專利名稱：對選擇性催化還原系統(tǒng)所用溫度傳感器的車上診斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及對裝有各種傳感器的發(fā)動機系統(tǒng)的診斷。
背景技術(shù)：
該部分中的內(nèi)容僅僅是提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。已知現(xiàn)代燃燒發(fā)動機裝備有控制系統(tǒng)以控制其運行，包括控制它們的性能特性以 及由這類發(fā)動機釋放出的廢氣排氣流的處理。這種對于發(fā)動機運行以及排氣流的控制很大 程度上通過在發(fā)動機周圍放置各種類型的傳感器而成為可能，這些傳感器的輸出被引導(dǎo)作 為微處理器的輸入，而微處理器又對各種發(fā)動機控制裝置進行操作控制，所述發(fā)動機控制 裝置特別包括燃料輸送系統(tǒng)、排氣再循環(huán)系統(tǒng)以及空氣噴射器和反應(yīng)器系統(tǒng)。由于一般傳感器的性質(zhì)，有時會發(fā)生一個或者多個設(shè)置在發(fā)動機周圍的傳感器可 能經(jīng)歷運行功效劣化、性能下降甚至故障，以至于它們不能被用于預(yù)期目的。傳感器故障可 能在操作者操作設(shè)置有該種發(fā)動機且該發(fā)動機被用作原動力裝置的機動車輛時發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
一種組合，包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機，該排氣處理系統(tǒng)包括催化劑 室；上游溫度傳感器，其布置成在所存在的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動 機排氣有效地感測接觸；以及下游溫度傳感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的 發(fā)動機排氣有效地感測接觸。一種用于識別存在于所述組合中的溫度傳感器的故障的方 法，包括提供第一指定溫度和第二指定溫度；提供診斷時段；提供臨界差值；提供超時值； 使發(fā)動機運行；確定上游溫度傳感器的溫度達到第一指定溫度時的第一時間點；確定上游 溫度傳感器的溫度達到第二指定溫度時的第二時間點；確定下游溫度傳感器所提供的溫度 讀數(shù)達到第一指定溫度時的第三時間點；確定表示在第一時間點與第三時間點之間逝去的 時間量的時間間隔；確定該時間間隔與所述診斷時段之間的差；以及當(dāng)選自以下組的至少 一個事件發(fā)生時指示所述下游溫度傳感器的故障狀況所述時間間隔與所述診斷時段之間 的差大于所述臨界差值；以及在從所述第一時間點測量起的、等于所述超時值的時間量逝 去之前，下游溫度傳感器沒有達到第一指定溫度。本發(fā)明還涉及以下技術(shù)方案方案1. 一種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的溫 度傳感器的故障的方法，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置成在 所存在的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游 溫度傳感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述 方法包括提供第一指定溫度和第二指定溫度；提供診斷時段；提供臨界差值；
提供超時值；使所述發(fā)動機運行；確定所述上游溫度傳感器的溫度達到所述第一指定溫度時的第一時間點；確定所述上游溫度傳感器的溫度達到所述第二指定溫度時的第二時間點； 確定所述下游溫度傳感器所提供的溫度讀數(shù)達到所述第一指定溫度時的第三時 間點；確定時間間隔，所述時間間隔表示在所述第一時間點與所述第三時間點之間逝去 的時間量；確定所述時間間隔與所述診斷時段之間的差；以及當(dāng)選自以下組的至少一個事件發(fā)生時指示所述下游溫度傳感器的故障狀況所述 時間間隔與所述診斷時段之間的差大于所述臨界差值；以及，在從所述第一時間點測量起 的、等于所述超時值的時間量逝去之前，所述下游溫度傳感器沒有達到所述第一指定溫度。方案2.如方案1所述的方法，其中，所述第一指定溫度為約100攝氏度與約200 攝氏度之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個溫度之間的所有溫度和溫度范圍。方案3.如方案2所述的方法，其中，所述第一指定溫度為約150攝氏度。方案4.如方案1所述的方法，其中，所述第二指定溫度為約200攝氏度與約300 攝氏度之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個溫度之間的所有溫度和溫度范圍。