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    排放 控制 诊断 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200810009714.3

    申请日:

    2008.01.29

    公开号:

    CN101235741A

    公开日:

    2008.08.06

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01N 11/00申请日:20080129|||公开
    IPC分类号: F01N11/00; F01N3/24; F02M25/07; F02D43/00 主分类号: F01N11/00
    申请人: 福特环球技术公司
    发明人: 艾米尔·G·塞尔班; 米切尔·J·范·纽斯塔特
    地址: 美国密执安迪尔伯恩
    优先权: 2007.1.31 US 60/887,532
    专利代理机构: 上海新天专利代理有限公司 代理人: 衷诚宣
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200810009714.3

    授权公告号:

    101235741B||||||

    法律状态公告日:

    2012.01.04|||2010.04.14|||2008.08.06

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种诊断内燃发动机的排放控制系统的方法,该方法包括在排放控制系统性能劣化期间,动态地识别排放控制系统的多个工况之间的关系;及将该关系关联于排放控制系统的多个性能劣化潜在来源,以在所述多个潜在来源中识别至少一个性能劣化来源。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种诊断内燃发动机的排放控制系统的方法,其特征在于,包括:
    在排放控制系统性能劣化期间,动态地识别所述排放控制系统的多个工况之间的关系;及
    将所述关系关联于所述排放控制系统的多个性能劣化潜在来源,以在所述多个潜在来源中识别至少一个性能劣化来源。

    2.  如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述识别关系还包括识别喷射系统下游检测到的温度工况与氮氧化物浓度工况之间的第一关系,及基于所述第一关系确定所述喷射系统是否是性能劣化来源。

    3.  如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述识别关系还包括识别选择性催化还原催化剂下游检测到的氨浓度工况与氮氧化物浓度工况之间的第二关系,及基于所述第二关系确定所述选择性催化还原催化剂是否是性能劣化来源。

    4.  如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述识别关系还包括识别所述喷射系统下游检测到的温度工况、所述选择性催化还原催化剂下游检测到的氨浓度工况,及氮氧化物浓度工况之间的第三关系,以及基于所述第三关系确定还原剂是否是性能劣化来源。

    5.  一种操作具有排放控制系统的内燃发动机的方法,其特征在于,包括:
    确定排放控制系统性能劣化;
    顺序地诊断多个性能劣化潜在来源,其中对所述多个潜在来源中的每个确定检测到的工况的不同组合;及
    基于与识别出的性能劣化来源对应的所述检测到的工况的组合,从所述多个潜在来源中识别至少一个性能劣化来源。

    6.  如权利要求5所述的方法,其特征在于,还包括在所述确定性能劣化之前启用尿素性能检测,其中当发动机在预定限制内运行时,启用所述尿素性能检测。

    7.  如权利要求5所述的方法,其特征在于,还包括在发动机稳态工况期间,在顺序地诊断多个潜在来源之前调节还原剂的喷射。

    8.  如权利要求5所述的方法,其特征在于,还包括顺序地诊断喷射系统、选择性催化还原催化剂,及还原剂。

    9.  如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述顺序地诊断多个潜在来源包括基于所确定的温度工况和氮氧化物浓度工况的组合,诊断喷射系统。

    10.  如权利要求9所述的方法,其特征在于,在所述温度工况不是温度下降,且所述氮氧化物浓度工况是高于或等于阈值氮氧化物浓度的氮氧化物浓度时,所述性能劣化来源包括所述喷射系统。

    11.  如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述顺序地诊断多个潜在来源包括诊断选择性催化还原催化剂,其中包括确定氨浓度工况和氮氧化物浓度工况的组合。

    12.  如权利要求11所述的方法,其特征在于,在所述氨浓度工况是高于或等于阈值氨浓度的氨浓度,且所述氮氧化物浓度工况是高于或等于阈值氮氧化物浓度的氮氧化物浓度时,所述性能劣化来源包括所述选择性催化还原催化剂。

    13.  如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述顺序地诊断多个潜在来源包括诊断还原剂,其中包括确定温度工况、氨浓度工况和氮氧化物浓度工况的组合。

