增強的實時氨泄露檢測的制作方法
【專利說明】增強的實時氨泄露檢測
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請為于2013年4月9日提交的美國專利申請N0.13/859435、“增強的實時氨泄露檢測”的部分繼續(xù)申請，其全部內(nèi)容通過引用在此并入本申請，以用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請大體涉及包括在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中的排氣處理系統(tǒng)的氨泄露檢測。
【背景技術(shù)】
[0004]柴油車輛可裝備有排氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括，例如，基于尿素的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)和一個或多個排氣傳感器，諸如氮氧化物(NOx)傳感器，排氣傳感器中的至少一個可設(shè)置在SCR系統(tǒng)的下游。當(dāng)SCR系統(tǒng)變得滿載尿素至飽和點時，SCR系統(tǒng)可開始泄漏氨(NH3)，其中飽和點隨溫度而變化。當(dāng)NOx導(dǎo)致過高的不精確的NOx輸出時，順3從SCR系統(tǒng)的泄漏可通過尾管NOx傳感器來檢測。因此，SCR系統(tǒng)的效率實際上可比基于不精確的NOx輸出所確定的效率更高。
[0005]US 2012/0085083描述了使用多項式模型估計NOx濃度的方法，多項式模型也允許估計在下游尾管NOx傳感器處的NH3濃度。如在其中所述的，位于SCR上游的原料氣(feedgas) NOx傳感器和位于SCR下游的尾管NOx傳感器的時間傳感器特征使用多項式模型來量化并擬合，多項式模式能夠估計NH3泄漏和NOx轉(zhuǎn)換效率。然而，由于該方法使用每個傳感器信號的節(jié)段用于處理，所以在采集每個NOx傳感器輸出信號與分配(allocat1n)下游NOx傳感器輸出給NOx和NH3之間存在時間滯后。當(dāng)時間滯后與可易于出現(xiàn)局部估計誤差的所述多項式擬合算法結(jié)合時，就難以實施按照所述方法的實時NH3泄露檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明者已經(jīng)認識到使用以上方法的缺點，并且本文公開了用于在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中實時控制氨泄露的方法。所述方法使用NOx傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)識別NOx信號的變化率。然后，處理器進一步使用NOx信號的變化率確定下游尾管NOx傳感器如何基于SCR上游的排氣流預(yù)期變化，這允許尾管NOx傳感器以本文描述的方式來分配。發(fā)明者已經(jīng)進一步認識到當(dāng)處理瞬態(tài)信號時，在敏感度與準(zhǔn)確度之間存在折衷。為此，所公開的節(jié)段長度法增加了信號敏感度，同時維持了高度的準(zhǔn)確度，特別是在低排氣溫度的情況下，這允許在輕度驅(qū)動的發(fā)動機循環(huán)期間的信號處理增強。另外，發(fā)明者已經(jīng)進一步認識到，在一些情況下，因為相位誤差由于定相使得包跡(envelope)更大，所以包跡技術(shù)可具有比節(jié)段長度法低的敏感度。此外，在瞬態(tài)信號的方向變化期間，包跡法容易失效，在一些情況下這可導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。因此，所公開的節(jié)段長度法對噪聲因素和相位誤差更穩(wěn)健，并且可因此具有更高的敏感度而不會使準(zhǔn)確度顯著降低。作為一個示例，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)節(jié)段長度法對氨檢測的敏感度為?lOppm，而包跡法的敏感度為?25-30ppm。在一個具體的示例中，排氣系統(tǒng)包括在SCR設(shè)備的上游和下游連續(xù)監(jiān)測排氣流的兩個NOx傳感器。然后，當(dāng)發(fā)動機系統(tǒng)的進入狀況滿足時，例如，當(dāng)SCR設(shè)備高于溫度閾值時，上游原料氣NOx傳感器的變化率與當(dāng)前尾管讀數(shù)結(jié)合來估計基于原料氣信號斜率預(yù)期的尾管NOx傳感器的變化率。然后，將預(yù)期的尾管NOx信號與實際NOx信號比較，以便使用本文公開并且在以下詳細描述的包跡法和節(jié)段長度法中的一者或多者分配NOx傳感器輸出給NOx和順3。
