用于后处理系统监测的系统、方法和设备与流程
本申请是申请号为201280027186.9、提交日为2012年4月5日、题为“用于后处理系统监测的系统、方法和设备”的中国发明专利申请的分案申请。
背景技术：
本技术领域主要涉及用于内燃发动机的后处理系统。后处理系统向内燃发动机的排气系统中的引入也引入了多个相关的挑战和缺点。
在一个示例中，nox还原系统提供了还原来自发动机的nox排放物的能力。然而，希望的是检测nox还原系统是否正恰当地或充分地还原nox气体。一个用以确定nox还原系统是否正恰当地操作的方法是将nox传感器放置在nox还原系统的下游。然而，在某些发动机操作条件中，系统将恰当地操作，但发动机将产生足够的nox，使得nox传感器检测到nox输出，并且系统可能显现为处于失效条件。在某些发动机操作条件，发动机可能产生少量的nox，使得甚至是失效的nox还原系统也能够实质上转化所有存在的nox，并且系统可能显现为正恰当地操作。
用于后处理的某些系统依赖于活性部件(例如选择性还原催化剂(scr)部件)、试剂(例如尿素，用以提供nh3至scr部件)和/或试剂输送系统(例如试剂喷射器)。这些系统的某些失效产生难以检测和/或难以识别失效源的失效。例如，具有挑战性的是：在scr部件上的失效催化剂、失效试剂(例如错误地或不当地填充有水的尿素试剂容器)和失效试剂输送系统之间进行区分。
用于后处理的某些系统依赖于具有还原催化剂的上游和下游nox测量，用以确定催化剂nox转化是否已降级。用于后处理的某些系统依赖于入口nox确定和还原剂喷射速率确定，其具有高准确性和精度，用以确定催化剂nox转化效率是否已降级。
因此，在该领域需要进一步的技术改进。
技术实现要素：
一个实施例是用于确定nox还原系统失效的独特方法。另一些实施例包括用于区分nox还原系统中的失效部件的独特方法和系统。该发明内容部分被提供来引入以下在例证性实施例中进一步描述的构思的节选。该方面内容部分并非旨在识别所要求主题的关键或必要特征，也不旨在被用作限制所要求主题的范围的辅助。再一些实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将从后面的描述和附图变得清楚明了。
附图说明
图1是用于检测还原剂流体品质误差的工序的示意性流程图。
图2a示出了用于检测还原剂流体重新填充事件的示例性时间线(timeline)。
图2b示出了用于检测还原剂流体重新填充事件的第二示例性时间线。
图3示出了用于检测还原剂流体品质误差的时间线。
图4示出了示例性去nox效率和去nh3效率值对用于nox还原系统的anr的曲线图。
图5示出了埃普西隆(ε)值对用于nox还原系统的anr的曲线图。
图6绘出了用于nox还原系统诊断工序的示例性行为表。
图7是用于确定平均去nox效率的工序的示意性流程图。
图8是用于确定平均ε值的工序的示意性流程图。
图9是用于监测nox还原系统nox转化量的工序的示意性流程图。
图10提供了例证性的估计nox、高nox阈值和低nox阈值。
图11提供了例证性的估计nox、高nox阈值和低nox阈值，其中nox值被画在对数轴上。
图12绘出了用于nox还原系统监测工序的示例性行为表。
具体实施方式
为了促进理解本发明的原理的目的，现在将参考在附图中示出的实施例，并将使用特定语言来描述之。然而，应该明白的是：并未由此企图来限制本发明的范围，在本文中可以设想在所示实施例中的任何变更和进一步修改、以及如在其中示出的本发明的原理的任何进一步应用，如本发明相关领域的技术人员通常会想到那样的。
参考图1，用于进行还原剂流体品质检查的示例工序100被绘出。工序100包括操作102来确定是否检测到了重新填充事件。如果重新填充事件被检测到，则在操作104处，尿素品质累加器值被清除(例如重新设定至零)，并且闭锁中止指令被清除，从而允许还原剂流体品质检查前进。闭锁中止指令指示：一旦中止指令被设定后，中止指令值被保持在相同值，直到被另一操作更新。
响应于重新填充事件未被检测到，工序100绕过操作104至继续步骤106，并且工序进一步包括操作108用以确定中止条件是否被满足。响应于中止条件被满足，检查包括操作用以清除尿素品质累加器、闭锁中止指令和退出检查。用以确定中止条件是否被满足的示例操作包括检查闭锁中止指令，以及检查是否存在故障。使还原剂流体品质检查中止的示例故障包括温度传感器故障、nox传感器故障、还原剂喷射器故障、和/或还原剂容器水平故障。附加地或替代地，系统中致使发动机排出nox估计值、还原催化剂nox转化效率估计值、和/或还原剂的喷射量(相对于被指令量的还原剂)不十分确定的任何故障都是能够被利用来中止还原剂流体品质检查的故障。
当中止条件未被满足时，还原剂流体品质检查通过操作112继续，用以根据被喷射尿素的量递增尿素品质累加器(或还原剂品质累加器)。工序100包括操作112来比较尿素品质累加器的输出、尿素量与低测试阈值，并且如果尿素量小于低测试阈值，则通过继续步骤128退出还原剂流体品质检查的当前执行循环。如果尿素量大于低测试阈值，则测试以操作116继续，用以比较尿素量与高测试阈值。