    14.  如权利要求13所述的方法,其特征在于,在所述温度工况是温度下降,所述氨浓度工况是低于阈值氨浓度的氨浓度,且所述氮氧化物浓度工况是低于阈值氮氧化物浓度的氮氧化物浓度时,所述性能劣化来源包括所述还原剂。

    15.  一种装置,其特征在于,包括:
    内燃发动机;
    排放控制装置,所述排放控制装置包括用于控制来自所述发动机的排放的催化剂;
    喷射系统,所述喷射系统包括配置为选择性地向所述排放控制装置供给还原剂的喷射器;
    位于所述排放控制装置下游的氮氧化物传感器;
    位于所述排放控制装置下游的氨传感器;
    温度传感器,所述温度传感器流体连通地位于所述喷射器与所述排放控制装置之间;
    控制器,所述控制器配置为:
    确定排放控制装置性能劣化;
    基于来自所述氮氧化物传感器及所述氨传感器和所述温度传感器中的至少一个的反馈,动态地识别关系;及
    将所述关系关联于多个性能劣化潜在来源,以在所述多个潜在来源中识别至少一个性能劣化来源。

    16.  如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述控制器还配置为发送对应于所述性能劣化来源的信号。

    17.  如权利要求16所述的装置,其特征在于,所述控制器还配置为基于所述信号,促使指示灯发光。

    18.  如权利要求16所述的装置,其特征在于,所述控制器还配置为基于所述信号,调节排气再循环的循环及点火正时中的至少一个。

    说明书

    说明书排放控制诊断系统及方法
    技术领域
    本发明涉及汽车排放控制诊断系统及方法的领域。
    背景技术
    选择性催化还原(SCR)系统被用于减少汽车的排放。然而,SCR系统的性能劣化可能涉及多种来源。例如,喷射系统、SCR催化剂,及还原剂性能以及各种其他潜在来源都可能成为性能劣化的根本原因。
    一种识别性能劣化潜在来源的方法是确定排放控制系统性能劣化,从而对系统执行检查以进行诊断。然而,在某些工况下,如在偏远地区行驶时,可能不方便对系统进行机械诊断。此外,希望将性能劣化的潜在来源隔离在排放控制系统内,以便在汽车运行时各种其他策略仍然可用于控制排放。
    发明内容
    在一种方法中,可以使用这样的方法:考虑并关联多个来源中的每个,以识别是多个性能劣化潜在来源中的哪个至少部分地使基于尿素的NOx还原系统输出劣化。在另一种方法中,提供一种操作具有排放控制系统的内燃发动机的方法。该方法包括在排放控制系统性能劣化期间,动态地识别排放控制系统的多个工况之间的关系;及将该关系关联于排放控制系统的一个或多个性能劣化潜在来源。作为补充或替代,该方法可以基于所述关系从多个所述性能劣化潜在来源中识别一个或多个性能劣化来源。以此方式,即使每个潜在来源都可能造成性能劣化,也可以在多个潜在来源中准确识别性能劣化来源。
    在又一种方法中,可以使用一种诊断排放控制系统的方法,该方法包括:识别排放控制系统性能劣化;调节还原剂喷射;确定排放控制系统的一个或多个工况;及基于所述工况顺序地识别一个或多个性能劣化来源。
    附图说明
    图1示出内燃发动机及发动机控制系统的示例实施例;
    图2示出排放控制诊断系统的示例实施例;
    图3是诊断排放控制系统的方法的示例实施例的流程图;
    图4示出排放控制系统性能劣化的多个根本原因工况的示例实施例;及
    图5是诊断排放控制系统的方法的另一个示例实施例的流程图。
    具体实施方式
    现参考图1,示出包括多个燃烧室并由电子发动机控制器12控制的直喷式内燃发动机10。发动机10的燃烧室30包括燃烧室壁32,活塞36位于其中并连接到曲轴40。在一个示例中,活塞36包括凹坑或凹槽(未示出)以形成具有选择的空燃进气分层化水平或均质化水平?;蛘?,也可以使用盘形活塞。
    燃烧室30如图所示通过进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。燃料喷射器66如图所示直接连接到燃烧室30,用于按照由常规电子驱动器68从控制器12接收的脉冲宽度信号fpw的比例向其中直接供给液态燃料。向包括燃料箱、燃料泵及燃料导管的燃料系统(未示出)提供燃料。在某些实施例中,发动机10可以包括多个燃烧室,每个燃烧室都可以具有多个进气门和/或排气门。
