选择性催化还原稳定状态氨泄漏检测的制作方法

本公开涉及用于内燃机的排气系统，并且更具体地涉及使用选择性催化还原(scr)单元以进行排放控制的排气系统。

从内燃机、特别是柴油发动机排出的排气是一种非均质混合物，其含有诸如一氧化碳(“co”)、未燃烧的碳氢化合物(“hc”)和氮氧化物(“nox”)等气态排放物以及构成颗粒物质(“pm”)的冷凝相材料(液体和固体)。通常被设置在催化剂载体或基板上的催化剂组合物被设置在发动机排气系统中作为后处理系统的一部分，以将这些排气成分中的某些或全部转化为未经调节的排气组分。

排气处理系统通常包括选择性催化还原(scr)装置。scr装置包括其上设置有scr催化剂的基板以减少排气中的nox的量。典型的排气处理系统还包括喷射还原剂(诸如例如氨(nh3)、尿素(co(nh2)2等))的还原剂输送系统。scr装置利用nh3来还原nox。例如，当在合适的条件下向scr装置供应适量的nh3时，在scr催化剂存在下nh3与nox反应以减少nox排放。然而，如果还原反应速率太慢，或者如果排气中有过量的氨，则氨可能从scr中泄漏。另一方面，如果排气中的氨过少，则scrnox转化效率将会降低。

技术实现要素：

一个或多个实施例描述了一种用于包括内燃机的机动车辆的排放控制系统。排放控制系统包括选择性催化还原(scr)装置、nox传感器和用于氨泄漏检测的控制器。氨泄漏检测包括将nox传感器中的nox测量值与预测nox值进行比较。响应于nox测量值超过预测nox值阈值的量，该阈值被校准为第一预定值，将该阈值校准为第二预定值，计时器被发起到预定持续时间，并且在计时器的预定持续时间期间，响应于nox传感器中的第二nox测量值超过预测nox值被设定为第二预定值的阈值的量，根据该第二预定值来调整scr装置的还原剂配量速率。

在一个或多个示例中，控制器在根据第二预定值调整scr装置的还原剂配量速率之后将阈值校准为第一预定值。

另外，在一个或多个示例中，预测nox值是基于scr装置的化学模型。

在一个或多个示例中，nox传感器位于scr装置的下游。

在一个或多个示例中，第二预定值小于第一预定值。

另外，在一个或多个示例中，控制器进一步确定内燃机的操作状态，并且响应于内燃机以稳定状态操作而初始化氨泄漏检测。

根据一个或多个实施例，描述了一种用于处理由内燃机排放的排气的排气系统。排气系统执行排气的选择性催化还原(scr)。排气系统包括用于执行氨泄漏检测的控制器。执行氨泄漏检测包括将排气系统的nox传感器中的nox测量值与预测nox值进行比较。另外，响应于nox测量值超过预测nox值阈值的量，将阈值校准为第一预定值。另外，将阈值校准为第二预定值，并且发起预定持续时间的计时器。在计时器的预定持续时间期间，响应于nox传感器中的第二nox测量值超过预测nox值被设定为第二预定值的阈值的量，根据第二预定值调整scr的还原剂配量速率。

在一个或多个示例中，在完成计时器之后，将阈值校准为第一预定值。另外，在一个或多个示例中，在根据第二预定值调整scr装置的还原剂配量速率之后将阈值校准为第一预定值。

在一个或多个示例中，预测nox值是基于scr装置的化学模型。另外，nox传感器在排气的scr之后测量下游的nox测量值。

在一个或多个示例中，第二预定值小于第一预定值。

在一个或多个示例中，控制器确定内燃机的操作状态，并且响应于内燃机以稳定状态操作而初始化氨泄漏检测。

另外，描述了用于控制内燃机的排气系统的选择性催化还原(scr)装置的计算机实施方法的一个或多个实施例。该方法包括通过将scr装置的nox传感器中的nox测量值与预测nox值进行比较来执行氨泄漏检测。另外，响应于nox测量值超过预测nox值阈值的量，阈值被校准为第一预定值，该方法包括将该阈值校准为第二预定值。以及发起预定持续时间的计时器。在计时器的预定持续时间期间，响应于nox传感器中的第二nox测量值超过预测nox值被设定为第二预定值的阈值的量，根据第二预定值调整scr装置的还原剂配量速率。