[0007]在另一個示例中，提供了一種方法，該方法包括基于相對于SCR排放設(shè)備的上游NOx變化率和下游NOx變化率分配NOx傳感器輸出給順3和NOx中的每一者，這因此允許基于相對傳感器信號調(diào)整輸送到發(fā)動機排氣的還原劑的量。由于該方法使用除預(yù)期的NOx信號之外的上游NOx傳感器和下游NOx傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)，因此可能實現(xiàn)高水平的NH3檢測。這樣，就可能提供增強的NOx傳感器輸出的分配，以便確定在排氣系統(tǒng)中的相對NOx和NH3水平。
[0008]本說明書可提供若干優(yōu)點。具體地，節(jié)段長度法可允許使用高水平檢測敏感度實時監(jiān)測NH3泄露而沒有高原料氣NOx干預(yù)，同時保留檢測準(zhǔn)確度。因此，能夠在車輛正在操作中時檢測NH3泄露，并且基于排氣系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)采取補救措施。此外，由于檢測敏感度增加，所以無需高水平的NOx，以便確定尾管NOx傳感器輸出到NOx和順3的分配。
[0009]當(dāng)單獨使用或結(jié)合附圖使用時，本說明的以上優(yōu)點和其他優(yōu)點及特征從以下具體實施例中將顯而易見。應(yīng)該理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是為以簡化形式引入所選概念，其將在【具體實施方式】中進一步描述。這并非意味著確立所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，所要求保護的范圍由隨附權(quán)利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題不限于解決以上的或本公開的任何部分中指出的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0010]當(dāng)單獨使用或參考附圖時，本文描述的優(yōu)點將通過閱讀實施例的示例得到全面理解，實施例的示例本文稱為【具體實施方式】，其中:
[0011]圖1示出包括具有排氣處理系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)的發(fā)動機的示意圖；
[0012]圖2A-圖2D示出說明經(jīng)由包跡法確定的氨泄露狀況的曲線圖；
[0013]圖3示出說明用于在排氣處理系統(tǒng)中經(jīng)由包跡法檢測氨泄露的程序的流程圖；
[0014]圖4示出說明用于當(dāng)排氣傳感器輸出分配給氮氧化物時控制操作參數(shù)的程序的流程圖；
[0015]圖5示出說明用于當(dāng)排氣傳感器輸出分配給氨時控制操作參數(shù)的程序的流程圖；
[0016]圖6A-圖6D和圖7A-圖7D分別示出說明經(jīng)由節(jié)段長度法確定的NOx和順3泄露狀況的曲線圖；
[0017]圖8A-圖8E示出根據(jù)該方法的在高尾管NH3泄露狀況下的示例排氣信號；
[0018]圖9示出說明根據(jù)節(jié)段長度法用于在排氣處理系統(tǒng)中檢測氨泄露的程序的流程圖；
[0019]圖10示出說明根據(jù)所公開的方法以不同處理模式操作控制系統(tǒng)以便將排氣傳感器輸出分配給NOx和氨的程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]以下說明涉及用于基于在SCR系統(tǒng)中檢測到的瞬態(tài)NOx信號從該SCR系統(tǒng)中檢測NH3泄露的方法和系統(tǒng)。在一個示例中，所描述的方法包括，響應(yīng)瞬態(tài)原料氣NOx信號，使用來自兩個NOx傳感器、位于SCR上游的原料氣傳感器和位于下游的尾管傳感器的信息預(yù)測尾管NOx斜率。