    进气门52可以由控制器12通过电动气门执行器(EVA)51控制。类似地,排气门54可以由控制器12通过EVA 53控制。在某些工况期间,控制器12可以改变向执行器51和53提供的信号,以控制相应的进气门和排气门的开启和关闭。进气门52和排气门54的位置分别可以由气门位置传感器55和57确定。在可选实施例中,进气门和排气门中的一个或多个可以由一个或多个凸轮驱动,并可以使用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。例如,燃烧室30可以选择地包括通过电动气门驱动控制的进气门及通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气门。
    进气歧管42可以包括具有节流阀片64的节气门62。在该具体示例中,节流阀片64的位置可以通过向与节气门62配套的电动机或致动器提供的信号由控制器12改变,这一配置通常称为电子节气门控制(ETC)。以此方式,连同其他发动机气缸一道,节气门62可用于改变向燃烧室30提供的进气??梢酝ü谄盼恢眯藕臫P向控制器12提供节流板64的位置。进气歧管42可以包括空气质量流量传感器120和/或歧管空气压力传感器122,用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
    控制器12启动燃料喷射器66,以便形成具有期望空燃比的混合气??刂破?2控制由燃料喷射器66供给的燃料量,以便选择燃烧室30中的混合气空燃比,使其基本上处于(或接近)化学计量空燃比、比化学计量空燃比浓,或比化学计量空燃比稀。此外,控制器12配置为启动燃料喷射器,以便在一个循环期间执行多次燃料喷射。
    排气歧管气体传感器126如图所示连接到催化转化器70上游的排气歧管48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何适合的传感器,如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO传感器、HEGO(加热型EGO)传感器、NOx传感器、HC传感器,或CO传感器。
    催化转化器70如图所示与排气歧管48连通。在某些实施例中,催化转化器70可以是柴油氧化催化剂。排放控制诊断系统74如图所示与催化转化器70连通??刂破?2配置为控制排放控制系统。该特征将在下文中详述。
    控制器12如图1所示为常规微计算机,其中包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的电子存储媒体,在该具体示例中如图所示为只读存储器芯片(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、?;畲娲⑵?KAM)110,及常规数据总线。
    除上述信号之外,控制器12如图所示还接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号,包括:来自连接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自连接到曲轴40并可给出发动机转速的指示(RPM)的霍尔效应传感器118的齿面点火传感器信号(PIP);来自节气门位置传感器120的节气门位置TP;及来自传感器122的歧管绝对压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可由控制器12以常规方式通过信号PIP生成,而歧管绝对压力信号MAP可提供发动机负荷的指示。
    取决于工况,可以在发动机10中进行各种类型的燃烧。虽然图1示出了压缩点火发动机,但应理解,下文中所述的实施例可以用在任何适合的发动机中,包括但不限于、压缩点火柴油发动机、压缩点火汽油发动机、火花点火发动机、直喷式发动机,或进气道喷射式发动机等。此外,可以使用各种燃料和/或混合燃料,如汽油、柴油、氢气、乙醇、甲醇,和/或这些燃料的组合。