方案5.如方案4所述的方法，其中，所述第二指定溫度為約250攝氏度。方案6.如方案1所述的方法，其中，所述超時值為約3分鐘與約10分鐘之間的任 何時間量，包括這兩個時間量之間的所有時間量和時間范圍。方案7.如方案1所述的方法，其中，在執(zhí)行所述方法之前，所述上游溫度傳感器的 溫度在小于約100攝氏度的任何溫度處。方案8. —種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的溫 度傳感器的故障的方法，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置成在 所存在的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游 溫度傳感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述 方法包括提供第一預(yù)定溫度和第二預(yù)定溫度；使所述發(fā)動機運行；確定由所述下游溫度傳感器和所述上游溫度傳感器感測的溫度；將由所述下游溫度傳感器感測的溫度與所述第一預(yù)定溫度進行比較；將由所述上游溫度傳感器感測的溫度與所述第二預(yù)定溫度進行比較；當(dāng)由所述下游溫度傳感器感測的溫度在所述第一預(yù)定溫度以上并且由所述上游 溫度傳感器感測的溫度在所述第二預(yù)定溫度以下時，確定在所述上游溫度傳感器中存在故 障狀況。方案9.如方案8所述的方法，其中，所述第一預(yù)定溫度和所述第二預(yù)定溫度每個 均獨立地為約150攝氏度與約300攝氏度之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個溫度之 間的所有溫度和溫度范圍。方案10.如方案8所述的方法，其中，當(dāng)所述發(fā)動機以至少在約500r. p. m以上的r. p. m運行時實施所述方法。方案11.如方案8所述的方法，其中，當(dāng)所述發(fā)動機以至少在約900r. p. m以上的 r. p. m運行時實施所述方法。方案12.如方案8所述的方法，其中，當(dāng)所述發(fā)動機不在進行減速時實施所述方法。
方案13.如方案12所述的方法，其中，當(dāng)所述發(fā)動機至少在約15秒與約2分鐘之 間這一范圍中的任何時間量內(nèi)沒有減速時實施所述方法，所述時間量包括這兩個時間量之 間的所有時間量和所有時間范圍。方案14.如方案8所述的方法，其中，所述第一預(yù)定溫度為約250攝氏度，并且其 中，所述第二預(yù)定溫度為約250攝氏度。方案15. —種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的 溫度傳感器的故障的方法，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置在 所存在的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游 溫度傳感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述 方法包括基于包括催化劑上游側(cè)的發(fā)動機排氣溫度、發(fā)動機排氣的流率、環(huán)境溫度以及催 化劑幾何構(gòu)型在內(nèi)的數(shù)據(jù)來提供所述催化劑室下游側(cè)的發(fā)動機排氣的估算溫度；根據(jù)所述下游溫度傳感器來確定所述催化劑室下游側(cè)的發(fā)動機排氣的實際溫 度；基于所述實際溫度與所述估算溫度之間的差來計算診斷余值；將所述診斷余值與診斷值進行比較；以及如果所述診斷余值的幅度超過所述診斷值，則確定在溫度傳感器中存在故障狀 況。方案16.如方案15所述的方法，其中，所述診斷余值為溫度差的度量，并且小于約 20攝氏度。方案17.如方案15所述的方法，其中，在控制模塊中執(zhí)行所述確定和計算。方案18. —種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的 溫度傳感器的故障的設(shè)備，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置成 在所存在的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下 游溫度傳感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所 述設(shè)備包括多個傳感器，其布置成與所述組合有效地感測接觸，所述傳感器包括至少一個溫 度傳感器；以及至少一個控制模塊，其配置成接收來自所述多個傳感器的輸入，以及配置成隨時間推移監(jiān)測源自傳感器的第一溫度數(shù)據(jù)，所述源自傳感器的第一溫度數(shù)據(jù)涉 及存在于所述系統(tǒng)中第一位置處的排氣；產(chǎn)生關(guān)于與所述系統(tǒng)相關(guān)的第二溫度值的數(shù)據(jù)；將所述第一溫度數(shù)據(jù)與所述第二溫度數(shù)據(jù)進行比較；并且當(dāng)所述第一溫度數(shù)據(jù)與所述第二溫度數(shù)據(jù)的差大于預(yù)定臨界差值時，指示溫度傳感器故障。