在一個具體的示例中，所公開的節(jié)段長度法進一步包括，經(jīng)由節(jié)段長度法將預(yù)測的(或預(yù)期的)下游NOx變化率與測量的下游NOx變化率相比，以及根據(jù)檢測到的瞬態(tài)信號將來自NOx傳感器的輸出以不同的量分配給氨和氮氧化物中的每一者。為簡單和清楚起見，當(dāng)測量的下游NOx變化率相對于預(yù)期的下游NOx變化率的比率超過閾值時，與NH3相比，所述分配將更多的NOx傳感器輸出分配給NOx。在可替代的實施例中，該方法包括，圍繞預(yù)期的尾管NOx信號生成包跡，以及根據(jù)傳感器輸出的變化將來自NOx傳感器的輸出以不同的量分配給氨和氮氧化物中的每一者。例如，落在預(yù)期包跡以外的瞬態(tài)尾管傳感器輸出指示排氣系統(tǒng)正在泄露NH3，這通過使計數(shù)器正向緩變至指示見13泄露的高水平來進一步量化。相反，瞬態(tài)尾管傳感器輸出落在預(yù)期包跡以內(nèi)指示NOx泄露，這通過使計數(shù)器負向緩變至指示NOx泄露的低水平來進一步量化。這樣，排氣傳感器可用于指示減小的排氣處理系統(tǒng)效率和冊13泄露狀況兩者。所述的方法進一步包括，基于確定的分配和傳感器輸出的變化調(diào)整一個或多個操作參數(shù)。
[0021]現(xiàn)在參考圖1，其說明了示出多汽缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖，多汽缸發(fā)動機10可包括在汽車的推進系統(tǒng)中。通過包括控制器12的控制系統(tǒng)和經(jīng)由輸入裝置130來自車輛操作者132的輸入，可至少部分地控制發(fā)動機10。在該示例中，輸入設(shè)備130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(或汽缸)30可包括其中放置有活塞36的燃燒室壁32。活塞36可聯(lián)接到曲軸40，使得活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)聯(lián)接到車輛的至少一個驅(qū)動輪。進一步地，起動器馬達可經(jīng)由飛輪聯(lián)接到曲軸40，以實現(xiàn)發(fā)動機10的起動操作。
[0022]燃燒室30可經(jīng)由進氣通道42接收來自進氣歧管44的進氣空氣，并且可經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48能夠經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門54(未示出)與燃燒室30選擇性地連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多個排氣門。
[0023]在圖1所描繪的示例中，進氣門52和排氣門54可經(jīng)由各自的凸輪致動系統(tǒng)51和53通過凸輪致動來控制。凸輪致動系統(tǒng)51和53均可包括一個或多個凸輪，并且可利用可由控制器12操作的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個來改變氣門操作。進氣門52和排氣門54的位置可分別由位置傳感器55和57確定。在可替代的實施例中，進氣門52和/或排氣門54可由電子氣門致動控制。例如，汽缸30可替代地包括經(jīng)由電子氣門致動控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。
[0024]在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸均可配置有用于提供燃料到其的一個或多個燃料噴射器。作為非限制性的示例，所示汽缸30包括一個燃料噴射器66。所示燃料噴射器66直接聯(lián)接到汽缸30，用于經(jīng)由電子驅(qū)動器68與從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射進其中。這樣，燃料噴射器66提供被稱為進入燃燒室30的燃料的直接噴射(此后成為“DI ” )。
[0025]應(yīng)該理解，在可替代的實施例中，噴射器66可以為將燃料提供到在汽缸30上游的進氣道內(nèi)的進氣道噴射器。也應(yīng)該理解的是，汽缸30可從多個噴射器接收燃料，諸如多個進氣道噴射器、多個直接噴射器或其組合。
[0026]在一個示例中，發(fā)動機10可以為通過壓縮點火燃燒空氣和柴油燃料的柴油發(fā)動機。在另一些非限制性實施例中，發(fā)動機10可通過壓縮點火