    图2详细示出发动机10的排放控制诊断系统74的示例的示意图。总的来说,本文中所述的组件可用于监视排放控制系统的性能,并根据需要进一步识别性能劣化潜在来源。排放控制诊断系统如图所示在如柴油氧化催化剂这样的催化转化器70(图1所示)上游的位置处连接到排气系统202。此外,排放控制诊断系统总体上包括SCR催化剂204、喷射系统206,及诊断系统208。另外,排放控制诊断系统可以包括柴油微粒过滤器(未示出)。
    SCR催化剂204可以使用还原剂以有助于来自发动机10的排气中的NOx的还原。在某些实施例中,还原剂可以是液态尿素。特别是,来自排气系统中的NOx与SCR催化剂中的尿素反应可以形成更加环保的排放到大气中的产物,如氮、二氧化碳及水。某些示例SCR反应如下所述。
    首先,添加到排气系统202中的尿素会按下述反应分解为氨:
    CO(NH2)2->NH3+HNCO
    HNCO+H2O->NH3+CO2
    排放控制系统性能劣化接下来氨可以根据各种不同的反应路径和SCR催化剂中的NOx反应,反应路径包括但不限于一个或多个下述反应:
    4NO+4NH3+O2->4N2+6H2O
    2NO2+4NH3+O2->3N2+6H2O
    6NO2+8NH3->7N2+12H2O
    NO+NO2+2NH3->2N2+3H2O
    希望能够将一定量的尿素引入排气系统中,该量一般可以通过上述NOx还原反应的化学配比,或存储在控制器12中的查找表得到。特别是,引入排气系统202中的尿素的量可以基于来自一个或多个传感器的信息。例如,来自传感器,如图1所示的排气歧管传感器126的输出信号可以指示排气中的NOx量。因此,控制器12可以在需要喷射一定量的尿素以基本上消耗完尿素并转化大部分的NOx时,相应地促使喷射系统206引入一定量的尿素到排气系统中。此外,可以选择将最低转化效率定义为可接受的排放控制系统性能,以便从排气中基本上去除NOx。例如,预定最低转化效率可以用作阈值,在NOx的转化低于预定转化效率时可指示排放控制系统性能劣化。
    喷射系统206可以存储还原剂和/或向SCR催化剂供给还原剂。在某些实施例中,喷射系统可以包括存储有液态尿素的还原剂存储装置210。此外,喷射系统可以包括用于向排气系统供给尿素的附加组件,例如供给泵214、还原剂阀212,及喷嘴216。在某些工况下,还原剂阀可以配置为有助于用供给泵将来自还原剂存储装置的一定量的尿素通过喷嘴传输进入与SCR催化剂连接的排气系统。例如,控制器12可以促使按对应于由传感器126(未在图2中示出)检测到的离开发动机10的NOx的量喷射一定量的尿素,以便基本上消耗完尿素并还原排气中的NOx。然而,在其他工况下,可以调节所喷射的尿素的量,使其不同于为基本上消耗完尿素并还原NOx而确定的尿素量。特别是,可以调节尿素的量以诊断排放控制系统的性能,如下文详述。
    诊断系统208可以监视排放控制系统的性能并识别一个或多个性能劣化的潜在来源。特别是,控制器12可以监视排放控制系统的性能,以便在可以基于各种工况确定性能时指示性能劣化。因此,诊断系统可以包括一个或多个与控制器通信的传感器,以检测排放控制系统的各种工况。在某些实施例中,诊断系统可以包括温度传感器218、NOx传感器220及氨传感器222,然而各种其他传感器、装置或其组合也可以向控制器提供反馈。例如,温度传感器218可以流体连通地位于喷嘴下游,而在喷嘴处将尿素引入排气系统。此外,NOx传感器220和氨传感器222可以位于SCR催化剂的下游,以确定SCR催化剂处的排气中的各种成分的浓度。本文中所述的示例传感器可用于确定排放控制系统性能劣化,和/或识别下文中详述的性能劣化潜在来源。
    在某些工况下,诊断系统可以指示SCR催化剂的可接受的性能。在某些实施例中,可以使用氨传感器和/或NOx传感器来确定可接受的性能。例如,引入排气系统中的尿素分解所产生的氨基本上可以还原进入SCR催化剂的NOx。作为替代或补充,引入排气系统中的尿素可以分解为氨,从而吸附在SCR催化剂中的氨基本上可以由进入SCR催化剂的NOx消耗完。因此,NOx传感器和/或氨传感器可以指示离开SCR催化剂的NOx和/或氨的浓度水平较低。以此方式,控制器可以基于由本文中所述的各种组件检测到的各种工况,监视排放控制系统的性能。