响应于尿素量大于高测试阈值，工序100包括操作124，用以确定尿素品质检查是否能够被确定为“通过(pass)”值。当未观察到nox超标(exceedance)时，操作124被确定为“通过”值。如果操作124被确定为“通过”值，则工序100包括操作126，用以在前进至继续步骤128并退出前，清除任何尿素品质误差。
响应于尿素量低于高测试阈值，工序100包括操作120，用以确定检查是否能够被确定为“失效(fail)”值。如果检查被确定为“失效”值，则工序包括操作122，用以设定尿素品质误差(或还原剂流体品质误差)，如果存在的话。当nox超标被观察到时，示例操作120确定检查为“失效”值。
参考图2a和2b，表明用以检测重新填充事件的操作的例证性数据被绘出。曲线202a示出了按键开关208的状态，以高垂直位置指示“接通”按键开关，而低垂直位置指示“断开”按键开关。曲线204a指示尿素容器水平206(或还原剂容器水平)的输出，例如从尿素容器水平传感器。
该示例性操作包括响应于在顶部时间线中示出的按键断开事件(或其它控制器关闭事件，其中，在关闭的时段期间，来自还原剂容器水平传感器的信号不可获得)期间的填满的检测。在第一时间210处，尿素容器水平被示出为低，这时按键开关被断开。在上时间线的示例中，在按键开关保持断开的同时，来自尿素容器水平的信号不可获得。信号在第二时间212处恢复，并且当尿素容器水平被确定为高时，重新填充事件被检测到。
低与高容器水平之间用以确定已发生了重新填充事件所需的差异可以是任何量，包括任何最低限度地显著的量，至高达在重新填充事件被检测到前需要以新还原剂流体基本上填满容器的量。例如，重新填充事件可以检测：达到顶部事件，其中较少但是显著量的尿素被添加；从阈值低水平起的仅有事件，用以确保现有尿素的大部分是新添加的尿素；或这样的事件，其中尿素容器的整个容积的指定百分比被添加(例如10％、20％、50％或其它值)。本领域的技术人员将意识到的是要求更完全的重新填充改善给定还原剂流体品质检查的可靠性，用以恰当地确定更换还原剂流体的nox还原能力，但是它也将减少用以进行还原剂流体品质检查的机会的数量，因为不足尺寸用以触发重新填充检测的部分填满将延长检查之间的时间段。
参考图2b，例证性数据表明了用以检测重新填充事件的操作。在下时间线的操作中，在按键开关保持接通并且尿素容器水平信号保持激活的同时，填满事件在时间段214处发生。在某些实施例中，当尿素容器水平增加被检测到时，根据容器水平上升开始和结束在何时，和/或根据容器水平上升开始以及容器水平降低开始在何时，来确定最初尿素容器水平和最终尿素容器水平。根据最终与最初尿素容器水平之间的差异，可以检测到重新填充事件。被确定为重新填充事件的上升量在用于利用图2b或图2a的实施例的类似考虑下得到确定。
参考图3，还原剂流体品质检查工序的示例操作在例证性数据300的时间线上被示出。上数据时间线指示“def”容器水平(柴油机排气流体)，其可以是任何还原剂流体的水平。下时间线在每个还原剂流体品质检查结果处指示星号318、320。还原剂流体品质检查结果中的某一些被利用，并且还原剂流体品质检查结果中的某另一些被忽略。在上时间线中的界限时间302、304处，由于def容器水平的上升而检测到重新填充事件。
参考下时间线，在def容器重新填充事件前出现的测试数据点被忽略，并且测试结果不用于设定或清除还原剂流体品质误差。在def容器重新填充事件后，测试数据点同样被忽略，直到一定量的还原剂被喷射，其超过在图示中的时间306处出现的低测试阈值。测试继续，直到高测试阈值量的还原剂被喷射，这出现在图示中的时间308处。在时间306、308之间出现的测试点318被利用，并且由于足够的scr转化效率322被表明，还原剂流体品质误差被清除、重新设定、递减少，或者其它动作被采取，与在nox还原系统上的通过的检查相符。在示例实施例中，比高测试阈值更晚出现的测试值可以被忽略，或者可以被利用来清除或递减少还原剂流体品质误差。在一个形式中，比高测试阈值更晚出现的测试值不被利用来递增或设定还原剂流体品质误差。
进一步，在图3中，第二def容器重新填充事件在时间314、316之间出现。被喷射的低测试阈值量的尿素在示例中的时间310处被通过，并且被喷射的高测试阈值量的尿素在示例中的时间312处被通过。测试值320指示出现了nox超标事件。测试值320出现在高测试阈值被达到前，并且还原剂流体品质误差被设定或递增，或者其它动作被采取，与在nox还原系统上的失效检查相符。在图3的示例中，在高测试阈值被达到后出现的两个测试值不被利用。
用于确定后处理去nox系统失效是否存在并且用于确定去nox系统失效的源的示例工序在下面描述。用于确定去nox系统失效和源的示例工序可以与其它工序组合，用以消除系统失效和/或性能降级的潜在原因。