在一个或多个示例中，在完成计时器之后，将阈值校准为第一预定值。另外，在根据第二预定值调整scr装置的还原剂配量速率之后将阈值校准为第一预定值。

在一个或多个示例中，第二预定值小于第一预定值。在一个或多个示例中，该方法进一步包括确定内燃机的操作状态；以及响应于内燃机以稳定状态操作而初始化氨泄漏检测。

在一个或多个示例中，nox传感器位于scr装置的下游。

从以下结合附图的具体实施方式中，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将容易显而易见。

附图说明

其它特征、优点和细节仅借助于示例出现在具体实施方式中，该具体实施方式参考附图，其中：

图1描绘了根据一个或多个实施例的包括内燃机和排放控制系统的机动车辆；

图2说明了根据一个或多个实施例的排放控制系统的示例部件；

图3说明了根据一个或多个实施例的通过scr装置的气体的示例流动；

图4说明了根据一个或多个实施例的用于检测scr装置中的氨泄漏的示例性方法的流程图；并且

图5说明用于促进scr装置进行调整并防止稳定状态nh3泄漏检测循环的示例方法的流程图。

具体实施方式

以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块是指可包括执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器模块的处理电路、组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适部件。

根据示例性实施例的方面的机动车辆在图1中总体上用10指示。机动车辆10以皮卡车的形式示出。应当理解的是，机动车辆10可采用各种形式，包括汽车、商业运输工具、轮船等。机动车辆10包括具有发动机舱14、乘客舱15和载货车板17的车身12。发动机舱14容纳内燃机系统24，其在所示的示例性实施例中可包括柴油发动机26。内燃机系统24包括流体连接到后处理或排放控制系统34的排气系统30。内燃机(ice)系统24产生的排气通过排放控制系统34以减少可通过排气出口管36排放到环境的排放。

应当注意的是，本文描述的技术方案与ice系统密切相关，这些ice系统可包括但不限于柴油发动机系统和汽油发动机系统。ice系统24可包括附连到曲轴的多个往复运动活塞，该曲轴可操作地附接到传动系(诸如车辆传动系)以对车辆提供动力(例如，将牵引转矩输送到传动系)。例如，ice系统24可为任何发动机配置或应用，包括各种车辆应用(例如汽车、船舶等)以及各种非车辆应用(例如，泵、发电机等)。虽然可在车辆背景下(例如，产生转矩)描述ice，但是其它非车辆应用也在本公开的范围内。因此，当提及车辆时，本公开应当被解释为适用于ice系统的任何应用。

另外，ice通常可表示能够产生包括气态(例如nox、o2)、含碳和/或颗粒物质的排气流的任何装置，并且本文的公开因此应当被解释为适用于所有这样的装置。如本文所使用，“排气”是指可能需要处理的任何化学物质或化学物质的混合物，并且包括气态、液态和固态物质。例如，排气流可包含一种或多种nox物质、一种或多种液态碳氢化合物物质和一种或多种固体颗粒物质(例如，灰)的混合物。应当进一步理解的是，本文公开的实施例可适用于处理不包括含碳和/或颗粒物质的流出物流，并且在这种情况下，ice26通常也可表示能够产生包括这种物质的流出物流的任何装置。排气颗粒物通常包括含碳烟尘，以及与ice排气密切相关或形成在排放控制系统34内的其它固体和/或液体含碳物质。

图2说明了根据一个或多个实施例的排放控制系统34的示例部件。应当注意的是，虽然在上述示例中内燃机系统24包括柴油发动机26，但是本文描述的排放控制系统34可在各种发动机系统中实施。排放控制系统34促进控制和监测nox存储量和/或处理材料，以控制由内燃机系统24产生的排气。例如，本文的技术方案提供了用于控制选择性催化还原(scr)装置和附属的nox传感器的方法，其中scr装置被配置为从排气源接收排气流。如本文所使用，“nox”是指一种或多种氮氧化物。nox物质可包括nyox物质，其中y>0且x>0。氮氧化物的非限制性示例可包括no、no2、n2o、n2o2、n2o3、n2o4和n2o5。scr装置被配置为诸如以下文将描述的可变配量速率接收还原剂。

可包括若干节段的排气管道214将来自发动机26的排气216输送到排放控制系统34的各种排气处理装置。例如，如所说明，排放控制系统34包括scr装置220。在一个或多个示例中，scr装置220可包括选择性催化过滤器(scrf)装置，其除了颗粒过滤能力之外还提供scr的催化方面。替代地或另外，scr催化剂也可被涂覆在溢流基板上。如可明白的是，系统34可包括各种附加处理装置，包括氧化催化剂(oc)装置218和颗粒过滤器装置(未示出)等。