    然而,在某些其他工况下,诊断系统可以指示SCR催化剂的性能劣化。在某些实施例中,排放控制系统的转化效率可能低于预定的最低转化效率。作为替换或补充,NOx浓度和/或氨浓度可能高于预定的可允许的排放水平。例如,在SCR催化剂中吸附的氨的量可能不足以基本上还原进入SCR的NOx,从而NOx传感器指示NOx的浓度高于预定的可允许的离开SCR催化剂的NOx浓度水平。在另一个示例中,氨可能不能由排气流中的NOx基本上消耗完,从而会在SCR催化剂的排气中检测到高浓度的氨。以此方式,诊断系统可以指示SCR催化剂的性能劣化。
    可以促使诊断系统识别上述的性能劣化潜在来源。在某些实施例中,性能劣化潜在来源可以包括喷射系统、SCR催化剂、还原剂性能、各种其他来源,或这些来源的某种组合。特别是,各种工况,如温度、NOx浓度、氨浓度等可以传达与性能劣化潜在来源关联的信息。此外,可以同时检测各种工况,以便识别性能劣化来源。作为一个示例,离开SCR催化剂的NOx浓度较高,同时SCR出口处的氨浓度较高,则可以指示SCR催化剂是排放控制系统的性能劣化来源。因此,诊断系统可以检测与排放控制系统的潜在问题关联的工况之间的关系。以此方式,可以同时监视并隔离各种工况,对每个潜在来源进行评估,以识别性能劣化的根本原因。如下文详述,一种方法可以监视排放控制系统的各种工况,并顺序地确定工况之间的关系,以基于同时检测的工况来识别排放控制系统的一个或多个性能劣化来源。
    图3示出诊断排放控制装置的性能劣化的示例方法的流程图300。特别是,本文中所述的方法可以识别性能劣化潜在来源。具体来说,可以将各种工况之间的关系顺序地关联于排放控制系统的一个或多个性能劣化潜在来源,如参考图4和图5进一步详述。
    开始于步骤310,诊断系统识别性能劣化。特别是,控制器可以确定排放控制系统性能劣化。如上所述,可以使用转化效率、NOx浓度、氨浓度、各种其他工况,或这些工况的某种组合来确定性能。在某些工况下,控制器可以识别排放控制系统性能劣化。因此,可以向控制器发送输出信号,指示排放控制系统性能劣化。
    因此,在步骤320,可以促使控制器诊断排放控制系统性能劣化。特别是,排放控制系统性能劣化可以促使控制器识别一个或多个性能劣化潜在来源。具体来说,可以将排放控制系统的各种工况之间的关系关联于一个或多个性能劣化潜在来源,以便识别根本原因。
    排放控制系统的各种工况都可能造成性能劣化,如参考图4详述。在某些实施例中,性能劣化来源可以是喷射系统,如下文参考图4A详述。例如,喷射器可能堵塞,从而使引入排气系统中的尿素的量减少。在另一个示例中,控制器和喷射系统之间的通信故障会阻止或减少尿素喷射。在另一个实施例中,性能劣化来源可能是损坏或劣化的SCR催化剂,如下文中参考图4B详述。在又一个实施例中,性能劣化来源可能是存储在还原剂存储装置中的流体的还原剂性能较差,如参考图4C详述。例如,可以将可稀释还原剂的物质,如水引入还原剂存储装置,而不是引入还原剂,如尿素。此外,性能劣化潜在来源可以关联于各种工况去识别根本原因。
    在某些实施例中,可以促使喷射系统调节进入排气系统的尿素的量,以便监视排放控制系统的响应。因此,控制器可以和一个或多个传感器通信,以响应于喷射调节检测各种工况,从而来自各种传感器的反馈可以用于识别一个或多个性能劣化潜在来源。此外,控制器可以顺序地接收来自多个传感器的反馈,从而可以基于同时检测的工况确定各种工况之间的关系。以此方式,控制器可以基于与一个或多个性能劣化来源关联的反馈顺序地确定关系,以识别一个或多个性能劣化来源。
    在一个实施例中,可以由传感器检测工况,以便确定是否可以将潜在来源识别为性能劣化来源。例如,温度传感器218可以检测温度工况,从而将喷射系统可以识别为性能劣化来源,或不识别为性能劣化来源?;诶醋源衅鞯姆蠢?,控制器接下来可以接收来自另一个传感器的反馈,从而可以确定是否可以将另一个性能劣化来源识别为性能劣化来源。例如,氨传感器222可以检测SCR催化剂出口处的氨浓度,从而识别SCR催化剂是或不是性能劣化潜在来源。此外,基于由多个传感器,如温度传感器和/或氨传感器检测到的反馈,控制器可以区别于各种其他性能劣化潜在来源,将喷射系统和/或SCR催化剂顺序地识别为性能劣化来源,从而可以将各种其他潜在来源,如还原剂性能或这些来源的组合进一步识别为性能劣化潜在来源,或不识别为性能劣化潜在来源。以此方式,排放控制诊断系统可以有系统地确定性能劣化的根本原因,如下文中参考图5详述。
