de impulsão mensurada estiver abaixo de um valor pré-determinado.
[017] As vantagens das concretizações exemplificativas anteriormente mencionadas são as de que diferentes razões de falha podem ser separadas por comparação de pressão de retorno detectada e pressão de impulsão detectada.
[018] Em um outro aspecto da presente invenção, é proporcionado um aparelho de diagnóstico para um regulador de pressão de exaustão proporcionado em um sistema de exaustão conectado para um motor de combustão interna com turbocompressor, compreendendo: recurso para demanda de freio motor; recurso para mensuração de uma pressão de retorno no sistema de exaustão por um sensor de pressão de retorno quando de demanda de freio motor; recurso para mensuração da pressão de impulsão por um sensor de pressão de impulsão quando de demanda de freio motor; recurso para comparação da pressão de retorno mensurada e da pressão de impulsão mensurada com valores de pressão de retorno e de pressão de impulsão armazenados de maneira a determinar se existe um regulador de pressão defeituoso ou um sensor de pressão de retorno defeituoso.
[019] A presente invenção juntamente com o anteriormente mencionado e outros objetivos e vantagens pode ser mais bem compreendida a partir da descrição detalhada a seguir das concretizações, mas não restrita para as concretizações, em que é mostrado esquematicamente: Figura 1 uma primeira concretização de um sistema regulador de pressão de gás de exaustão em concordância com a presente invenção.
[020] Nos desenhos, elementos iguais ou similares são referenciados por iguais numerais de referência. Os desenhos são meramente representações esquemáticas, não intencionadas para retratar parâmetros específicos da presente invenção. Além do mais, os desenhos são intencionados para representar somente concretizações típicas da presente invenção e, consequentemente, não deveriam ser considerados como limitantes do escopo da presente invenção.
[021] A Figura 1 ilustra uma concretização exemplificativa de um sistema regulador de pressão de gás de exaustão (100) em concordância com a presente invenção. Referido sistema (100) compreendendo um motor de combustão interna (120), um sensor de pressão de impulsão (110), um sensor de pressão de retorno (130), um regulador de pressão (140), um circuito de Recirculação de Gás de Exaustão (Exhaust Gás Recirculation) (EGR) (150), um Conversor Catalítico Seletivo (Selective Catalytic Reaction) (SCR) (160). O sensor de pressão de impulsão (110) mensura pressão de impulsão a partir de um turbocompressor no tubo de distribuição de entrada (de admissão). O turbocompressor pode ser uma unidade turboúnica, uma unidade turbo de dois estágios (em séria ou em paralelo), uma Turbina de Geometria Variável (Variable Geometry Turbine) (VGT) ou uma unidade de turbo composto ou combinações destas unidades. O motor de combustão interna pode ser um motor a diesel trabalhando sozinho ou em combinação com outras fontes de energia, tais como motores elétricos, isto é, tecnologia híbrida.
[022] O sensor de pressão de retorno (130) mensura a pressão de retorno no sistema de exaustão entre o regulador de pressão (140) e a unidade turbo. Uma localização alternativa do sensor de pressão de retorno (130) pode ser à montante da turbina, por exemplo, no tubo de distribuição de exaustão. O regulador de pressão (140) pode ser uma aba de borboleta como indicado na Figura 1 ou outro recurso para ajustamento da passagem de fluxo de gases de exaustão a partir do motor. Tal recurso pode ser uma parede de deslizamento, um pistão de movimentação, etc. O recurso para ajustamento da passagem de fluxo pode ser feito por um motor elétrico ou pressão de fluido tal como óleo ou ar comprimido.
[023] À j usante do regulador de pressão de retorno podem ser dispostos sistemas de pós-tratamento de gás de exaustão, tais como catalisadores de oxidação de diesel (Diesel oxidation catalyst) (DOC), filtro de particulado de diesel (Diesel particulate filter) (DPF), Conversor Catalítico Seletivo (Selective Catalytic Reaction) (SCR) e um Catalisador de Limpeza (Clean Up Catalyst).
[024] Um circuito de EGR (150) com uma de válvula EGR(não ilustrada) pode ser proporcionado entre o regulador de pressão de exaustão (140) e o tubo de distribuição de entrada em concordância com maneira bem conhecida.
