IAV do BrasilAutomotive Engineering
Leonardo CostaEngenheiro de Calibração de Motores
Resende, 09 de Junho de 2011
Sistema OBD de Monitoramento de Emissões para Veículos Diesel
SCR com Sensor de NOx vs EGR com Sensor de Lambda
Agenda
� INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE DE NOx• Leis de Emissões para Motores Diesel Pesados
• SCR – Redução Catalítica Seletiva
• EGR – Recirculação dos Gases de Escape
� OBD – SISTEMA DE MONITORAMENTO DE EMISSÕES• Overview
• Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� DIAGNÓSTICO DE DESVIO DE EMISSÕES DE NOx• SCR – Monitoramento de Eficiência de Conversão
• EGR – Monitoramento de Desvio de Lambda
� CONCLUSÕES
Agenda
� INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE DE NOx• Leis de Emissões para Motores Diesel Pesados
• SCR – Redução Catalítica Seletiva
• EGR – Recirculação dos Gases de Escape
� OBD – SISTEMA DE MONITORAMENTO DE EMISSÕES• Overview
• Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� DIAGNÓSTICO DE DESVIO DE EMISSÕES DE NOx• SCR – Monitoramento de Eficiência de Conversão
• EGR – Monitoramento de Desvio de Lambda
� CONCLUSÕES
Leis de Emissões para MotoresDiesel Pesados
� NOx (Óxidos de Nitrogênio)• Resultado da combustão• Gases Poluentes• Responsável por formar o SMOG• Prejudicial ao sistema imunológico
� Novas Leis de Emissões• No Brasil em 2012 => PROCONVE P7• 60% de redução no limite de NOx: 5g/kWh => 2g/kWh• Necessidade de pós-tratamento• Tecnologias disseminadas: Sistemas SCR e EGR
SCR – Redução Catalítica Seletiva
NOx
NH3
N2 + H2O
SCR – Redução Catalítica Seletiva
VARIÁVEL CONTROLADAEficiência de Conversão =>
Quantidade de Líquido Reagente
EGR – Recirculação dos Gases de Escape
GasesInertes
Concentraçãode Oxigênio
EGR – Recirculação dos Gases de Escape
EGR – Recirculação dos Gases de Escape
VARIÁVEL CONTROLADAMassa de Ar Puro Admitido ou Valor
de Lambda no Gás de Escape => Massa de Gás de Escape
Recirculado
VANTAGENS• Não necessita de
líquido reagente• Menor complexidade
de aplicação
DESVANTAGENS• Aumento de emissões
de material particulado• Redução da eficiência
da combustão• Aumento de rejeição
térmica do motor
Comparação – SCR vs EGR
VANTAGENS• Alta taxa de conversão
de NOx => até 90%• Otimização de consumo
de combustível
DESVANTAGENS• Complexidade de
aplicação• Necessidade de
líquido reagente• Risco de redução de
torque sem ARLA32
SCR EGR
VANTAGENS• Não necessita de
líquido reagente• Menor complexidade
de aplicação
DESVANTAGENS• Aumento de emissões
de material particulado• Reduz a eficiência da
combustão• Aumento de rejeição
térmica do motor
Comparação – SCR vs EGR
VANTAGENS• Alta taxa de conversão
de NOx => até 90%• Otimização de consumo
de combustível
DESVANTAGENS• Montado de forma
independente• Complexidade de
aplicação• Custos com líquido
reagente
SCR EGR
DESVANTAGEM COMUM:Sistemas de pós-tratamento são
susceptíveis à fraudesPARA EVITAR FRAUDES:
A aplicação do sistema OBD tornou-se OBRIGATÓRIA
Agenda
� INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE DE NOx• Leis de Emissões para Motores Diesel Pesados
• SCR – Redução Catalítica Seletiva
• EGR – Recirculação dos Gases de Escape
� OBD – SISTEMA DE MONITORAMENTO DE EMISSÕES• Overview
• Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� DIAGNÓSTICO DE DESVIO DE EMISSÕES DE NOx• SCR – Monitoramento de Eficiência de Conversão
• EGR – Monitoramento de Desvio de Lambda
� CONCLUSÕES
OverviewOBD – Diagnóstico Embarcado
• Objetivo: GARANTIR QUE OS NÍVEIS DE EMISSÕES NO QUAL O VEÍCULO FOI HOMOLOGADO SEJAM MANTIDOS DURANTE TODA SUA VIDA ÚTIL!