    在一个实施例中,温度传感器218可用于确定喷射系统是否是性能劣化潜在来源。在某些工况下,喷嘴与SCR催化剂之间的排气系统的温度可能响应于尿素喷射而至少暂时地下降。例如,向排气系统供给的尿素可能造成温度下降。然而,在其他工况下,温度传感器可能未在调节尿素喷射之后检测到温度下降。例如,在损坏的喷射器不按控制器的指令供给尿素喷射时,可能检测不到温度下降。因此,温度传感器可以用于监视对尿素喷射的响应。以此方式,如果在喷射量改变之后未检测到喷嘴下游的排气系统的温度下降,则可以将喷射系统识别为排放控制系统性能劣化的根本原因。
    在另一个实施例中,如果不能将喷射系统识别为性能劣化来源,则可以使用氨传感器222来确定SCR催化剂是否是潜在来源。例如,可以促使喷射系统调节进入排气系统中的喷射量,从而温度传感器可以在SCR催化剂上游检测到下降的温度(即,喷射系统功能正常)。然而,氨传感器222可能在SCR催化剂的排气中检测到高浓度水平的氨。例如,SCR催化剂可能损坏,从而氨不被吸附,而是基本上通过SCR催化剂而进入SCR催化剂的排气中。此外,离开SCR催化剂的氨浓度可以至少部分地关联于对还原剂量的调节。以此方式,如果不可接受的氨浓度水平关联于还原剂流量的调节,则可以将SCR催化剂诊断为性能劣化的根本原因。
    在另一个实施例中,如果未将喷射系统和/或SCR催化剂识别为性能劣化来源,则可以将各种其他来源识别为根本原因。例如,在某些工况下,可以将可稀释还原剂的物质引入还原剂存储装置。因此,控制器可以促使喷射系统向排气系统供给可稀释还原剂的物质,因此尽管不将尿素喷射到排气中,但温度传感器可以检测到下降的温度。此外,氨传感器可能未检测到离开SCR催化剂的较高的氨浓度水平。因此,可以将不含氨的物质引入排气系统,以便有助于降低温度传感器处的温度并将离开SCR催化剂的氨保持在较低浓度水平。以此方式,可以将还原剂存储装置中的还原剂的性能诊断为性能劣化的根本原因。如以上实施例所述,方法300可以通过顺序地确定各工况之间的关系,诊断一个或多个性能劣化潜在来源,如参考图5进一步所述。
    在步骤330,可以指示一个或多个性能劣化潜在来源。在某些实施例中,控制器可以对应于由诊断系统确定的根本原因所处的位置,促使指示灯发光。在各种其他实施例中,控制器可以启用各种其他排放控制策略,直到性能劣化的根本原因得以修正。以此方式,排放控制诊断系统可以确定使用适当的策略来补偿排放控制系统的性能劣化,直到根本原因得以修正。例如,控制器可以配置为基于所述信号,调节排气再循环的循环及点火正时中的至少一个。
    图4是排放控制系统的性能劣化潜在来源的实施例的示意图。特别是,下文中所述的实施例示意性地示出响应于引入排气系统中的尿素量的改变所产生的来自各种传感器的反馈,其中如上所述,可以将该反馈关联于一个或多个性能劣化潜在来源。具体来说,图4所示的实施例可以示出各种工况之间的多种关系,这些关系可以关联于排放控制系统的一个或多个性能劣化潜在来源。因此,一个或多个传感器可以在图上用实心标记表示,其中实心标记可以用于在符号上表示不期望的工况,例如不期望的NOx浓度、不期望的氨浓度,或不期望的温度工况。此外,虽然在本文所述的实施例中,NOx传感器220可以指示性能劣化,但可替代NOx浓度的各种工况也可用于指示排放控制系统性能劣化。
    具体参考图4A所示的实施例,来自温度传感器218的反馈可以将喷射系统识别为性能劣化潜在来源。特别是,SCR出口处较高的NOx浓度会触发对还原剂喷射的调节,从而喷嘴下游的温度传感器会检测到不期望的温度工况。例如,温度可能未如所期望的那样在还原剂喷射之后下降。因此,在SCR出口处较高的NOx浓度与温度工况之间,温度不响应于对还原剂喷射的调节而下降的关系可以关联于喷射系统的问题。如上所述,堵塞的喷射器和/或电子故障会阻止触发尿素喷射,从而温度传感器可能不会在尿素喷射改变之后检测到温度下降。因此,如果未检测到温度下降,则可以将喷射系统识别为排放控制系统性能劣化的根本原因。