示例性工序包括在一定温度和排气流量范围内确定去nox效率，其中去nox效率对传感值的波动和不确定性具有降低的敏感度。工序包括确定正态化的去nox效率，其包括测量去nox效率与预期去nox效率之间的比值，比如在公式1中示出的。以高于化学计量anr(β)的氨对nox比(anr)来对于数据点计算出正态化去nox效率。
已发现的是：在高于β值的anr值，去nox效率对anr不敏感，其降低从nox还原催化剂入口nox传感误差(或者建模入口nox误差)和尿素定剂量误差引入的噪声。因此，正态化去nox效率能够更指示还原剂流体品质和nox还原催化剂的效果，同时有助于分离(decouple)还原剂喷射速率误差和入口nox确定误差的效果。参考图4，模拟的例证性数据被示出，示出了多个不同操作曲线的去nox效率行为。曲线416、418、420和424示出了作为anr的函数的示例去nox效率值，并且示出了：去nox效率在低于β值的操作点的时段内随anr线性地上升，在β值附近开始非线性过渡区域，并在高anr值处变平为不响应于处于高anr值的anr的值。值422代表可以对于给定系统确定的多个可能曲线，类似于曲线416、418等。
再次参考图4，曲线406、408、410、414示出了对应于去nox效率曲线416、418、420、424的示例去nh3效率曲线。用于去nox效率和去nh3效率的曲线在β值处或者在化学计量点处相交。值412代表可以对于给定系统确定的多个可能曲线，类似于曲线406、408等。曲线406、408、410、414被示出用以提供对系统中的催化剂活动的更全面理解。
对于anr小于β的数据点，工序包括确定ε值。ε值被定义为定剂量指令与催化剂中被移除的nox之间的比值(见公式2)。在公式2的示例中，ε值是质量平衡比值。例如，如图5的例证性数据中绘出的，虽然去nox效率在高anr值特别是高于β时对anr不敏感，但是ε值在低anr值时对anr相对较不敏感。曲线504绘出了作为anr的函数的ε值。如图4的例证性数据中绘出的，ε值在低anr值特别是低于β时变得对anr相对较不敏感。
当在对anr不敏感的区域中被评价时，正态化去nox效率对催化剂去nox效率恶化敏感，并分离发动机排出nox确定和尿素喷射器误差。一般来说，恶化的去nox效率将在曲线中向下移动，例如从操作曲线416到操作曲线418。当在对anr不敏感的区域中被评价时，ε值对尿素输送更敏感，并分离催化剂去nox效率恶化。
参考图6，用以利用正态化去nox效率和ε值的示例逻辑描述被示出。在图6的示例中，在去nox效率和ε值两者都指示部件失效的情况下，该失效可归因于去nox催化剂、还原剂定剂量系统或者还原剂流体品质中的任一个。在去nox效率和ε值两者都指示“通过”的情况下，则没有部件失效被指示。在ε值指示部件失效而去nox效率指示“通过”的情况下，部件失效被缩小至还原剂定剂量系统或还原剂流体品质。在ε值指示“通过”而去nox效率指示部件失效的情况下，部件失效被缩小至去nox催化剂或还原剂流体品质。
参考图6，例证性部件失效逻辑600被绘出。部件失效逻辑600有助于降低维修成本和失效诊断时间，以及在诊断失效部件时分开偶联的问题。替代地或附加地，来自图6的信息能够与在系统中可获得的其它信息一起被利用，用以进一步确定是哪个部件发生了失效。例如，如果在失效稍前观察到催化剂温度偏移，则可以被确定为比起还原剂流体品质失效更可能是失效催化剂。技术人员可以手动地检查还原剂流体品质或还原剂定剂量器系统。在一个形式中，存在中还原剂定剂量器系统中的故障、被观察为随时间推移按预期下降的还原剂容器水平、来自在还原剂定剂量系统上进行的主动诊断的结果和/或在系统中可获得的任何其它信息可以与来自图6的信息一起被利用，用以确定是nox还原后处理系统的哪个部件已失效。
在图6的示例部件失效逻辑600中，第一列602绘出了基于ε的失效确定，例如根据公式2和图5中绘出的标称操作或为特定系统校准的类似信息。第二列604绘出了基于正态化去nox效率的失效确定，例如根据公式1和图4中绘出的去nox效率曲线或为特定系统校准的类似信息。在示例逻辑600中，在ε指示失效并且正态化去nox效率指示失效的情况下，失效被确定为催化剂、定剂量喷射器或还原剂品质中的一个，尽管ε和正态化去nox效率的诊断差异未分开这些部件失效。在ε指示失效但是正态化去nox效率不指示失效的情况下，催化剂被了解是恰当地工作的，从而部件失效被缩小至定剂量喷射器或还原剂品质。在ε指示通过并且正态化去nox效率指示失效的情况下，部件失效被了解为是催化剂或还原剂品质。在ε和正态化去nox效率两者都指示通过的情况下，系统被了解是正确地工作的。逻辑600的输出能够与其它信息例如如图1中绘出的还原剂品质检查组合，用以进一步缩小任何失效的诊断。
另一示例工序被描述来诊断还原剂流体是否是恰当的、被稀释、被更换或以其它方式不恰当。工序包括操作来确定是否检测到了容器重新填充事件。示例操作包括：解释还原剂容器水平值，例如从容器水平传感器，并响应于还原剂容器水平值，确定还原剂容器最近被填充。工序进一步包括：响应于还原剂容器水平值确定容器重新填充事件。响应于容器重新填充事件，工序包括用以清除还原剂累加器值的操作并进行还原剂流体品质检查。操作还清除中止闭锁，使得操作时的检查将指示中止条件未被满足以达检查新尿素容器的目的，尽管其它中止条件可以以其它方式被满足。