如可明白的是，oc装置218可为本领域中已知的各种溢流氧化催化剂装置中的一种。在各种实施例中，oc装置218可包括溢流金属或陶瓷块体基板224。基板224可包装在具有与排气管道214流体连通的入口和出口的不锈钢壳体或罐中。基板224可包括设置在其上的氧化催化剂化合物。氧化催化剂化合物可作为修补基面涂层施加，并且可含有铂族金属，诸如铂(pt)、钯(pd)、铑(rh)或其它合适的氧化催化剂或其组合。oc装置218用于处理未燃烧的气态和非挥发性hc和co，它们被氧化形成二氧化碳和水。修补基面涂层包括被设置在块体基板或下面的修补基面涂层表面上的组成不同的材料层。催化剂可含有一个或多个修补基面涂层，并且每个修补基面涂层可具有独特的化学催化功能。在scr装置220中，用于scr功能和nh3氧化功能的催化剂组合物可驻留在基板上的不连续的修补基面涂层中，或者替代地，用于scr和nh3氧化功能的组合物可驻留在基板上的不连续的纵向区域中。

scr装置220可被设置在oc装置218的下游。在一个或多个示例中，scr装置220包括可为壁流式过滤器的过滤器部分222，其被配置为从排气216中过滤或捕集碳和其它颗粒物质。在至少一个示例性实施例中，过滤器部分222形成为颗粒过滤器(pf)，诸如柴油颗粒过滤器(dpf)。过滤器部分(即，pf)可例如使用陶瓷壁流式块体排气过滤器基板来构造，该过滤器部分被包装在刚性耐热壳体或罐中。过滤器部分222具有与排气管道214流体连通的入口和出口，并且可随着排气216流过其中而捕集颗粒物质。应当明白的是，陶瓷壁流块体过滤器基板本质上仅仅是示例性的，并且过滤器部分222可包括其它过滤器装置，诸如卷绕或包装式纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等。在一个或多个示例中，排放控制系统34还可执行再生过程，该再生过程通过燃烧被捕集在过滤器基板中的颗粒物质来再生过滤器部分222。

在一个或多个示例中，scr装置220诸如以可变配量速率接收还原剂。还原剂246可从还原剂供应源234供应。在一个或多个示例中，使用喷射器236或其它合适的输送方法将还原剂246在scr装置220上游的位置喷射到排气管道214中。还原剂246可为气体、液体或水溶液(诸如尿素水溶液)的形式。在一个或多个示例中，还原剂246可与喷射器236中的空气混合以帮助喷射的喷雾的扩散。被设置在过滤器部分222上的含修补基面涂层的催化剂或溢流催化剂或壁流式过滤器可减少排气216中的nox成分。scr装置220可利用诸如氨(nh3)等还原剂246来还原nox。含修补基面涂层的催化剂可含有沸石和一种或多种贱金属成分，诸如铁(fe)、钴(co)、铜(cu)或钒(v)，其可在存在nh3的情况下有效地操作以转化排气216的nox成分。在一个或多个示例中，湍流器(即，混合器)(未示出)也可被设置在排气管道214内紧邻喷射器236和/或scr装置220，以进一步帮助还原剂246与排气216完全混合和/或均匀分布在整个scr装置220中。

排放控制系统34进一步包括将还原剂246引入排气216的还原剂输送系统232。还原剂输送系统232包括还原剂供应器234和喷射器236。还原剂供应器234存储还原剂246并且与喷射器236流体连通。还原剂246可包括但不限于nh3。因此，喷射器236可将可选择量的还原剂246喷射到排气管道214中，使得还原剂246在scr装置220上游的位置处被引入到排气216。

在一个或多个示例中，排放控制系统34进一步包括控制模块238，其经由多个传感器可操作地连接以监测发动机26和/或排气处理系统34。如本文所使用，术语模块是指可包括执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器的处理电路、组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适部件。例如，模块238可执行如下所述的scr化学模型。控制模块238可操作地连接到ice系统24、scr装置220和/或一个或多个传感器。如所示，传感器可包括被设置在scr装置220下游的上游nox传感器242和下游nox传感器242'，其中每一个都与排气管道214流体连通。在一个或多个示例中，上游nox传感器242被设置在ice26的下游以及scr装置220和喷射器236两者的上游。上游nox传感器242和下游nox传感器242'检测在排气管道214内邻近它们的位置的nox水平，并且产生对应于nox水平的nox信号。在一些实施例中，nox水平可包括浓度、质量流量或体积流量。例如，由nox传感器产生的nox信号可由控制模块238解译。控制模块238可选地与被设置在scr装置220上游的一个或多个温度传感器(诸如上游温度传感器244)进行通信。

排放控制系统34的传感器可进一步包括至少一个压力传感器230(例如，压力增量传感器)。压力增量传感器230可确定scr装置220两端的压力差(即，δp)。虽然说明了单个压力增量传感器230，但是应当明白的是，可使用多个压力传感器来确定scr装置220的压力差。例如，第一压力传感器可被设置在scr装置220的入口处并且第二压力传感器可被设置在scr220的出口处。因此，由第二压力增量传感器检测到的压力与由第一压力增量传感器检测到的压力之间的差异可指示scr220两端的压力差。应当注意的是，在其它示例中，传感器可包括与本文所说明/描述的传感器不同的、附加的或更少的传感器。