    现参考图4B所示的实施例,来自氨传感器222的反馈可以将SCR催化剂识别为性能劣化潜在来源。特别是,SCR出口处较高的NOx浓度会触发对还原剂喷射的调节,从而会在SCR出口处检测到较高浓度的氨。因此,较高的NOx浓度与响应于对还原剂喷射的调节产生的SCR出口处的较高的氨浓度之间的关系可以关联于SCR的问题。如上所述,损坏的或劣化的SCR催化剂会在SCR催化剂的排气中产生较高浓度水平的氨。因此,如果可以在SCR催化剂的排气中检测到较高浓度的氨,则可以将SCR催化剂识别为排放控制系统性能劣化的根本原因。
    现具体参考图4C所示的实施例,如果喷射系统和SCR催化剂两者都未被识别为排放控制系统性能劣化的根本原因,则可以将劣化的还原剂性能识别为性能劣化潜在来源。特别是,SCR出口处较高的NOx浓度会触发对还原剂喷射的调节,从而喷嘴下游的温度传感器会检测到温度下降,且在SCR出口处检测不到较高浓度的氨。因此,SCR出口处较高的NOx浓度、还原剂喷射之后期望的温度下降,及SCR催化剂出口处可接受的氨浓度水平可以关联于各种其他问题,如降低的还原剂性能、劣化的喷射等。以此方式,通过顺序地检测多个工况,并基于各工况之间的关系来识别性能劣化来源,排放控制诊断系统可以确定性能劣化的根本原因。
    图5示出用于识别性能劣化潜在来源的示例方法的流程图500。总的来说,流程图500中所述的方法可以启用尿素性能检测,确定排放控制系统性能劣化,然后如本文中所述在稳态工况下基于各种工况响应于来自还原剂存储装置的喷射量的改变,识别性能劣化的根本原因。
    方法500开始于步骤502,其中确定发动机是否在预定限制内运行。特别是,如果不满足各种发动机工况,则不能对排放控制系统进行诊断。在某些实施例中,发动机工况可以包括排气温度、发动机转速、车速、EGR水平、排气背压、燃料量、扭矩、冷却剂温度、各种其他发动机工况,或这些工况的某种组合。例如,如果发动机排气温度低于预定温度阈值,则终止本文中所述的方法,以便减少或防止在预期出现低性能的工况期间对系统的性能劣化进行诊断。此外,在瞬态操作期间,如在变速器换挡期间、在使用电热塞时、在空气调节期间、交变(alternating)期间、制动期间、动力转向期间等,可以停用方法500。以此方式,可以提高本文中所述方法的可靠性。
    进入步骤504,如果发动机在步骤502中描述的限制内运行,则方法500可以启用尿素性能检测。因此,可以促使控制器开始确定性能劣化的过程,从而可以基于各种工况识别性能劣化的根本原因。
    现参考步骤506,控制器可以确定排放控制系统性能劣化。特别是,如上所述,可以使用转化效率、NOx浓度、氨浓度、各种其他工况,或这些工况的某种组合来确定性能。如果确定性能未劣化(即,转化效率高于预定转化效率,SCR催化剂的排气中的NOx浓度水平和/或氨浓度水平较低等),则方法500返回步骤502。然而,如果确定排放控制系统性能劣化在排放控制系统中发生,则方法500进入步骤508。
    接下来,在步骤508,确定发动机是否在稳态下运行。在某些实施例中,可以基于各种发动机工况,如发动机转速、踏板位置、SCR温度等识别稳态。如果发动机工况不处于稳态,则方法500返回步骤502。然而,如果发动机工况处于稳态,则方法500进入步骤510。
    在步骤510,调节还原剂喷射。在某些实施例中,可以改变喷射到排气系统中的还原剂量。在各种其他实施例中,可以连续地改变喷射曲线。例如,还原剂喷射可以按振荡的方式改变。此外,还原剂喷射可以确定为各种工况,如步骤502中描述的预定的发动机限制的函数。
    进入步骤512,确定是否响应于步骤510中描述的调节发生了温度的改变。在某些实施例中,温度的改变可以确定为各种工况,如步骤502中描述的预定的发动机限制的函数。此外,在某些工况下,如步骤510中所述的振荡式还原剂喷射期间,可以对温度的改变进行积分来输出信号,以使该信号具有增加的可靠性。在某些工况下,确定未发生温度改变。例如,还原剂喷射器可能堵塞。在各种其他工况下,可以确定温度的改变。例如,喷射到排气系统中的尿素量增加会造成由温度传感器218检测到的温度下降。