工序进一步包括确定：nox排放量，例如从还原剂定剂量指令来确定；还原剂催化剂的入口和出口nox水平；还原剂催化剂的估计温度；和提供由还原剂催化剂处理的排气的发动机的排气流量。入口和出口nox水平值可以从传感器来确定，并且入口nox水平可以替代地或附加地从模型来确定。可以从入口传感器、出口传感器、中间砖传感器、和/或从基于排气和/或涡轮出口温度的建模值或可获得传感器的加权平均来确定还原剂催化剂温度。
示例性工序进一步包括响应于nox排放量来确定nox超标事件。响应于在容器重新填充事件后的预定时段内出现的nox超标事件，检测还原剂流体品质失效。在某些实施例中，确定nox超标事件包括在还原剂流体品质检查的时段期间累加还原剂喷射量。响应于还原剂喷射量低于低测试阈值，在没有结论的情况下退出还原剂流体品质检查。响应于还原剂喷射量大于高测试阈值，工序包括用以在nox超标未被检测到的情况下清除任何还原剂流体品质误差的操作。响应于还原剂喷射量大于低测试阈值但是小于高测试阈值，工序包括用以在nox超标被检测到的情况下设定还原剂流体品质误差、并在nox超标未被检测到的情况下清除还原剂流体品质误差的操作。
nox超标的检测包括：确定阈值量的nox正从系统被排放，其中阈值量的nox是所选量的nox。nox的示例性和非限制性的阈值量包括：超过排放目标的量、超过短期排放目标的量、超过任何其它nox目标值的量、和/或具有添加或减去的估计误差裕度的超过任何所选目标的量。误差裕度可以被添加，例如用以确保给定的nox排放水平实际上大于nox目标值。误差裕度可以被减去，例如用以确保在还原剂流体品质误差被设定前给定的nox排放水平不超过nox目标值。误差裕度是这样一个值，其可以随时间推移被更新，例如至系统的当前操作条件下的nox估计值的不确定性。
参考图7，用于监测后处理系统的示例工序700被示出。工序700包括用以检查用于工序的中止条件是否被满足的操作702。示例性中止条件包括：与后处理系统有关的传感器和/或硬件部件中的故障；存在的瞬态操作条件；和目前可获得用以定剂量的还原剂定剂量系统(例如没有条件被呈现，其防止定剂量系统在监测工序期间提供还原剂)。瞬态操作条件能够是瞬态排气温度、排气流量和/或发动机排出nox水平值。在某些实施例中，稳态操作条件的存在或瞬态操作条件的缺乏，允许监测工序得以前进。在中止条件存在的情况下，工序包括用以重新设定计数器(样本采集计数器)和效率累加器的操作704。
工序700进一步包括用以确定筛选条件是否存在的操作706。示例筛选条件包括：确定scr催化剂温度处于操作范围内；确定排气流量值或催化剂空间速度处于操作范围中；确定定剂量指令目前不受约束或限制；和/或nox传感器输出在高置信度模态(highconfidenceregime)内进行操作。nox传感器输出在高置信度模态中进行操作的示例条件包括：nox传感器输出值处于合理的范围内；nox传感器值低于阈值(例如不接近操作范围的顶部使得它在测试期间可能变得不可靠)；环境空气压力处于正常范围内；nh3滑移估计值处于正常范围内；和/或no2滑移估计值处于正常范围内。在某些实施例中，一些测试筛选或测试中止条件可以被定特性为中止条件或筛选条件。一般来说，在条件应该不存在的情况下，它被定特性为供测试前进的中止条件，并且在条件应该存在的情况下，它被定特性为供测试前进的筛选条件，但是这种定特性行为不局限于任何特定实施例，并且某些条件可以在某些实施例中为中止条件，并在某些实施例中为筛选条件。
工序700包括用以确定目前的anr是否大于β值的操作708。β值是anr的化学计量值，或接近化学计量的值，其中作为anr的函数的去nox效率的可变性是可接受地低的。在anr低于β值的情况下，工序700通过继续步骤712、716退出当前执行循环。在anr高于β值的情况下，工序700以操作710继续，用以计算和累加正态化效率值，例如如公式1中那样。用以累加正态化效率值的操作700包括能使多个正态化效率值平均化的任何操作，包括：在存储器缓存中存储多个效率值，利用在多个效率值点之上捕捉历史效率值信息的过滤的或加权平均了的效率值，以及本领域中明白的类似操作。
工序700进一步包括用以确定是否已经采集了足够数量的效率值样本的操作714。用以确定是否已经采集了足够数量的样本的操作714包括：确定是否已经采集了预定数量的样本；确定是否已经采集了足够的样本用以以样本的平均值提供给定的统计置信度；和/或可以进一步包括响应于给定样本的特定可靠性对由样本中的每个提供的置信度增量进行加权，并确定累加的置信度是否超过阈值。
在工序700还未得到足够数量的样本的情况下，工序700通过继续步骤716退出当前执行循环。在工序700已提供了足够样本的情况下，工序700包括用以计算平均效率的操作718。用以计算平均效率的操作718包括：用以确定统计上显著的平均值例如中数平均值或中等平均值的操作；用以利用移动平均值作为平均值的操作；和/或用以利用过滤值作为平均值的操作。本文中可以设想本领域中明白的任何其它平均操作。工序包括用以清除效率累加器的操作720，其可以进一步包括重新设定任何过滤器、移动平均值或其它信息历史参数。