在一个或多个示例中，scr装置220包括利用还原剂246和催化剂来转换排气216中的no和no2的一个或多个部件。scr装置220可包括例如可包装在壳体或罐中的溢流陶瓷或金属块体基板，该壳体或罐具有与排气管道214和可选地其它排气处理装置流体连通的入口和出口。壳体或罐理想地可包括相对于排气成分的大致惰性材料(诸如不锈钢)。基板可包括施加到其上的scr催化剂组合物。

基板主体可(例如)为陶瓷砖、板结构或任何其它合适的结构(诸如块体蜂窝结构，其包括每平方英寸数百至数千个平行的溢流孔)，但是其它配置也是合适的。每个溢流孔可由壁表面限定，在壁表面上可对scr催化剂组合物进行修补基面涂敷。基板主体可由能够承受与排气216相关联的温度和化学环境的材料形成。可使用的材料的一些具体示例包括陶瓷，诸如经挤压堇青石、α-氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆、硅线石、石榴石或耐热和耐腐蚀金属(诸如钛或不锈钢)。基板可包括例如非硫酸化tio2材料。基板主体可为如下面将讨论的pf装置。

scr催化剂组合物通常是多孔和高表面积材料，其可在还原剂246(诸如氨)的存在下有效地操作以转化排气216中的nox成分。例如，催化剂组合物可含有浸渍有诸如铁(fe)、钴(co)、铜(cu)、钒(v)、钠(na)、钡(ba)、钛(ti)、钨(w)和其组合等一种或多种碱金属组分的沸石。在特定实施例中，催化剂组合物可含有浸渍有铜、铁或钒中的一种或多种的沸石。在一些实施例中，沸石可为β-型沸石、y型沸石、zm5沸石或任何其它结晶沸石结构，诸如菱沸石或usy(超稳定y型)沸石。在特定实施例中，沸石包括菱沸石。在特定实施例中，沸石包括ssz。特别是当与颗粒过滤器(pf)装置串联使用时，或当被结合到经由高温排气烟尘燃烧技术再生的scrf装置中时，合适的scr催化剂组合物可具有高热结构稳定性。

scr催化剂组合物可选地进一步包括一种或多种碱金属氧化物作为促进剂以进一步降低so3形成并延长催化剂寿命。在一些实施例中，一种或多种碱金属氧化物可包括wo3、al2o3和moo3。在一个实施例中，wo3、al2o3和moo3可与v2o5组合使用。

scr装置通常使用还原剂246将nox物质(例如，no和no2)还原成无害组分。无害组分包括(例如)并非nox物质的一种或多种物质，诸如双原子氮、含氮惰性物质或被认为是可接受的排放物的物质。还原剂246可为氨(nh3)(诸如无水氨或氨水)或由氮和富氢物质(诸如尿素(co(nh2)2)产生。另外或替代地，还原剂246可为能够在排气216和/或热量存在下分解或反应以形成氨的任何化合物。方程(1)到(5)提供了用于涉及氨的nox还原的示例性化学反应。

6no+4nh3→5n2+6h2o(1)

4no+4nh3+o2→4n2+6h2o(2)

6no2+8nh3→7n2+12h2o(3)

2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o(4)

no+no2+2nh3→2n2+3h2o(5)

应当明白的是，方程(1)到(5)仅仅是说明性的，并不意味着将scr装置220限制为特定的nox还原机制或多个nox还原机制，也不排除其它机制的操作。scr装置220可被配置为执行任何一种上述nox还原反应、上述nox还原反应的组合以及其它nox还原反应。

还原剂246可在各种实施方案中用水稀释。在还原剂246被水稀释的实施方案中，热量(例如，来自排气)使水蒸发，并且将氨供应到scr装置220。根据需要，非氨还原剂可用作氨的完全或部分替代物。在还原剂246包括尿素的实施方案中，尿素与排气反应以产生氨，并且将氨供应到scr装置220。下面的反应(6)提供了经由尿素分解产生氨的示例性化学反应。

co(nh2)2+h2o→2nh3+co2(6)

应当明白的是，方程(6)仅仅是说明性的，并不意味着将尿素或其它还原剂246分解限制为特定的单一机制，也不排除其它机制的操作。

scr催化剂可存储(即，吸收和/或吸附)与排气216相互作用的还原剂。例如，还原剂246可作为氨存储在scr装置220或催化剂内。给定的scr装置220具有还原剂容量或其能够存储的还原剂或还原剂衍生物的量。相对于scr催化剂容量，存储在scr装置220内的还原剂的量可被称为scr“还原剂装载量”，并且在一些情况下可被指示为％装载量(例如，90％还原剂装载量)。在scr装置220的操作期间，喷射的还原剂246存储在scr催化剂中并且在与nox物质的还原反应期间消耗，并且必须连续补充。确定要喷射的还原剂246的精确量对于保持排气排放处于可接受的水平是至关重要的：系统34内(例如，scr装置220内)的还原剂水平不足可能导致(例如，经由车辆尾管)来自该系统的非期望nox物质排放(“nox渗漏”)，而过量的还原剂246喷射可导致非期望量的还原剂246未反应地通过scr装置220或者作为非期望反应产物(“还原剂泄漏”)离开scr装置220。当scr催化剂低于“起燃”温度时(例如如果scr装置220中的nh3饱和(即，没有更多的存储位置了))，还可能发生还原剂泄漏和nox渗漏。例如，scr配量逻辑可用于命令还原剂246配量和其调整，并且可由模块238实施。