方案19.如方案18所述的設(shè)備，其中，通過布置在所述系統(tǒng)中第二位置處的第二 溫度傳感器來提供所述第二溫度值。方案20.如方案18所述的設(shè)備，其中，由產(chǎn)生虛擬傳感器溫度數(shù)據(jù)的計算機模型 來提供所述第二溫度值，所述虛擬傳感器溫度數(shù)據(jù)是所監(jiān)測到的發(fā)動機運行參數(shù)的函數(shù)。


現(xiàn)在將參照附圖通過實例來描述一個或多個實施例，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的燃燒發(fā)動機和與其運行相關(guān)的附件的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的后處理系統(tǒng)附件的組成系統(tǒng)；圖3用曲線圖示出了根據(jù)本發(fā)明當(dāng)發(fā)動機開始運行時由傳感器測得的溫度變化；圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性過程的流程圖；圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性過程的流程圖；并且圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的總過程方案的圖解。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，這些附圖僅僅是為說明示例性實施例而提供的，并不用于限制這 些實施例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃燒發(fā)動機70的示意圖，該燃燒發(fā)動機 包括活塞、氣缸以及與其運行相關(guān)的附件。所述燃燒發(fā)動機可以是火花點火式發(fā)動機或者 壓燃式發(fā)動機，在優(yōu)選實施例中為活塞驅(qū)動的。進氣管3將途中的環(huán)境空氣輸送到一個或 多個發(fā)動機氣缸。排氣管5輸送燃燒發(fā)動機70在其正常運行中排放的排氣。在一些實施例 中，還提供了壓縮機7以壓縮進氣，從而增大進氣的密度以在供給發(fā)動機的空氣中提供更 高的氧濃度。壓縮機7可以是由設(shè)置在排氣管中的渦輪9進行軸驅(qū)動的，正如在渦輪增壓 領(lǐng)域中所知的一樣。在一個實施例中，排氣的再循環(huán)是由設(shè)置在導(dǎo)管21中的可選擇性致動 的閥13來實現(xiàn)的，其中導(dǎo)管21設(shè)置在進氣管3和排氣管5之間。在此類實施例中，優(yōu)選地 還設(shè)置了冷卻器15，用以在再循環(huán)排氣與通過進氣管3送入的空氣混合之前降低再循環(huán)排 氣的溫度。優(yōu)選地，在壓縮機7的高壓側(cè)還設(shè)置了壓縮空氣冷卻器11，當(dāng)該冷卻器11存在 時用以消散由于壓縮進氣而產(chǎn)生的部分熱量。在優(yōu)選的實施例中，后處理系統(tǒng)10設(shè)置于發(fā) 動機70的排氣歧管和排氣管5上的向大氣釋放排氣的點之間。在一個實施例中，后處理系 統(tǒng)10包括氧化催化劑、微粒過濾器和氮氧化物(“NOx”)選擇性催化還原系統(tǒng)(“SCR”)。 雖然以上所述各種構(gòu)件均在示意圖中繪出，然而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，所描述 的許多元件(包括進氣管和排氣管)可以通過整體鑄造來提供，例如包括一個或多個這種 構(gòu)件的進氣和排氣歧管，其限度是這些結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域公知的。在一個實施例中，發(fā)動機70 是壓燃式發(fā)動機，其運行以柴油餾分、油或者酯(諸如“生物柴油”)為燃料。在另一個實施 例中，發(fā)動機70是火花點火式發(fā)動機，其運行以汽油、乙醇、汽油乙醇的混合物、或者其他 通常為液態(tài)的碳氫化合物和含氧燃料(oxygenates)為燃料。