参考图8，用于监测后处理系统的示例性工序800被示出。工序800包括用以检查用于工序的中止条件是否被满足的操作802。示例性中止条件包括：与后处理系统有关的传感器和/或硬件部件中的故障；存在的瞬态操作条件；和目前可获得用以定剂量的还原剂定剂量系统(例如没有条件被呈现，其防止定剂量系统在监测工序期间提供还原剂)。瞬态操作条件能够是瞬态排气温度、排气流量和/或发动机排出nox水平值。在某些实施例中，稳态操作条件的存在或瞬态操作条件的缺乏，允许监测工序得以前进。在中止条件存在的情况下，工序包括用以重新设定计数器(样本采集计数器)和ε累加器的操作。
工序800进一步包括用以确定筛选条件是否被满足的操作806。工序800的中止条件和筛选条件类似于但并非必须相同于工序700的中止条件和筛选条件。例如，工序800利用低于β的anr的值，并且确定ε的值而不是正态化去nox效率。用以确定ε是否能够被可靠地确定并并基于ε的测试是否能够成功地完成的标准、传感器的操作范围和处于传感器和硬件部件的操作范围内的操作裕度能够不同于用于基于去nox效率的测试的相同参数。
工序800包括用以确定目前的anr是否小于β值的操作808。β值是anr的化学计量值，或接近化学计量的值，其中低于β值，作为anr的函数的ε的可变性是可接受地低的。在anr高于β值的情况下，工序通过继续步骤816、818退出当前执行循环。在anr低于β值的情况下，工序800以操作810继续，用以计算和累加ε值，例如如公式2中那样。用以累加ε值的操作810包括能使多个ε值平均化的任何操作，包括：在存储器缓存中存储多个ε值，利用在多个ε值点之上捕捉历史ε值信息的过滤的或加权平均了的ε值，以及本领域中明白的类似操作。
工序800进一步包括用以确定是否已经采集了足够数量的ε值样本的操作812。用以确定是否已经采集了足够数量的样本的操作包括：确定是否已经采集了预定数量的样本；确定是否已经采集了足够的样本用以以样本的平均值提供给定的统计置信度；和/或可以进一步包括响应于给定样本的特定可靠性对由样本中的每个提供的置信度增量进行加权。
在工序800还未得到足够数量的样本的情况下，工序退出当前执行循环。在工序800已提供了足够样本的情况下，工序800包括用以计算平均ε值的操作814。用以计算平均ε的操作814值包括：用以确定统计上显著的平均值例如中数平均值或中等平均值的操作；用以利用移动平均值作为平均值的操作；和/或用以利用过滤值作为平均值的操作。本文中可以设想本领域中明白的任何其它平均操作。工序包括用以清除ε累加器的操作820，其可以进一步包括重新设定任何过滤器、移动平均值或其它信息历史参数。
实施例的另一示例性设定包括用于监测nox还原催化剂转化能力的工序。在某些实施例中，工序在nox还原催化剂下游具有nox传感器且在nox还原催化剂上游没有nox传感器的情况下是可操作的。工序在具有上游nox传感器的系统中可以是有用的，如果上游nox传感器发生失效或有嫌疑，则所述上游nox传感器例如作为用于nox还原催化剂的后备诊断。工序包括用以确定预期nox排放值的操作，所述nox排放值是nox还原催化剂下游的nox排放值(例如“尾部排气管”nox)。示例性预期nox排放值在后面参考图10和11被描述，其中对角线1010、1110被利用为预期nox排放值。
工序进一步包括确定当前发动机排出nox量低于nox催化剂阈值能力值且大于失效nox催化剂阈值能力值。nox催化剂阈值能力值是这样一种nox量，其中完全有能力的nox催化剂经受降低的nox转化能力，原因是由于大量的nox穿过催化剂。失效nox催化剂阈值能力值是这样一种nox量，其中严重降级的nox催化剂仍然将呈现出非常高的nox转化，原因是由于少量的nox穿过催化剂。附加地或替代地，高和低nox阈值进一步由在其中nox模型被确定为是可靠的区域界定。示例性高和低nox阈值在后面参考图10和11被描述。图10绘出了对于通过预定负载调度运行的特定系统采集的测试单元数据1000，并且图11绘出了对于通过不同预定负载调度运行的类似系统的测试单元数据1100。数据包括作为燃料质量与充气(charge)质量的比值1004的函数的发动机排出nox输出1002、1102。左垂直线1006根据低nox阈值被选择，并且右垂直线1008根据高nox阈值被选择。示例阈值1006、1008是非限制性的。
工序包括响应于发动机燃料补给、发动机扭矩和/或当前发动机转速确定当前发动机排出nox量。附加地或替代地，工序包括响应于进气歧管压力和被喷射燃料的一个或多个正时值(或火花点火发动机的火花正时)确定当前发动机排出nox量。本文中可以设想本领域中明白的任何发动机排出nox模型。