[025] Se o sensor de pressão de retorno (130) mensurar uma pressão excessivamente baixa, isto é, abaixo de um valor pré-determinado que depende da configuração de pós- tratamento e de condições de motor, tais como carga de motor que pode estar na faixa de 0 kPaaté 50 kPa ou uma pressão que se iguala a zero, então o tipo de falha é a de que o regulador de pressão (140) está aberto (independentemente da posição mecânica efetiva).
[026] Uma primeira causa possível pode ser a de que o regulador de pressão (140) está preso em uma posição aberta ou uma posição semi-aberta quando freio motor é demandado. Posição aberta irá significar baixa pressão de retorno sensoriada pelo sensor de pressão de retorno (130). Não existe nenhuma mensuração de posição de aba física disponível.
[027] Uma segunda causa possível pode ser a de que o sensor de retorno de pressão (130) está entupido ou apresenta uma falha elétrica que irá ser detectada pelo sistema como Circuito Aberto (Open Circuit) (OC) ou Curto Circuito Alto (Short Circuit High) (SCH).
[028] Um sensor de pressão entupido irá significar uma pressão de retorno mensurada que é excessivamente baixa, que pode estar na faixa de 0 kPaaté 50 kPa, que por sua vez irá resultar em pressão mais alta para cilindro de ar até que a pressão máxima venha a ser alcançada. Isto na realidade produz (fornece, acarreta em) pressões de retorno muito altas, que podem resultar em danos de motor. O motorista irá inicialmente ser feliz na medida em que a força de freio irá ser aumentada e irá provavelmente não notificar uma falha, até que o motor venha a quebrar. Para evitar isto, um modo “casa limpa segura” (“safe limp home”) pode ser utilizado, isto é, a aba irá ser controlada em circuito aberto (open loop), desconsiderando o valor de sensor, e uma baixa pressão de retorno irá ser utilizada.
[029] A pressão de impulsão pode ser utilizada para separar entre estas duas falhas. Se a pressão de impulsão é alta, então a aba de borboleta realmente está aberta. Se a pressão de impulsão é baixa, então a aba de borboleta realmente está fechada e o sensor está entupido. Estas pressões de impulsão alta e baixa são muito mais dependentes de sistema.
[030] Referida pressão de impulsão é referida para ser alta, se a mesma está acima de uma faixa de operação normal em área de trabalho monitorada, isto é, área de trabalho monitorada é a área que possui características específicas que é adequada para monitoramento de pressão de impulsão, tal como alto torque demandado e/ou real a partir do motor.
[031] Referida pressão de impulsão é referida para ser baixa, se a mesma está abaixo de uma faixa de operação normal em área de trabalho monitorada, isto é, área de trabalho monitorada é a área que possui características específicas que é adequada para monitoramento de pressão de impulsão, tal como alto torque demandado e/ou real a partir do motor.
[032] O sensor de pressão de retorno pode ser proporcionado entre referido regulador de pressão de exaustão e uma unidade turbo. O sensor de pressão de retorno pode também ser proporcionado em um tubo de distribuição de gás de exaustão à montante de uma unidade turbo.
[033] O sensor de pressão de impulsão pode ser proporcionado no tubo de distribuição de entrada. O sensor de pressão de impulsão pode também ser proporcionado entre um compressor de uma unidade turbo e uma válvula de entrada (de admissão) do motor de combustão interna.
[034] O outro tipo de falha é a de que a pressão de retorno mensurada é excessivamente alta, indicando que o regulador de pressão está preso em uma posição fechada.
[035] Uma primeira causa possível pode ser a de que o sensor de pressão de retorno defeituoso mensura pressão excessivamente alta comparada com uma pressão demandada a partir da função de freio de motor, indicando que o regulador de pressão está fechado, fornecendo (acarretando em) força de freio excessivamente baixa.
[036] A segunda causa possível pode ser a de que a aba está mecanicamente presa em uma posição fechada ou semifechada. Esta falha é a mais importante delas para detectar na medida em que a mesma irá provocar grande risco sobre dano de motor e também sobre o sistema de pós- tratamento.
[037] A pressão de impulsão pode ser utilizada para separação entre estas duas falhas.