    如果温度传感器未检测到还原剂喷嘴上游的温度下降,则方法500进入步骤514,可以将喷射系统识别为排放控制系统性能劣化的根本原因。接下来,在步骤522,方法500可以发送信号来指示根本原因。在某些实施例中,可以将指示排放控制系统性能劣化的根本原因的输出信号发送到控制器。因此,控制器可以例如使汽车仪表板上的指示灯发光。在另一个示例中,可以存储诊断码,以便在维修车间确定根本原因。在又一个示例中,控制器如本文中所述可以启用各种其他排放控制策略。此外,控制器可以限制各种发动机工况,如限制发动机运行若干循环,直到根本原因得以修正。
    现回到步骤512,如果温度传感器检测到温度下降,则方法500进入步骤516。在步骤516,确定SCR催化剂出口处的氨浓度是否高于预定氨浓度。在某些工况下,氨浓度会高于预定的或期望的氨浓度。例如,SCR催化剂可能已损坏。然而,在各种其他工况下,氨浓度可以基本上等于预定的或期望的氨浓度。
    如果SCR催化剂出口处的氨浓度高于预定氨浓度,则方法500进入步骤518,其中将SCR催化剂识别为排放控制系统性能劣化的根本原因。接下来,如上所述,在步骤522,方法500可以发送信号来指示根本原因。
    回到步骤516,如果SCR催化剂出口处的氨浓度基本上等于预定的或期望的氨浓度,则方法500进入步骤520。在步骤520,可以通过各种工况识别根本原因。特别是,如果未确定根本原因是喷射系统或SCR催化剂,则根本原因可以是各种其他工况。具体来说,还原剂喷射的改变会造成如步骤512所示的温度改变(即,根本原因可能不是喷射系统),并在SCR催化剂出口处产生可接受的氨浓度(即,根本原因可能不是SCR催化剂)。然而,排放控制系统可能表现出例如由NOx传感器220确定的性能劣化。在一个示例中,根本原因可能是劣化的尿素性能。在另一个示例中根本原因可能是劣化的喷射系统。
    在步骤516,确定SCR催化剂出口处的氨浓度是否高于预定氨浓度。在某些工况下,氨浓度会高于预定的或期望的氨浓度。例如,SCR催化剂可能已损坏。然而,在各种其他工况下,氨浓度可以基本上类似于预定的或期望的氨浓度。
    注意,本文中包括的示例控制和估值例程可用于各种发动机和/或汽车系统配置。本文所述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种,如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等类似方面。因此,所示的各种步骤、操作或功能可以按所示的顺序执行、并行执行,或在某些情况下略去。类似地,处理的顺序并非实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必须,而是为了便于演示和说明而提供。取决于所使用的具体策略,可以重复执行所示步骤和功能中的一个或多个。此外,所述步骤可以在图形上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒体中的代码。
    应理解,在本文中公开的配置和例程本质上是示例性的,且这些具体实施例不应被视为具有限制意义,因为大量的变体是可能的。例如,上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12,对置4,及其他发动机类型。本发明的主题包括在本文中公开的各种系统和配置,及其他特征、功能,和/或属性的所有新颖和非易见的组合及子组合。
    本发明的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用“一个”元素或“第一”元素或其等价。这样的权利要求应被理解为包括对一个或一个以上这样的元素的结合,而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本发明权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求?;?。这样的权利要求,无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同,都应被视为包括在本发明的主题之内。

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