针对还原剂喷射器退化的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于诊断联接到内燃发动机的排气处理系统的还原剂喷射器的方法。
【背景技术】
[0002]车辆系统可包括具有排气处理系统的发动机，该排气处理系统联接在排气通道内，以便控制被调整的排放。在一些示例中，排气处理系统可包括选择性催化还原(SCR)系统，其中还原剂(诸如尿素或氨)被添加至还原催化剂上游的排气流，使得可通过催化剂还原NOx。在此类示例中，还原剂(例如，尿素)可经流体联接到排气通道的还原剂喷射器被输送至排气通道。然而，还原剂喷射器容易渗漏。此外，由于不良的还原剂剂量控制，可以系统性地过多喷射还原剂(例如，氨)，从而导致在排气通道和喷射器喷嘴内形成沉积。
[0003]在Yacoub等人的US20120090296中示出了用于减少尿素或氨喷射系统中的氨沉积的一个方法。在其中，估计或模拟还原剂喷射器下游的车辆排气系统中的NOdP氨的浓度。响应于检测到的氨水平高于期望的氨水平，确定氨沉积并通过加热排气系统吹扫沉积的氨来解决氨沉积。例如，经火花正时延迟和增加的发动机节流来加热排气。
[0004]然而，发明人在此已经认识到此种方法所存在的潜在问题。虽然Yacoub等人的发动机加热方法解决了发动机操作期间的氨沉积，但是氨沉积仍可存留(linger)并且在车辆已经停止后的长时间内继续释放氨。具体地，基于喷射器渗漏的严重程度，以及剂量误差的程度，甚至在发动机已经停机至静止并且车辆已停止后，可继续形成氨沉积。氨沉积的继续存在经由自然升华从沉积中释放氨蒸汽。这些蒸汽可堵塞还原催化剂，从而降低在后续发动机操作期间的催化剂的效率。另外，排气排放会变差。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，通过识别还原剂喷射器渗漏的方法可解决一些上述问题。该方法包括，基于发动机停机至静止后的排气NOx传感器的输出，指示排气还原剂喷射器的退化。以此方式，还原剂喷射器健康状态可与车辆发动机已经停止后的氨沉积的存留关联。
[0006]例如，发动机系统可被配置有在排气通道中的SCR催化剂和被定位在SCR催化剂上游的尿素喷射器。原料气(feedgas) NOx传感器可被联接到SCR催化剂上游和尿素喷射器下游的排气通道。任选地，另外的尾管NOx传感器可被联接到SCR催化剂下游的排气通道。在发动机停机至静止期间，控制器可估计保持在排气系统(例如在排气通道池)中和/或存储在SCR催化剂中的未反应的氨的量。此外，基于环境温度条件和排气温度条件，控制器可确定(在还原剂喷射器和SCR催化剂之间的)排气通道中期望的氨廓线(profile)，包括自发动机停机后的持续时间内期望的氨水平。然后，控制器在发动机停机期间可将原料气排气NOdf感器用作氨传感器，以监控排气通道区域内的排气氨水平。如果所检测的氨廓线匹配期望的廓线，则无还原剂喷射器问题可以被标记。然而，如果廓线不匹配，例如如果所估计的氨水平高于期望的水平且/或如果升高的氨水平存续的时间长于期望的，则可确认存在多余的氨(例如，较大的氨沉积)并且可指示喷射器退化。
[0007]以此方式，可以较好地诊断还原剂喷射系统的健康状态。通过使用原料气排气NOx传感器，可以检测并因此解决在发动机停机期间存续的喷射器渗漏和还原剂沉积问题。具体地，发动机停机后，排气通道(排气催化剂的上游和还原剂喷射器的下游)内的升高的氨水平的存留可以与尿素喷射器渗漏的存在和排气通道内的氨沉积关联。在发动机关闭条件期间，通过使用原料气排气NOx传感器来检测从排气通道还原剂沉积中升华的还原剂，也实现了组分缩减的益处。总之，改善了排气排放。
[0008]应当理解，提供以上概要是为了以简化的形式介绍在【具体实施方式】中将进一步描述的一些概念。这并不意味着要识别要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题并不限制于解决上述或本公开的任何部分所提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1示出发动机的示意图，该发动机包括具有排气处理系统的排气系统。
[0010]图2示出排气通道内的尿素沉积形成。
[0011]图3示出流程图，该流程图示出基于发动机停机至静止后的排气NOx水平，用于诊断还原剂喷射系统的程序。
[0012]图4示出流程图，该流程图示出在响应于喷射器渗漏的指示的发动机重新起动期间，用于调节还原剂剂量控制的程序。
[0013]图5示出流程图，该流程图示出基于发动机停机至静止后的排气NOx水平，用于诊断NOjf感器的程序。
[0014]图6示出曲线图，该曲线图示出尿素喷射器退化检测的示例或NOx传感器退化检测的示例。
[0015]图7示出曲线图，该曲线图示出原料气排气NOj^感器退化检测的示例。
【具体实施方式】