在一个示例中，低nox值1006(例如失效nox催化剂阈值能力值)在燃料质量流量对充气质量流量比值的低值处被确定，并且高nox值1008(例如nox催化剂阈值能力值)在燃料质量流量对充气质量流量比值的高值处被确定。当观察到的燃料质量流量对充气质量流量比值在低值与高值之间时，用以监测nox还原催化剂的工序前进。在再一实施例中，从低值与高值之间的校准线1010、1110确定发动机的估计nox值，所述低值和高值界定观察到的发动机排出nox量，或界定观察到的发动机排出nox量数据点的大部分。
参考图10，作为燃料质量流量对充气质量流量比值的函数的发动机排出nox量的曲线图1000被示出。图10中的数据点是从用于特定发动机的测试单元采集的，并代表操作人员能够对于给定系统轻松地确定的数据的类型。在图10的实施例中，左垂直线1006被作为燃料质量流量对充气质量流量比值的低值，而右垂直线1008被作为燃料质量流量对充气质量流量比值的高值。可以根据模型的品质例如选择可靠数据的逻辑界定点，和/或根据可由恰当地发挥功能的nox还原催化剂处理的发动机排出nox量(对于高值)和均匀对于失效或降级nox还原催化剂也是可处理的发动机排出nox量(对于低值)，来确定低值和高值。高值与低值之间的对角线1010在一个形式中是将在比如在参考图9的部分中所描述的工序等工序中被利用的发动机排出nox量估计值。
工序进一步包括：用以进行筛选步骤的操作，其中多个筛选参数被检查；和用以在筛选参数被通过的情况下监测nox还原催化剂nox转化能力被继续的操作。示例性和非限制性的筛选参数包括：处于恰当操作温度内的nox还原催化剂；处于指定范围内的发动机的排气流量；低于阈值的nox还原催化剂温度的变化率；不被系统约束限制的还原剂喷射指令值(即用于还原剂喷射确定的控制系统指令被估计足以转化设计量的nox的还原剂喷射量)；下游nox传感器值在指定范围内读取并不具有故障；nox传感器值的变化率低于阈值；环境压力处于指定范围内；估计nh3滑移量处于范围内或低于阈值；和估计no2滑移量处于范围内或低于阈值。附加筛选参数包括这样的确定，即：发动机处于稳态操作，发动机转速变化率低于阈值，和/或发动机燃料补给或扭矩值变化率低于阈值。
每个筛选参数的范围的确定取决于存在于系统中的硬件、对于系统所考虑的nox量(例如由于相关排放限制等)，并且对于得到本文公开内容的益处的本领域的技术人员来说是机械步骤。筛选参数的每个范围和极限被选择为用以确保nox还原催化剂在标称条件下操作，其中恰当地操作的催化剂应该被预期会成功，而充分降级或失效的催化剂应该被预期会提供不充分的nox还原。
示例性工序包括：从nox还原催化剂下游的nox传感器确定平均预期nox值和平均测量nox值，并响应于平均测量nox值确定nox还原能力是否失效。平均nox值可以是存储在缓存中的多个值的平均值、每个参数的过滤值(具有相同或不同的时间常数)、nox值的移动平均值、或从本领域中公知的其它平均机制确定的值。用以确定失效nox转化能力的阈值根据可以设想的系统的特定参数是可选择的，并且可以是20％、30％、50％或者更大nox量的差异。在某些实施例中，该差异可以是观察∶预期nox的比值差异(例如1.2∶1)、nox的绝对值(例如10g/hr)和/或所选单位的差异(例如0.5g/hp-hr差异)。
另一示例性工序包括确定发动机排出nox模态是否处于低、标称或高输出区域。例如，参考图10，低区域可以是左垂直线1006的左侧，标称区域可以在垂直线1006、1008之间，而高区域可以在右垂直线1008的右侧。示例性工序进一步包括确定观察到的nox量是否高于或低于预期nox量。参考图12，示例性响应表1200被示出，用于示例性工序。
响应于观察到的尾部排气管nox量比预期nox量低1208，在低发动机排出nox模态1202中，区域1212中的工序包括防止监测器通过nox还原能力，或防止监测器清除nox还原能力故障。在区域1212中，示例工序在某些实施例中不确定nox还原能力是否失效。响应于观察到的尾部排气管nox量比预期nox量低1208，在标称发动机排出nox模态1204中，区域1214中的工序确定nox还原能力被通过或允许监测器清除nox还原能力故障。响应于观察到的尾部排气管nox量比预期nox量低1208，在高发动机排出nox区域1206中，区域1216中的示例工序确定nox传感器处于误差中或不通过传感器合理性检查。
响应于观察到的尾部排气管nox量比预期nox量高121o，在低发动机排出nox模态1202中，区域1218中的工序确定nox传感器处于误差中或不通过传感器合理性检查。响应于观察到的尾部排气管nox量比预期nox量高1210，在标称发动机排出nox模态1204中，区域1220中的工序确定nox还原能力失效或允许监测器设定nox还原能力故障。响应于观察到的尾部排气管nox量比预期nox量高1210，在高发动机排出nox区域1206中，区域1222中的示例工序防止操作影响任何传感器或系统失效，和/或防止允许故障被设定或清除。