• Lâmpada de Aviso no painel (MIL)
• Armazenamento da falhapor 400 dias para futurainspeção
• Limitador de torque emcaso de negligência
• Como: MONITORAMENTO DOS SISTEMAS QUE AFETAM EMISSÕES DE NOx
• Atuar em Caso de Aumento de Emissões:
Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� Ativação do sistema OBD:• Limites para emissões de NOx do sistemas OBD proposto para o Brasil:
• Faixa de Tolerância paradetecção: 1,5g/kWh.
• Falha média: MIL acesa, falha armazenada, limitadorde torque após 48 horas de operação.
• Falha grave: MIL acesa, falha armazenada, limitadorde torque instantâneo.
• Limitador de torque: até 16t => 75%, acima de 16t => 60%� Desativação do sistema OBD:
• MIL apagada, após 3 ciclos ou 24 horas de operação após correção da falha.• Limitador de torque desativado com motor em marcha lenta e sem carga.
Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� Condições de operação do sistema OBD, monitoramento sempre ativo:
• Altitude inferior à 1600 metros; • Temperatura ambiente entre -7ºC e 35ºC;
• Temperatura do motor acima de 70ºC; • Nível de combustível acima de 20%;
• Sistema de tomada de potência desativo; • Limp-home desativo;
� Homologação do sistema OBD:
• Independente da homologação de emissõesdo motor;
1º - Comprovar falhas e emissões no ETC;
2º - Pré-Condicionamento e Ensaio de Demonstração;
3º - 3 ciclos ESC curtos (metade do tempo);
4º - Lâmpada MIL no 4º ciclo de condução.
Agenda
� INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE DE NOx• Leis de Emissões para Motores Diesel Pesados
• SCR – Redução Catalítica Seletiva
• EGR – Recirculação dos Gases de Escape
� OBD – SISTEMA DE MONITORAMENTO DE EMISSÕES• Overview
• Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� DIAGNÓSTICO DE DESVIO DE EMISSÕES DE NOx• SCR – Monitoramento de Eficiência de Conversão
• EGR – Monitoramento de Desvio de Lambda
� CONCLUSÕES
SCR – Monitoramento de Eficiênciade Conversão
Monitoramento DIRETO através do sensor de NOx
SCR – Monitoramento de Eficiênciade Conversão
Eficiência de Conversão de NOx =
Fluxo de NOx Depoisdo Catalisador
Fluxo de NOx Antes do Catalisador
SCR – Monitoramento de Eficiênciade Conversão
Eficiência Medida =
Fluxo de NOx MedidoDepois do Catalisador
Fluxo de NOx EstimadoAntes do Catalisador
PPM => g/hSinal
SCR – Monitoramento de Eficiênciade Conversão
Eficiência Limite =
Fluxo de NOx EstimadoAntes do Catalisador
Fluxo de NOx EstimadoAntes do Catalisador
Mínimo Fator de Conversão do CatalisadorX
1. 3,5g/kWh2. 7,0g/kWh
SCR – Monitoramento de Eficiênciade Conversão
Monitoramento DIRETO através do sensor de NOx
<
EGR – Monitoramento de Desvio de Lambda
>
Monitoramento INDIRETO através do sensor de Lambda
1. 3,5g/kWh2. 7,0g/kWh
Agenda
� INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE DE NOx• Leis de Emissões para Motores Diesel Pesados
• SCR – Redução Catalítica Seletiva
• EGR – Recirculação dos Gases de Escape
� OBD – SISTEMA DE MONITORAMENTO DE EMISSÕES• Overview
• Especificações – OBD Diesel Heavy Duty
� DIAGNÓSTICO DE DESVIO DE EMISSÕES DE NOx• SCR – Monitoramento de Eficiência de Conversão
• EGR – Monitoramento de Desvio de Lambda
� CONCLUSÕES
Conclusões
� Novo processo de calibração• OBD não se restringe apenas em inserir um valor de limite de emissões• Cooperação entre engenharias de software e de aplicação
� Calibração do sistema OBD• Emissões – 13 pontos do ciclo ESC finalizados e ciclo ETC avançado• Diagnose – Detecção de falhas elétricas e plausibilidade de sinal
� A eletrônica vem apresentando importância cada vez maior para garantir veículos menos poluentes, mais eficientes e AMIGÁVEIS
� 2 cenários distintos em relação aos sistemas de pós-tratamento
� Para SCR• Sensor de NOx obrigatório (única alternativa confiável)• Monitoramento DIRETO através do cálculo de eficiência de conversão de NOx
� Para EGR• Não obrigatório sensor de escape, porém o sensor de lambda é muito confiável• Monitoramento INDIRETO através do cálculo de desvio de lambda
LEONARDO COSTAPowertrain Mechatronics, Diesel Engines
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