發(fā)動機70的運行可以通過在沿圖1所示進氣管3的所繪大概位置處設(shè)置傳感器 17和傳感器19來有利地控制。適合作為傳感器17的傳感器包括但不限于，諸如可以用于 測量進氣歧管溫度和壓力的進氣壓力和溫度傳感器的傳感器。適合作為傳感器19的傳感器包括但不限于，諸如質(zhì)量空氣流率傳感器、環(huán)境空氣溫度傳感器和環(huán)境空氣壓力傳感器 的傳感器。在優(yōu)選的實施例中，所存在的各種傳感器提供輸入給至少一個控制模塊，所述控 制模塊可操作地連接于用于控制燃燒和發(fā)動機運行(包括但不限于壓縮機增壓壓力、排氣 再循環(huán)、進入廢氣排氣流的還原劑的配量以及在一些情況下的氣門正時)的各種裝置。控制模塊優(yōu)選地為通用數(shù)字計算機，其通常包括微處理器或者中央處理單元、存儲介質(zhì)(包括非易失性存儲器，其包含只讀存儲器(ROM)和電可編程只讀存儲器 (EPROM)；隨機存取存儲器(RAM))、高速時鐘、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換電路、輸入/ 輸出電路和設(shè)備(I/O)以及合適的信號調(diào)節(jié)和緩沖電路。控制模塊具有一套控制算法，包 括駐留程序指令和校準，其被存儲于非易失性存儲器中并被執(zhí)行以提供所期望的功能。所 述算法通常在預(yù)先設(shè)定的循環(huán)周期中執(zhí)行，使得每個算法在每個循環(huán)周期中至少被執(zhí)行一 次。所述算法由中央處理單元執(zhí)行并且可運行以監(jiān)測來自于前述傳感裝置的輸入并采用預(yù) 先設(shè)定的校準執(zhí)行控制和診斷例行程序以控制致動器的運行。通常按照規(guī)則的時間間隔執(zhí) 行循環(huán)周期，例如在正在進行的發(fā)動機和車輛運行期間每3. 125,6. 25,12. 5、25和100毫秒 執(zhí)行一次?？商娲?，所述算法可以響應(yīng)于諸如特定曲柄角位置之類的事件的發(fā)生而被執(zhí) 行。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的后處理系統(tǒng)10的組成系統(tǒng)。圖2示出了排 氣管5，其具有作為一段沿其長度設(shè)置的催化劑室23 ；催化劑室23內(nèi)包含呈催化劑床或整 體材料形式的還原催化劑，發(fā)動機排氣被致使以箭頭所示的方向從中通過?？呻娮又聞拥?分配器31 (用于可控地分配來自導(dǎo)管管線的液態(tài)還原劑的任何類型分配器，其中液態(tài)還原 劑在導(dǎo)管管線中保持在壓力下)在催化劑室23的上游側(cè)被提供給排氣管5，用于將配送的 液態(tài)還原劑與包含于排氣管5中的流動性排氣相混合。在一個實施例中，分配器31是螺線 管控制閥。在優(yōu)選的實施例中，通過分配器31配送的液體包含在儲箱25中，并且通過導(dǎo)管 管線29從儲箱25輸送到分配器31，采用泵41和管線壓力傳感器27來將導(dǎo)管管線29中的 液體壓力保持在選定的壓力下，該選定的壓力可以是大約15磅/平方英寸到大約150磅/ 平方英寸之間的任何壓力，包括其間的所有壓力和壓力范圍。為方便起見，儲箱25還設(shè)有 液位傳感器。圖2中還示出了傳感器33和35，在一個優(yōu)選的實施例中，它們?yōu)镹Ox傳感器。設(shè) 置NOx傳感器33以使其感測元件與在催化劑室23上游側(cè)的排氣管5中存在的氣體有效地 感測接觸。設(shè)置NOx傳感器35以使其感測元件與在催化劑室23下游側(cè)的排氣管5中存在 的氣體有效地感測接觸。在優(yōu)選實施例中設(shè)置了溫度傳感器37和39。設(shè)置溫度傳感器37以使其感測元 件與在催化劑室23上游側(cè)的排氣管5中存在的氣體有效地感測接觸，并且設(shè)置溫度傳感器 39以使其感測元件與在催化劑室23下游側(cè)的排氣管5中存在的氣體有效地感測接觸。在 優(yōu)選的實施例中，包含于儲箱25中且通過分配器31配送到排氣流中的液體包括“液態(tài)還 原劑”，它是能夠在排氣流中存在的氮氧化物從發(fā)動機70 (圖1)排出之后將其還原的物質(zhì)。 優(yōu)選地，所述還原發(fā)生在催化劑室23中設(shè)置的催化劑的表面上。在一個實施例中，儲箱25中的液態(tài)還原劑包括尿素水溶液。然而，也可以使用包 括其它在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的用于降低燃燒發(fā)動機廢氣排氣流中氮氧化物含量的有機和 無機還原劑的液體成分。這樣的替代物可包括一種或者多種材料——它們的分子結(jié)構(gòu)包含至少一個氮原子，并且至少一個氫原子附接于所述氮原子一包括尿素本身和有機取代尿 素(統(tǒng)稱為“尿素”)。 