可通过scr化学模型确定还原剂喷射配量速率(例如，每秒克数)，该scr化学模型基于来自一个或多个还原剂246喷射的信号(例如，来自喷射器236的反馈)和上游nox(例如，来自上游nox传感器242的nox信号)来预测存储在scr装置220中的还原剂246的量。scr化学模型进一步预测从scr220排出的排气216的nox水平。scr化学模型可由控制模块238实施。例如，scr化学模型可随时间由一个或多个过程值更新。诸如由模块238控制的配量管理器(未示出)监测由scr化学模型预测的还原剂存储水平，并将其与期望的还原剂存储水平进行比较。可连续监测预测的还原剂存储水平与期望的还原剂存储水平之间的偏差，并且可触发配量调整以增加或减少还原剂配量以消除或减少偏差。例如，可调整还原剂配量速率以在scr装置220下游的排气216中实现期望的nox浓度或流量，或者实现期望的nox转化速率。期望的转化速率可通过许多因素来确定，诸如scr催化剂类型的特性和/或系统的操作条件(例如，ice26操作参数)。

随着时间变化，scr化学模型的不准确性可能会加剧模型化scr还原剂存储水平与实际装载量之间的明显误差。因此，可连续校正scr化学模型以最小化或消除误差。用于校正scr化学模型的一种方法包括将模型化scr排放排气nox水平与实际nox水平(例如，如由下游nox传感器242'测量的)进行比较以确定差异，并且随后校正该模型以消除或减少差异。因为nox传感器(例如，下游nox传感器242')对还原剂(例如，nh3)和nox交叉敏感，所以区分还原剂信号和nox信号是至关重要的，因为还原剂泄漏可能与不充分的nox转化混淆。

在一个或多个示例中，用于区分还原剂信号和nox信号的被动分析技术是相关性方法，其包括将上游nox浓度(例如，诸如由上游nox传感器242测量值)移动与下游nox浓度(例如，诸如由下游nox传感器242'测量值)进行比较，其中发散浓度方向可指示还原剂泄漏的增加或减少。相关性分析识别来自下游nox传感器242'的测量值何时遵循来自上游nox传感器242的测量模式(即，如同上游nox传感器242一样移动的测量模式)。相关性是这两个nox传感器之间的线性关系的强度和方向的统计量度。

例如，该比较包括相关性方法，其包括将下游nox浓度与上游nox测量值或预测nox测量值进行比较，其中发散浓度方向可指示还原剂泄漏的增加或减少。例如，如果上游nox浓度下降并且下游nox浓度增加，则可将还原剂泄漏识别为增加。类似地，如果上游nox浓度增加并且下游nox浓度下降，则可将还原剂泄漏识别为下降。因此，可使用两个nox测量值序列之间的差异来确定scr装置220的配量状态。

替代地或另外，该比较包括频率分析。由于在调制/解调期间nox和还原剂浓度的变化，由nox传感器产生的nox信号可包括多个频率分量(例如，高频和低频)。高频信号通常只与nox浓度有关，而低频信号通常与nox浓度和还原剂浓度这两者有关。上游nox和下游nox的高频信号被隔离并且用于计算scrnox转化率，然后将该转化率应用到隔离的低通上游nox信号以确定低频下游nox信号。然后将计算的低频下游nox信号与实际隔离的低频下游nox信号进行比较，其中这两个值之间的偏差可指示还原剂泄漏。

诸如上述相关方法和频率方法等被动分析技术的缺点在于它们依赖于两个nox传感器的正确操作。例如，有故障的上游nox传感器(例如，上游nox传感器242)可产生低于邻近上游nox传感器的实际nox水平的nox信号，从而导致scr化学模型预测比实际存储量更高的还原剂存储量。因此，nox漏过将被错误地识别为还原剂泄漏，并且将命令还原剂配量，使得将加剧nox漏过(即，还原剂配量将减少)。另外，scr化学模型将使用不准确的上游nox测量值进行更新，并且nox渗漏将持续加剧。另外或替代地，以类似方式，nh3泄漏可能被错误地解译为nox渗漏。