[0016]以下描述涉及使用在发动机停机至静止之后所生成的排气NOx传感器输出来诊断排气后处理系统部件(诸如那些被包括在图1的发动机系统中的部件)的方法和系统。例如，该方法允许检测在发动机排气通道内的尿素沉积，如图2处所示。控制器可被配置以执行控制程序(诸如图3的程序)，从而关于基于发动机条件的期望的输出廓线，基于在发动机已旋转至静止后所估计的排气NOx传感器的输出廓线，来识别还原剂喷射器退化。然后，控制器可基于喷射器渗漏的指示而在后续发动机起动期间调节还原剂剂量控制，如图4处所示。控制器还可被配置成执行控制程序，诸如图5的程序，从而在发动机已旋转至静止后将已知量的还原剂喷射至排气通道，并且关于基于所喷射的还原剂的期望的输出廓线，基于所估计的排气NOx传感器的输出廓线，来识别NOx传感器退化。图6-7处示出示例性诊断操作。以此方式，改善了排气排放。
[0017]现在参考图1，其示出了多汽缸发动机10中的一个汽缸的示意图，所述汽缸可被包括在汽车的推进系统中。发动机10可以由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作员132的输入至少部分地控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即汽缸)30可包括在其中设置有活塞36的燃烧室壁32。活塞36可被联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速系统联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动器马达可经由飞轮联接到曲轴40，从而能够实现发动机10的起动操作。
[0018]燃烧室30经由进气通道42可接收来自进气歧管44的进气空气，并且经由排气通道48可排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0019]在图1所描述的示例中，进气门52和排气门54可以经由各自的凸轮致动系统51和53的凸轮致动而被控制。凸轮致动系统51和53每个均可包括一个或更多个凸轮，并且可使用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个来改变气门操作。可分别通过位置传感器55和57确定进气门52和排气门54的位置。在可替代的实施例中，可以通过电动气门致动来控制进气门52和/或排气门54。例如，汽缸30可替代地包括经电动气门致动来控制的进气门，以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。
[0020]在一些实施例中，发动机10中的每个汽缸均可被配置有向其中提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为一个非限制性示例，示出包括一个燃料喷射器66的汽缸30。所示的燃料喷射器66被直接联接到汽缸30，用于将燃料与经由电子驱动器68从控制器12所接收的信号脉冲宽度FPW成比例地直接喷射至汽缸内。以这种方式，燃料喷射器66向燃烧室30提供所谓的燃料的直接喷射(下文也被称为“DI”)。
[0021]应当理解，在可替代的实施例中，喷射器66可以是将燃料提供至汽缸30上游的进气道中的进气道喷射器。还将理解，汽缸30可从多个喷射器中接收燃料，诸如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或其组合。
[0022]在一个示例中，发动机10是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其他非限制性实施例中，发动机10可通过压缩点火和/或火花点火燃烧包括汽油、生物柴油或含醇燃料混合物(例如，汽油和乙醇或汽油和甲醇)的不同燃料。
[0023]进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，可以由控制器12经由被提供到包括有节气门62的电动马达或致动器的信号来改变节流板64的位置，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门62可被操作以改变被提供至燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP被提供给控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供各自的MAF和MAP信号。
[0024]此外，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可将排气的所需部分经由EGR通道HO从排气通道48路由/传送(ixnite)至进气歧管44。可通过控制器12经由EGR阀142来改变被提供至进气歧管44的EGR量。例如，通过将排气引入至发动机10，可降低用于燃烧的可用氧的量，从而降低燃烧的火焰温度和减少NOx的形成。如所示出的，EGR系统还包括EGR传感器144，该EGR传感器可被布置在EGR通道140内，并且可提供排气的压力、温度和浓度中的一个或更多个的指示。在一些条件下，EGR系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，因此在一些燃烧模式期间提供控制点火正时的方法。此外，在一些条件期间，一部分燃烧气体通过控制排气气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构)可被保留或捕集在燃烧室中。
[0025]排