在燃燒發(fā)動機70 (結(jié)合圖1所示和所述的發(fā)動機，其具有附件，這些附件包括結(jié)合 圖2所示和所述的組成系統(tǒng))的一種運行模式下，NOx傳感器33、35和溫度傳感器37、39的 輸出被作為輸入提供給至少一個控制模塊(未示出)。這為分配器31的運行提供控制，以 從儲箱25分配有效氮氧化物還原量的液體給位于催化劑室23上游側(cè)的排氣管5中存在的 排氣，從而使經(jīng)如此處理的排氣中存在的NOx的量降低至預(yù)定的水平。位于催化劑室上游 的和下游的排氣管5中存在的NOx的量由傳感器33、35產(chǎn)生，并且這些量能夠容易地在控 制模塊中進行數(shù)學(xué)處理以便尤其確定由發(fā)動機70產(chǎn)生的廢氣中NOx的含量在采用儲箱25 中包含的液態(tài)還原劑在催化劑室23中的催化表面上進行處理之前和處理之后的差值。溫度傳感器常常遭受諸如短路或斷路的硬限故障。通過監(jiān)測傳感器電壓可以容易 地檢測這些故障模式。在另一個方面，范圍內(nèi)的故障(in-range failure)是較難檢測的。 可能發(fā)生的一個事件是諸如溫度傳感器37或39的傳感器的故障。在一個可能的故障模式 中，傳感器39這樣發(fā)生故障其提供表示比催化劑室23下側(cè)的廢氣流中實際溫度低的輸出 但仍然提供信號并且不經(jīng)歷硬限故障。當(dāng)存在的各傳感器操作地連接于至少一個控制模塊 (所述控制模塊至少部分地響應(yīng)于包括來自傳感器37和39的信息在內(nèi)的輸入而控制通過 分配器31從儲箱25進行的液體分配)時，對存在于傳感器39處的氣體的溫度的錯誤的低 指示可導(dǎo)致將從儲箱25分配的液體比為了將NOx維持在預(yù)定水平以下本來應(yīng)當(dāng)分配的更 多。類似地，對存在于傳感器37處的氣體的溫度的錯誤的低指示可導(dǎo)致將從儲箱25分配 更少的液體，致使NOx的還原比所希望的少。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將由溫度傳感器39報告的溫度與上游溫度傳感器37 所報告的溫度相比較。廢氣流會影響在傳感器37已經(jīng)達到選定溫度之后下游溫度傳感器 39達到選定溫度目標的時間滯后。這在圖3中用曲線圖示出，圖3提供的曲線(標記為SCR 入口溫度，Temp 1)示出了當(dāng)發(fā)動機開始運行時由傳感器37測得的溫度的典型變化。示出 由傳感器39在相同的時間間隔上測得的溫度的典型變化的曲線被標記為“SCR出口溫度， Temp 2”。在根據(jù)該實施例的評估期間，概括的來說，如果上游溫度傳感器37與對系統(tǒng)預(yù)先 進行的多次測試觀察比較起來是正常升溫，而下游溫度傳感器39的讀數(shù)比上游溫度傳感 器37的讀數(shù)滯后了預(yù)定的時間量，則可以指示下游溫度傳感器39發(fā)生了故障。在一個實 施例中，當(dāng)上游溫度傳感器37達到第一指定溫度(在一個非限制性實例中為150攝氏度) 時，啟動計時器。一旦上游溫度傳感器37達到第二指定溫度(在一個非限制性實例中為 250攝氏度)，則在該時刻考慮下游溫度傳感器39的溫度。在當(dāng)上游溫度傳感器37達到第 一指定溫度時與當(dāng)下游溫度傳感器39達到優(yōu)選地為第一指定溫度的指定溫度時之間逝去 的時間量被記錄為I。對于給定的發(fā)動機/附件配置，Ttl可以被認為是診斷時段，其可以 存儲在作為車載控制模塊的一部分的計算機存儲器中。在野外使用的發(fā)動機系統(tǒng)的實際運 行過程中，在啟用了根據(jù)本發(fā)明的診斷系統(tǒng)的運行條件下進行與以上相同的時間和溫度測 量。在一個實施例中，啟用的運行條件包括在發(fā)動機起動時，由傳感器37感測的溫度低于 100攝氏度，并且Temp2與Tempi之間的差小于預(yù)定常數(shù)。對于由傳感器39感測的溫度達 到第一指定溫度所需的時間超過診斷時段預(yù)定時間量(所述預(yù)定時間量被稱為臨界差值) 的情況而言，使傳感器39的故障被指示。在另一個實施例中，對于傳感器39在預(yù)定時間量之內(nèi)沒有達到表示150攝氏度的第一指定溫度的輸出的情況而言，也使傳感器39的故障被 指示。對于后一故障指示的情況而言，表示逝去時間的超時值可以，例如，是約三分鐘與約 十分鐘之間的逝去時間，包括這兩個時間量之間的所有時間量和時間范圍。在根據(jù)一個實施例的診斷過程中，當(dāng)上游溫度傳感器達到第一預(yù)定溫度時開始時 間測量。然后，下游溫度傳感器被給予指定的時間量來達到和上游溫度傳感器相同的預(yù)定 溫度，如果下游溫度傳感器在超時期間內(nèi)沒有達到該預(yù)定溫度，則指示故障狀況。