[038] Se a pressão de impulsão durante funcionamento de motor está correta (ok), isto é, em área supervisionada definida se mensura pressão de impulsão esperada, então significa que o regulador de pressão está aberto e que o sensor de pressão de retorno mostra um valor incorreto. Isto irá provocar força de frenagem reduzida que talvez não seja tão sério quando a falha seguinte.
[039] Se a pressão de impulsão durante funcionamento de motor está baixa, isto é, em área supervisionada definida se mensura pressão de impulsão mais baixa do que a esperada, então significa que o regulador de pressão realmente está em uma posição fechada ou semifechada.
[040] Se o regulador de pressão está em uma posição semifechada, então isto deveria ser fixado e o motorista deveria ser alertado (notificado) (altas temperaturas, consumo de combustível aumentado, etc). Modo seguro deveria ser utilizado, e irá conduzir para pressão de retorno demandada reduzida, em cerca de 30 % - 50 %, para evitar pressão de retorno de exaustão excessivamente alta que pode danificar o motor.
Claims (12)
1. Método de diagnóstico para um regulador de pressão de exaustão (140) proporcionado em um sistema de exaustão conectado para um motor de combustão interna com turbocompressor (120), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) demandar freio motor; (b) mensurar uma pressão de retorno no sistema de exaustão por um sensor de pressão de retorno (130) quando demandar freio motor; (c) mensurar a pressão de impulsão por um sensor de pressão de impulsão (110) quando demandar freio motor; (d) comparar a pressão de retorno mensurada e a pressão de impulsão mensurada com valores de pressão de retorno e de pressão de impulsão armazenados de maneira a determinar se existe um regulador de pressão (140) defeituoso ou um sensor de pressão de retorno (130) defeituoso.
2. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido método adicionalmente compreende a etapa de: - prover o sensor de pressão de retorno (130) entre referido regulador de pressão de exaustão (140) e uma unidade turbo.
3. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido método adicionalmente compreende a etapa de: - prover o sensor de pressão de retorno (130) em um tubo de distribuição de gás de exaustão à montante de uma unidade turbo.
4. Método, de diagnóstico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido método adicionalmente compreende a etapa de: - prover o sensor de pressão de impulsão (110) no tubo de distribuição de entrada.
5. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido método adicionalmente compreende a etapa de: - prover o sensor de pressão de impulsão (110) entre um compressor de uma unidade turbo e uma válvula de entrada do motor de combustão interna (120).
6. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de: (e) alertar um operador se existir um regulador de pressão (140) ou sensor de pressão de retorno (130) defeituoso.
7. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido sensor de pressão de retorno (130) é defeituoso se a pressão de retorno mensurada está abaixo de um valor pré-determinado e se a pressão de impulsão mensurada está abaixo de um valor pré-determinado.
8. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido regulador de pressão (140) é defeituoso se a pressão de retorno mensurada está abaixo de um valor pré-determinado e se a pressão de impulsão mensurada está acima de um valor pré-determinado.
9. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido sensor de pressão de retorno (130) é defeituoso se a pressão de retorno mensurada está acima de um valor pré-determinado e se a pressão de impulsão mensurada está acima de um valor pré-determinado.
10. Método de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido regulador de pressão (140) é defeituoso se a pressão de retorno mensurada está acima de um valor pré-determinado e se a pressão de impulsão mensurada está abaixo de um valor pré-determinado.
11. Aparelho para realização do método de diagnóstico para um regulador de pressão de exaustão (140) proporcionado em um sistema de exaustão conectado para um motor de combustão interna com turbocompressor (120) conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) recurso para demanda de freio motor; (b) recurso para mensuração de uma pressão de retorno no sistema de exaustão por um sensor de pressão de retorno (130) proporcionado entre referido regulador de pressão de exaustão (140) e uma unidade turbo quando de demanda de freio motor; (c) recurso para mensuração da pressão de impulsão por um sensor de pressão de impulsão (110) proporcionado no tubo de distribuição de entrada quando de demanda de freio motor; (d) recurso para comparação da pressão de retorno mensurada e da pressão de impulsão mensurada com valores de pressão de retorno e de pressão de impulso armazenados de maneira a determinar se existe um regulador de pressão (140) defeituoso ou um sensor de pressão de retorno (130) defeituoso.
12. Aparelho de diagnóstico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende recurso para alarme para um operador se existir um regulador de pressão (140) ou sensor de pressão de retorno (130) defeituoso.
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