相关性和频率被动分析技术的另一个缺点在于，当scr处于稳定状态时，它们不能被实施。例如，通过在移动时间范围内对scr装置220上游的nox信号(例如，诸如由上游nox传感器242测量)取均方根值的均方根值来确定“稳定状态”；足够小的值指示上游nox浓度的最小变化，并且scr可被认为处于稳定状态。应当注意的是，其它技术可用于诸如使用发动机燃料nox梯度或任何其它测量值来确定车辆是否以稳定状态操作。例如，稳定状态条件可包括小于预定值(诸如约30ppm、小于约20ppm或小于约10ppm)的上游nox浓度的均方根值。scr稳定状态条件可通常与ice26的稳定状态条件(例如，通常一致的rpm、燃料喷射、温度等)相关。侵入测试可用于区分还原剂信号和nox信号，这些侵入测试包括停止全部或大部分还原剂配量一段时间。虽然侵入测试可在稳定状态条件下执行，但是在一些情况下，它们可能在测试期间产生非期望的排气排放，诸如nox浓度增加的排放。

图3说明了根据一个或多个实施例的通过scr装置220的排气的示例流动。控制模块238测量气体体积的流量(f)和气体的浓度c。例如，scr装置220将nox310的输入流量确定为fcnox,in，其中f是输入气体216的体积，并且cnox,in是输入气体216中nox的入口浓度。类似地，fcnh3,in是输入气体216中的nh3315的流量的体积，cnh3,in是nh3的入口浓度。另外，补偿吸附量322和解吸量324以及在催化剂表面上反应的量，控制模块238可将cnh3确定为nh3的scr浓度，并且将cnox确定为nox的scr浓度。

因此，fcnox是通过scr装置220的出口的nox的nox出口体积流量320。在一个或多个示例中，控制模块238可将wnoxfcnox确定为nox的质量流量，其中wnox是nox的分子量。类似地，对于nh3，出口体积流量325是fcnh3，其中nh3的质量流量是wnh3fcnh3。

如前所述，控制模块238精确地控制还原剂喷射速率；诸如氨生产尿素水溶液喷射速率。喷射不足可能会导致不可接受的低nox转化。喷射速率过高会导致从scr装置220中释放氨。来自scr系统的这些氨排放被称为氨泄漏。

因此，返回参考图2，控制模块238基于化学模型和期望的nh3存储量设定点来控制喷射器236的操作，以确定如本文所述的待喷射的还原剂246的量。控制模块238可基于监测一个或多个传感器来确定与还原剂存储量对应的校正系数，并且可更精确地控制由喷射器236提供的喷射的还原剂的量。例如，控制模块238确定还原剂喷射器激励时间校正系数，以进一步减少或消除化学模型与实际scr出口nox排放之间的差异。替代地或另外，控制模块238确定nh3设定点校正以减少或消除化学模型与实际scr出口nox排放之间的差异。因此，可更有效地利用还原剂246的供应器。例如，喷射到排气216中的还原剂在喷射到排气216中时可形成nh3。因此，控制模块238控制被供应给scr装置220的nh3的量。scr催化剂吸附(即，存储)nh3。由scr装置220存储的nh3的量在下文中可被称为“nh3存储水平”。控制模块238可控制被供应给scr装置220的nh3的量以调节nh3存储水平。存储在scr装置220中的nh3与通过其中的排气216中的nox发生反应。

在一个或多个示例中，从进入scr装置220的排气216中除去的nox的百分比可被称为scr装置220的转化效率。控制模块238可基于分别由第一(上游)nox传感器242和第二(下游)nox传感器242'产生的noxin和noxout信号来确定scr装置220的转化效率。例如，控制模块238可基于以下方程来确定scr装置220的转化效率：

screff＝(noxin–noxout)/noxin(7)

由于scr催化剂的温度升高，也可能导致nh3泄漏。例如，当nh3存储水平接近最大nh3存储水平时，在温度升高的情况下，nh3可从scr催化剂解吸。由于排放控制系统34中的误差(例如，存储水平估计误差)或部件有故障(例如，喷射器有故障)也可能发生nh3泄漏。

通常，控制模块238基于化学模型来估计scr装置220的nh3存储水平。在一个或多个示例中，nh3存储量设定点(“设定点”)是可校准的。控制模块238使用化学模型来估计scr装置220中的nh3的当前存储水平，并且存储水平管理器向喷射控制提供反馈以根据化学模型确定喷射速率以提供用于反应的nh3，并且保持目标存储水平。设定点可指示给定操作条件(例如，scr催化剂的温度)的目标存储水平。因此，设定点可指示scr装置220的存储水平(s)和温度(t)。设定点可标示为(s,t)。控制模块238控制还原剂喷射器236以管理喷射到排气216中的还原剂的量，以将scr装置220的存储水平调整到设定点。例如，控制模块238命令喷射器236在确定新的设定点时增加或减少存储水平以达到设定点。另外，控制模块238命令还原剂喷射器236增加或减少存储水平以在达到设定点时保持设定点。