圖3包括虛線曲線，其表示在傳感器39的一個可能的故障模式下由溫度傳感器39 輸出的溫度數(shù)據(jù)的變化。在所述虛線曲線的情形中，由傳感器39感測的溫度達到150攝氏 度所需的時間超過了 L，從而將指示傳感器39發(fā)生了故障。圖4中提供了表示這種過程的 一種算法。盡管已經(jīng)參照150攝氏度和250攝氏度的溫度(這兩個溫度分別被選為第一指定 溫度和第二指定溫度，在時間上與所述事件重合)對以上內(nèi)容進行了詳述，但本發(fā)明包括 對為各種發(fā)動機和部件配置(在這些配置下，可發(fā)生這些相同事件)所選擇的任何特定的 指定溫度的使用?？梢匀菀椎貫榻o定的發(fā)動機/排氣系統(tǒng)配置確定希望的指定溫度，而不 需要對許多可能的不同部件能力和配置中的每一種進行用于提供本發(fā)明的過度的實驗。本 發(fā)明包括這樣的實施例，即在所述實施例中，第一指定溫度為約100攝氏度與約200攝氏度 之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個溫度之間的所有溫度和溫度范圍，并且在所述實 施例中，第二指定溫度為約200攝氏度與約300攝氏度之間這一范圍中的任何溫度，包括這 兩個溫度之間的所有溫度和溫度范圍。在用于識別如上所述存在于燃燒發(fā)動機和排氣系統(tǒng)的組合中的傳感器之故障的 第二實施例中，當(dāng)測試系統(tǒng)的啟用運行條件出現(xiàn)時，考慮由上游溫度傳感器37和下游溫度 傳感器39提供的溫度讀數(shù)。在一個實施例中，如果由下游溫度傳感器39感測的溫度在第 一預(yù)定溫度以上，并且由上游溫度傳感器37感測的溫度在第二預(yù)定溫度(可以任選地包括 變化量)以下，則使上游溫度傳感器37的故障被指示。在一個非限制性實例中，第一預(yù)定 溫度被選定為250攝氏度，第二預(yù)定溫度被選定為250攝氏度；然而，這些預(yù)定溫度的值可 以每個均獨立地為約150攝氏度與約300攝氏度之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個 溫度之間的所有溫度和溫度范圍。在圖5中示出了該第二實施例的過程的流程圖。用于第二實施例的啟用運行條件包括這樣的設(shè)置，即發(fā)動機在進行傳感器評估時 不處于減速狀態(tài)，其中排出廢氣從所述發(fā)動機被送入催化劑室23。然而，對于發(fā)動機正在減 速的情況而言，最終將使發(fā)動機在某時間點處停止減速，并且優(yōu)選地，在減速停止之后、在 根據(jù)第二實施例的方法開始之前，設(shè)置等待期。該等待期優(yōu)選地為約30秒，但是也可以是 約15秒與約兩分鐘之間的任何時間長度。優(yōu)選實施例中的另一啟用條件是，發(fā)動機以至少 選定的最低r. p. m水平的速率運行，在一個非限制性的實例中該選定的最低r. p. m水平為 1000r. p. m ；然而，任何適合的預(yù)定的最低r. p. m水平都是可用的，該最低r. p. m水平可以低 到約 500r. p. m。在用于識別如上所述存在于燃燒發(fā)動機和排氣系統(tǒng)的組合中的傳感器故障的第 三實施例中，應(yīng)用了物理模型，以便利用對以下信息的了解來提供對催化劑下游側(cè)的發(fā)動 機排氣溫度的估算催化劑上游側(cè)的發(fā)動機排氣溫度、發(fā)動機排氣的流率、環(huán)境溫度、以及 催化劑幾何構(gòu)型。將所提供的估算溫度與溫度傳感器所提供的實際測量溫度做比較，以產(chǎn)生診斷余值。對于診斷余值在某時間點處的幅度與其在較早時間處的值相比明顯更大或變 得明顯更大的情況而言，提供對上游溫度傳感器37或下游溫度傳感器39中任一個的故障 指示。在另一個實施例中，依據(jù)預(yù)定的診斷值來判定余值，并且如果診斷余值的幅度超過診 斷值，則提供故障指示。提供該模型方法的第一步驟包括將發(fā)動機排氣與催化劑室23的 壁之間的熱傳遞力。定義為如下變量的函數(shù)。 其中，表示催化劑室入口側(cè)的發(fā)動機排氣溫度表示發(fā)動機排氣的質(zhì)量空氣 流量；Ta表示環(huán)境溫度；可選參數(shù)Vs表示排氣流的空速(spacevelocity)；以及，SCR幾何 構(gòu)型與催化劑室23中存在的催化劑床或整塊材料的幾何構(gòu)型相關(guān)。在一個實施例中，以下