参考图9，示意性流程图示出了用于监测nox还原系统的工序900。工序900包括操作916，用以确定发动机燃料流量902和发动机质量流量904是否低于阈值，用以进行nox还原系统的监测检查。工序900进一步包括操作918，用以确定发动机燃料流量902和发动机质量流量904的变化率是否低于阈值，用以进行nox还原系统的监测检查。发动机燃料流量902和发动机质量流量904及其变化率的阈值可以为任何原因而设定，包括但不限于控制测试用以出现在某些功率或排放限制内、某些催化剂空间速度限制内和/或某些排气温度限制内。操作916、918的输出作为逻辑值被输入至“与”框926。工序900进一步包括操作922，用以确定
响应于用于确定进入“与”框926的操作的所有逻辑值都为真，工序900包括用于操作932、934中的每个的允许操作928。工序900进一步包括操作912，用以确定预期nox排放值914。示例操作912利用发动机转速916、发动机扭矩918和加权因子910。加权因子910可以响应于多个不同发动机操作条件来确定，至少包括egr分数、充气温度、燃料补给的正时和/或燃料分配管压力(railpressure)。附加地或替代地，本文中可以设想用以确定预期nox排放值的任何nox模型。
响应于允许操作928，计算预期nox尾部排气管的平均值，工序900进一步包括：第一操作932，用以计算一段时间或执行循环内的预期nox计算的多个值的平均值；和第二操作934，用以计算一段时间或执行循环内的nox传感器读数930的多个值的平均值。nox传感器读数从定位在nox还原系统的nox还原催化剂的下游的nox传感器得到解释。工序900进一步包括用以比较平均值的操作936、和响应于该比较用以确定故障值(递增、设定、递减和/或清除)的操作938。
一组示例实施例是这样一种方法，其包括：确定尿素重新填充事件是否被检测到，并响应于重新填充事件被检测到，清除尿素品质累加器值并清除闭锁中止指令。该方法包括：确定尿素流体品质检查中止条件是否被满足，并响应于中止条件被满足，清除尿素品质累加器、闭锁中止指令、并退出还原剂流体品质检查。该方法进一步包括：响应于中止条件未被满足，根据被喷射的尿素的量，递增尿素品质累加器。该方法进一步包括：比较累加尿素量与低测试阈值，并响应于累加尿素量小于低测试阈值，退出还原剂流体品质检查的当前执行循环。该方法进一步包括：响应于累加尿素量大于低测试阈值，比较累加尿素量与高测试阈值，并响应于尿素量大于高测试阈值，确定nox超标是否被观察到，并响应于nox超标未被观察到，清除尿素品质误差。
示例方法的某再一些实施例在后面描述。示例方法包括：响应于累加尿素量小于高测试阈值，确定nox超标是否被观察到，并响应于nox超标被观察到，设定尿素品质误差，并响应于nox超标未被观察到，清除尿素品质误差。示例方法包括：确定平均ε值，包括在低于β值的氨对nox比(anr)的值处采集的anr/去noxη值，其中β大致是化学计量anr值；确定平均去noxη值，包括在高于β值采集的去noxη值；以及响应于平均ε值和平均去noxη值，确定nox还原系统是否处于“通过”或“失效”状态。示例方法进一步包括：响应于平均ε值和平均去noxη值来确定nox还原系统的状态，包括响应于平均ε值和平均去noxη值两者都指示通过值确定nox还原系统处于“通过”状态。附加地或替代地，该方法包括：响应于平均ε值和平均去noxη值来确定nox还原系统的状态，方法是通过响应于平均ε值指示失效值而平均去noxη值指示通过值来确定nox还原系统处于失效状态，且失效是尿素喷射器和尿素中的至少一个。在某些实施例中，该方法包括：响应于尿素流体品质误差是被清除和未设定中的一个来确定失效是尿素喷射器。
示例方法包括：响应于平均ε值和平均去noxη值来确定nox还原系统的状态，方法是通过响应于平均ε值指示失效值而平均去noxη值指示通过值来确定nox还原系统处于失效状态，且失效是nox还原催化剂和尿素中的至少一个。在某些实施例中，该方法进一步包括：响应于尿素流体品质误差是被清除和未设定中的一个来确定失效是nox还原催化剂。在某些实施例中，平均去noxη值包括正态化去noxη值。示例方法包括被确定用于平均ε值的每个ε值是根据从以下公式中选择的项中的任一个来确定的：
其中nh3_入是进入去nox催化剂中的nh3浓度，其中nox_入是进入去nox催化剂中的nox浓度，其中nox_出是从去nox催化剂中排出的nox浓度。
示例方法包括被确定用于平均去noxη值的每个去noxη值是根据以下公式确定的：
其中η正态化是去noxη值，并且其中η标称是预期去nox效率。
另一组示例实施例是这样一种方法，其包括：确定发动机燃料质量流量和发动机充气质量流量是否具有低于阈值的值；确定发动机燃料质量流量和发动机充气质量流量是否具有低于阈值的变化率；确定多个数据筛选参数是否具有指示nox还原系统监测操作能够被进行的值；以及确定
某再一些实施例的方法在后面描述。示例方法包括：计算在一段时间或执行循环内的预期nox计算的多个值的平均值，方法是通过操作nox还原系统的nox还原模型。示例方法包括：计算在一段时间内的预期nox计算的多个值的平均值包括使用查询值，所述查询值来自作为