本文描述的技术特征促进排放控制系统34基于下游nox误差(例如，1.5标准偏差，37.5ppm)进入稳定状态氨泄漏检测。例如，在稳定状态下，通过禁止穷尽流体(def)喷射来执行氨泄漏检测。然而，这样的技术可能会潜在地增加def喷射配量停止事件期间的nox排放。另外，在某些操作条件下，scr装置220可能无法充分调整来消除nox渗漏或nh3泄漏，这可能在一些情况下导致循环进入和退出稳定状态泄漏检测。因此，在一个或多个示例中，通过调制发动机输出nox而不是通过禁止def喷射来在稳定状态操作条件下侵入性地检测nh3泄漏或nox渗漏的存在来执行氨泄漏和/或nox渗漏检测，其中，其它nh3泄漏检测策略通常是无效的。使用发动机输出nox调制可防止对应于def喷射禁止的尾管nox排放增加。一旦处于合理状态，该技术特征促进使用不同的、较小的误差值(例如，0.5标准偏差，12.5ppm)对nox误差进行积分。该技术特征因此促进排放控制系统34进行“最终”调整并且停止循环进入和退出稳定状态泄漏检测。

在一个或多个示例中，控制模块238使用scr催化剂的化学模型来预测进入scr装置220的排气216中的nox浓度。另外，基于预测nox浓度，控制模块238确定用于对排气216进行配量以满足排放阈值的nh3的量。控制模块238通常实施自适应半闭环控制策略以根据化学模型来保持scr性能，其中控制模块根据机动车辆10的进行中的性能来持续地获悉与化学模型相关联的一个或多个参数。然而，使用自适应控制策略的排气系统的技术挑战在于：如果足够高以引起稳定状态泄漏检测事件的下游nox误差(下游nox传感器相对于下游nox模型)，则这可能会导致排气系统循环进入和退出稳定状态泄漏检测而无需调整。在一个或多个示例中，该误差足够大到导致排放控制系统34进入稳定状态泄漏检测，但是没有足够大到在检测过程完成时导致调整。在一些实施例中，稳定状态条件可对应于ice速度或负载恒定的条件。

图4说明了根据一个或多个实施例的用于检测scr装置中的氨泄漏的示例性方法400的流程图。在一个或多个示例中，方法400由控制器38来实施。替代地，方法400由一个或多个电路来实施。在一个或多个示例中，方法400通过执行可以计算机可读和/或可执行指令的形式提供或存储的逻辑来实施。

如在410处所示，方法400包括从下游nox传感器242'接收nox的测量值。另外，如在420处所示，检查ice26是否处于预选定的发动机操作条件，诸如由发动机产生的nox大致恒定的“稳定状态”操作条件。例如，稳定状态操作条件可对应于车辆10正在驾驶的条件，例如发动机转速或负载大致恒定。如在430处所示，该方法继续针对ice26的其它操作状态检测nh3泄漏检测并且通过这些步骤循环，直到检测到预选定稳定状态操作条件。

如在440处所示，如果ice26被确定为以稳定状态操作，则该方法对ice26的稳定状态操作执行稳定状态nh3泄漏检测。如在442处所示，稳定状态nh3泄漏检测包括基于scr装置220的化学模型来计算预测的下游nox值。基于本文描述的半闭环计算以及一个或多个传感器值(诸如入口/出口温度、入口/出口压力和之前的nox测量值等)来确定预测的下游nox值。如在444处所示，泄漏检测进一步包括将传感器中的nox测量值与预测nox值进行比较和/或确定这两个值之间的差异。在一个或多个示例中，该差异可被称为nox测量误差。

如在446处所示，该方法进一步包括将nox测量误差与阈值进行比较。该阈值被设定为第一预定值。例如，nox测量值和预测值可指示排气216中的nox的浓度。在这种情况下，在一个或多个示例中，预定值可为预定的nox浓度，诸如37.5ppm(或任何其它值)。在一个或多个示例中，预定值可基于诸如标准偏差(例如1.5标准偏差)等指定统计量来确定。例如，预定值被校准为建模的下游nox值。测量的下游nox因此相对于传感器的预期误差而标准化。然后将标准化误差(该示例中为1.5)与进入稳定状态泄漏检测逻辑的阈值进行比较。在这种情况下，基于由nox传感器242'测量的nox的之前值来计算用作比较阈值的nox的浓度的预定值。换句话说，在上面的示例情况中，37.5ppm用作阈值，因为37.5是之前的nox测量值的1.5标准偏差值。应当注意的是，在一个或多个示例中，所使用的nox测量值和预测值可为nox流量或任何其它nox属性(而不是nox浓度)。