方程組可用于提供對催化劑下游側(cè)發(fā)動機排氣溫度的估算的模型值 其中，m表示存儲在催化劑室23中的排氣質(zhì)量；Tb表示催化劑床的溫度；I；表示催 化劑室23下游側(cè)的發(fā)動機排氣溫度；f (t)限定Tb與I；之間的關(guān)系，并且基于測試單元數(shù) 據(jù)(test cell data)來標定；Y表示排氣的比熱；f表示縮放函數(shù)；/表示函數(shù)f的導(dǎo)數(shù)； Cv表示定容比熱；h表示催化劑表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；S表示集總的催化劑表面積，其被定義為與 經(jīng)過催化劑的排氣流接觸的總的表面積；TW表示催化劑室壁的溫度；t表示Tw的一階導(dǎo)數(shù)； X表示傳熱時間常數(shù)；氏表示催化劑室壁的傳熱系數(shù)；&表示與環(huán)境空氣接觸的等效壁表 面積；t表示時間歷程(time history)；以及，1,(0)表示由來自催化劑入口的第一溫度傳 感器測量的初始溫度。通過利用本領(lǐng)域中已知的各種傳感器實時地提供以上可獲得的數(shù)據(jù)，并且利用控 制模塊來應(yīng)用所述數(shù)學(xué)模型以便隨時間推移提供包括催化劑室下游側(cè)排氣溫度L的估算 值在內(nèi)的輸出，來獲得催化劑室下游側(cè)排氣溫度L的“源自模型的估算值”。將這些輸出與 隨時間推移所提供的實際溫度測量值作比較，如果溫度傳感器的測量值與模型所提供的值 之間的差大于預(yù)定閾值，則酌情指示傳感器37、39之一中的故障。圖6中提供了該方案的 總圖解。在本發(fā)明中涉及了各種傳感器的輸出，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，這些傳感器的輸出可 以是以毫伏、歐姆為單位的，或者是能夠利用一般已知的方法轉(zhuǎn)換成溫度指示、氮氧化物含 量指示或其它期望量指示的任何其它可測量的信號輸出。在優(yōu)選實施例中，用計算機存儲 器、至少一個控制模塊、以及常規(guī)繼電器電路系統(tǒng)和邏輯來提供數(shù)據(jù)獲取和處理。本發(fā)明已經(jīng)描述了特定優(yōu)選實施例及其修改形式。依據(jù)對本說明書的閱讀和理解，其他人可以想到另外的修改形式和變化形式。因此，本發(fā)明并非意在限制于公開為為實 現(xiàn)本發(fā)明而考慮的最佳模式的特定實施例，而是要包括屬于所附權(quán)利要求的范圍的全部實 施例。
權(quán)利要求
一種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的溫度傳感器的故障的方法，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置成在所存在的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游溫度傳感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述方法包括提供第一指定溫度和第二指定溫度；提供診斷時段；提供臨界差值；提供超時值；使所述發(fā)動機運行；確定所述上游溫度傳感器的溫度達到所述第一指定溫度時的第一時間點；確定所述上游溫度傳感器的溫度達到所述第二指定溫度時的第二時間點；確定所述下游溫度傳感器所提供的溫度讀數(shù)達到所述第一指定溫度時的第三時間點；確定時間間隔，所述時間間隔表示在所述第一時間點與所述第三時間點之間逝去的時間量；確定所述時間間隔與所述診斷時段之間的差；以及當(dāng)選自以下組的至少一個事件發(fā)生時指示所述下游溫度傳感器的故障狀況所述時間間隔與所述診斷時段之間的差大于所述臨界差值；以及，在從所述第一時間點測量起的、等于所述超時值的時間量逝去之前，所述下游溫度傳感器沒有達到所述第一指定溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一指定溫度為約100攝氏度與約200攝氏度 之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個溫度之間的所有溫度和溫度范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一指定溫度為約150攝氏度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二指定溫度為約200攝氏度與約300攝氏度 之間這一范圍中的任何溫度，包括這兩個溫度之間的所有溫度和溫度范圍。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二指定溫度為約250攝氏度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述超時值為約3分鐘與約10分鐘之間的任何時 間量，包括這兩個時間量之間的所有時間量和時間范圍。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在執(zhí)行所述方法之前，所述上游溫度傳感器的溫度 在小于約100攝氏度的任何溫度處。