又一组示例实施例是这样一种方法，其包括：确定平均ε值，包括在低于β值的氨对nox比(anr)的值处采集的anr/去noxη值，其中β大致是用于被流体地偶联至内燃发动机的排气的nox还原系统的化学计量anr值；确定平均去noxη值，其是在高于β值采集的去noxη值；以及响应于平均ε值和平均去noxη值，确定nox还原系统是否处于“通过”或“失效”状态。在某些实施例中，该示例方法包括：响应于平均ε值和平均去noxη值来确定nox还原系统的状态，方法是通过响应于平均ε值和平均去noxη值两者都指示通过值确定nox还原系统处于“通过”状态。附加地或替代地，该方法包括：响应于平均ε值和平均去noxη值来确定nox还原系统的状态，方法是通过响应于平均ε值指示失效值而平均去noxη值指示通过值来确定nox还原系统处于失效状态，且失效是尿素喷射器和尿素流体品质中的至少一个，其中所述尿素是用于nox还原系统的还原剂流体，并且所述尿素喷射器在选择性还原催化剂上游的位置处被操作地偶联至所述排气。在某再一些实施例中，该方法包括：响应于尿素流体品质检查通过了尿素流体品质来确定失效是尿素喷射器。
在某些实施例中，该方法包括：响应于平均ε值和平均去noxη值来确定nox还原系统的状态，方法是通过响应于平均ε值指示失效值而平均去noxη值指示通过值来确定nox还原系统处于失效状态，且失效是nox还原催化剂和尿素中的至少一个。在某些实施例中，该方法包括：响应于尿素流体品质检查通过了尿素流体品质来确定失效是nox还原催化剂。附加地或替代地，平均去noxη值是正态化去noxη值。
在某些实施例中，该方法包括被确定用于平均ε值的每个ε值是根据从以下公式中选择的项中的任一个来确定的：
其中nh3_入是进入去nox催化剂中的nh3浓度，其中nox_入是进入去nox催化剂中的nox浓度，其中nox_出是从去nox催化剂中排出的nox浓度。在某些实施例中，该方法包括被确定用于平均去noxη值的每个去noxη值是根据以下公式确定的：
其中η正态化是去noxη值，并且其中η标称是预期去nox效率。
再一组示例实施例是这样一种系统，其包括：具有排气的内燃发动机；nox还原系统，其具有选择性催化还原(scr)催化剂、和还原剂喷射器，所述还原剂喷射器在scr催化剂上游的位置处被操作地偶联至所述排气，并从还原剂源接收还原剂。该系统包括：用于确定所述还原剂喷射器、所述scr催化剂和所述还原剂中的一个中的失效的器件。在某些实施例中，该系统包括：用于确定失效的器件，其进一步包括用于在所述还原剂喷射器、所述scr催化剂和所述还原剂之间区分失效源的器件。在又一些实施例中，该系统包括：用于确定还原剂失效的器件，其包括用于检测还原剂源重新填充事件并累加在还原剂源重新填充事件之后的一段时间内喷射的还原剂的量的器件。在某再一些实施例中，该系统包括用于响应于以下因素确定还原剂喷射器的失效的器件：失效的ε值；通过的正态化去nox效率值；和确定所述还原剂的失效确定了还原剂并未失效。附加地或替代地，该系统包括用于响应于以下因素确定scr催化剂的失效的器件：通过的ε值；失效的正态化去nox效率值；和确定所述还原剂的失效确定了还原剂并未失效。
又一组示例实施例是这样一种系统，其包括：具有排气的内燃发动机；nox还原系统，其具有选择性催化还原(scr)催化剂、还原剂喷射器，所述还原剂喷射器在scr催化剂上游的位置处被操作地偶联至所述排气，并从还原剂源接收还原剂；和用于响应于在所述scr催化剂下游的位置处的nox测量和发动机排出nox量来确定nox还原系统中的失效的器件。在某些实施例中，用于确定nox还原系统中的失效的器件响应于发动机排出nox量处于中间范围而nox测量处于低范围来确定nox还原系统是通过的。附加地或替代地，用于确定nox还原系统中的失效的器件响应于发动机排出nox量处于中间范围而nox测量处于高范围来确定nox还原系统是失效的。在某些实施例中，用于确定nox还原系统中的失效的器件响应于发动机排出nox量处于高范围而nox测量处于低范围来确定提供nox测量的nox传感器是失效的。在某些实施例中，用于确定nox还原系统中的失效的器件响应于发动机排出nox量处于低范围而nox测量处于高范围来确定提供nox测量的nox传感器是失效的。
虽然已经在附图和前述描述中详细地示出和描述了本发明，但是其应该被视为在本质上是例证性的而不是限制性的，应该明白的是：只是已经示出和描述了某些示例性实施例，处于本发明的精神内的所有变化和修改都旨在被保护。在阅读权利要求书时，所意图的是：当使用比如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”等词语时，并非旨在将权利要求只限制为一个项目，除非权利要求中有明确的相反说明。当使用“至少一部分”和/或“部分”等语言时，该项目能够包括整个项目的一部分和/或全体，除非有明确的相反说明。
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