如在446处所示，如果nox测量误差小于(或等于)阈值(设定为第一预定值)，则scr装置220被认为在没有nh3泄漏的情况下操作，并且操作继续循环。如在450处所示，如果nox测量误差大于(或等于)阈值(被设定为第一预定值)，则调整scr装置220以防止nh3泄漏事件。例如，可调整还原剂配量速率以在scr装置220下游的排气216中实现期望的nox浓度或流量，或者实现期望的nox转化速率。

通常，基于nox测量误差来调整还原剂配量速率。然而，如本文所述，在一个或多个示例中，在ice26的稳定状态操作模式中，可能不会重复与观察到的发起该调整相同的值的nox测量误差，导致放弃调整。这导致排气系统在没有任何调整的情况下循环进入和退出稳定状态泄漏检测。在一个或多个示例中，nox误差足够大到导致排放控制系统34进入稳定状态泄漏调整，但是没有足够大到在检测过程完成时导致调整。

图5说明用于促进scr装置220调整配量速率并防止稳定状态nh3泄漏检测循环的示例方法450的流程图。该方法解决了上述技术挑战。scr装置220根据一个或多个实施例实施这种方法作为用于检测scr装置中的氨泄漏的方法400(图4)的一部分。

如参考图4所述，方法450响应于nox测量误差高于被设定为第一预定值的阈值而发起。如在510处所示，方法450包括将阈值校准为第二预定值。在一个或多个示例中，第二预定值小于用于进入稳定状态调整的第一预定值。例如，与第一预定值37.5ppm相比，第二预定值可为12.5ppm的nox浓度值。应当注意的是，在其它示例中，第二预定值可不同于上述示例。另外，在一个或多个示例中，基于诸如标准偏差等指定统计量来确定第二预定值。例如，参考之前的nox测量值，第二预定值可为0.5标准偏差(与第一预定值的1.5标准偏差相比)。

另外，如在520处所示，方法450包括发起计时器达预定持续时间，诸如1秒、5秒或任何其它预定持续时间。在一个或多个示例中，预定持续时间是scr装置220完成稳定状态nh3泄漏检测(图4的框440)所消耗的典型时间。

另外，如在530处所示，该方法包括从scr装置220下游的nox传感器242'接收测量值。如在540处所示，该方法进一步包括确定测量值与基于化学模型的预测值之间的差异。应当注意的是，方法450的测量值和差异是第二组测量值和差异，它们与用于在方法400中发起scr调整的第一测量值和第一组差异不同。第二测量值与预测值之间的差异可被称为第二nox测量误差。

如在550处所示，方法450进一步包括检查第二nox测量误差是否超过现在被设定为第二预定值的阈值。如在555处所示，如果第二nox测量误差确实超过作为第二预定值的阈值，则scr装置220根据作为scr调整的一部分的第二预定值来调整还原剂配量速率。

如在580处所示，方法450进一步包括将阈值校准为第一预定值。如在590处所示，scr装置220因此继续操作并且基于第一(较大)预定值检测nh3泄漏检测。

如在560处所示，如果第二nox测量误差确实超过作为第二预定值的阈值，则scr装置220继续周期性地从下游nox传感器242'接收nox测量值，直到计时器持续时间完成。如在570处所示，如果计时器持续时间在第二nox测量误差没有超过第二预定值的情况下完成，则不调整scr装置220，并且因此在不调整的情况下继续操作。如在580处所示，方法450进一步包括在完成计时器持续时间之后将阈值校准为第一预定值。如在590处所示，scr装置220因此继续操作并且基于第一(较大)预定值检测nh3泄漏检测。

一旦稳定状态泄漏检测被触发并且scr装置220处于似乎合理状态，本文的技术特征就会促进排气系统34使用不同的、较小的误差值(例如，0.5标准偏差，12.5ppm)以便调整。换句话来说，与用于触发稳定状态泄漏检测的第一预定阈值相比，使用第二、较小的误差值来调整scr装置220。在一个或多个示例中，一旦scr装置的调整完成，则恢复nox测量误差的第一预定阈值。scr装置220使用较大(第一)误差阈值重新进入稳定状态泄漏检测逻辑。该技术特征因此促进停止排气系统循环进入和退出稳定状态泄漏检测。

本文所述的技术方案促进改进用于内燃机的排放控制系统，诸如用于车辆的排放控制系统。例如，该技术方案基于比用于进入稳定状态nh3泄漏检测逻辑的误差更小的误差的积分来确定存储量校正和调整，该误差指示下游nox传感器测量值与下游nox模型之间的差异。当nox误差刚好足够高到引起稳定状态nh3泄漏检测事件但是该误差足够低到引起该系统循环进入和退出稳定状态nh3泄漏检测而没有任何调整时，这种改进促进防止稳定状态nh3泄漏检测的循环。

虽然已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，希望本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入本申请范围内的所有实施例。