8.一種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的溫度傳感器 的故障的方法，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置成在所存在的 發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游溫度傳 感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述方法包 括提供第一預(yù)定溫度和第二預(yù)定溫度； 使所述發(fā)動機運行；確定由所述下游溫度傳感器和所述上游溫度傳感器感測的溫度； 將由所述下游溫度傳感器感測的溫度與所述第一預(yù)定溫度進行比較；將由所述上游溫度傳感器感測的溫度與所述第二預(yù)定溫度進行比較； 當(dāng)由所述下游溫度傳感器感測的溫度在所述第一預(yù)定溫度以上并且由所述上游溫度 傳感器感測的溫度在所述第二預(yù)定溫度以下時，確定在所述上游溫度傳感器中存在故障狀 況。
9.一種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的溫度傳感 器的故障的方法，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置在所存在的 發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游溫度傳 感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述方法包 括基于包括催化劑上游側(cè)的發(fā)動機排氣溫度、發(fā)動機排氣的流率、環(huán)境溫度以及催化劑 幾何構(gòu)型在內(nèi)的數(shù)據(jù)來提供所述催化劑室下游側(cè)的發(fā)動機排氣的估算溫度；根據(jù)所述下游溫度傳感器來確定所述催化劑室下游側(cè)的發(fā)動機排氣的實際溫度； 基于所述實際溫度與所述估算溫度之間的差來計算診斷余值； 將所述診斷余值與診斷值進行比較；以及如果所述診斷余值的幅度超過所述診斷值，則確定在溫度傳感器中存在故障狀況。
10.一種用于識別存在于包括具有排氣處理系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機的組合中的溫度傳感 器的故障的設(shè)備，所述排氣處理系統(tǒng)包括催化劑室；上游溫度傳感器，其布置成在所存在 的發(fā)動機排氣進入所述催化劑室之前與所述發(fā)動機排氣有效地感測接觸；以及下游溫度傳 感器，其布置成與離開所述催化劑室的處理過的發(fā)動機排氣有效地感測接觸，所述設(shè)備包 括多個傳感器，其布置成與所述組合有效地感測接觸，所述傳感器包括至少一個溫度傳 感器；以及至少一個控制模塊，其配置成接收來自所述多個傳感器的輸入，以及配置成 隨時間推移監(jiān)測源自傳感器的第一溫度數(shù)據(jù)，所述源自傳感器的第一溫度數(shù)據(jù)涉及存 在于所述系統(tǒng)中第一位置處的排氣；產(chǎn)生關(guān)于與所述系統(tǒng)相關(guān)的第二溫度值的數(shù)據(jù)； 將所述第一溫度數(shù)據(jù)與所述第二溫度數(shù)據(jù)進行比較；并且當(dāng)所述第一溫度數(shù)據(jù)與所述第二溫度數(shù)據(jù)的差大于預(yù)定臨界差值時，指示溫度傳感器 故障。
全文摘要
本發(fā)明涉及對選擇性催化還原系統(tǒng)所用溫度傳感器的車上診斷。本發(fā)明還涉及用于檢測發(fā)動機系統(tǒng)上溫度傳感器的故障的方法和系統(tǒng)，所述發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)有用于在發(fā)動機運行過程中處理排出廢氣流的燃燒產(chǎn)物的裝置，所述方法和系統(tǒng)包括根據(jù)存在于這種系統(tǒng)中的傳感器之間隨時間推移的溫度差來確定傳感器故障?？蓪⒐浪愕呐艢鉁囟扰c實時的溫度測量值相比較，以獲得表示模型值與測量值之差的診斷余值，并且利用測量值與模型值的偏差來指示傳感器故障。
文檔編號F01N3/10GK101845983SQ20101013572
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者Y·-Y·王, Y·何 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司