專利名稱：利用氨傳感器來確定scr配給系統(tǒng)性能的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及排氣處理系統(tǒng)，具體而言，涉及使用氨傳感器來確定選擇性催化還原 (SCR)配給系統(tǒng)性能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此處所提供的背景說明只是為了總體上陳述本發(fā)明背景的目的。發(fā)明人的一部分工作在背景技術(shù)部分中被描述，這部分內(nèi)容以及在提交申請時(shí)該描述中不另構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的方面，既不明確也不暗示地被承認(rèn)是破壞本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)混合空氣和燃料以產(chǎn)生空氣/燃料(A/F)混合物，所述空氣/燃料(A/ F)混合物在多個(gè)汽缸內(nèi)燃燒。A/F混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞，所述活塞使曲軸可旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。在壓縮點(diǎn)火式(Cl)發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣可以被吸入到汽缸中并且被活塞壓縮。然后，燃料可以噴射到被壓縮的空氣中，以讓加壓A/F混合物燃燒。例如，CI發(fā)動(dòng)機(jī)包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在燃燒期間所產(chǎn)生的排氣可以從汽缸排放到排氣歧管中。排氣可以包括一氧化碳 (CO)和碳?xì)浠衔?HC)。與火花點(diǎn)火式(Si)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，所述排氣可能還包括由于CI發(fā)動(dòng)機(jī)的更高的燃燒溫度所導(dǎo)致的氮氧化物(N0X)。排氣處理系統(tǒng)可以處理排氣以去除C0、HC 和/或者N0X。例如，排氣處理系統(tǒng)可以包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)，所述各項(xiàng)為氧化催化齊IJ(OC)、NOx吸收劑/吸附劑、選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、顆粒物(PM)過濾器和催化轉(zhuǎn)換
ο在SCR過程中，配給劑(dosing agent)通過配給系統(tǒng)被噴射到排氣中。例如，配給劑可以是純的無水氨、氨水、或者尿素。配給劑包括與排氣中的NOxK應(yīng)的還原劑。例如，該還原劑可是氨(NH3)。還原劑與排氣中的NOjg合，并且所述混合物可以被吸附到SCR催化劑上。然后，SCR催化劑可以分解被吸附的混合物，形成水汽(H2O)和氮?dú)?N2)。因此，SCR 過程可以顯著地減少NOx排放物。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括配給控制模塊，比較模塊和狀態(tài)確定模塊。配給控制模塊控制配給系統(tǒng)在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中。比較模塊將排氣中氨的測定量與氨的所需量進(jìn)行比較，其中在位于所述第一位置下游并且在SCR催化劑上游的第二位置處，或者在位于SCR催化劑內(nèi)的第二位置處，測量氨的測定量。狀態(tài)確定模塊基于氨的測定量和氨的所需量之間的比較來確定配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。一種用于控制選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的方法，包括控制配給系統(tǒng)，以在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中；在位于所述第一位置下游并且在SCR催化劑上游的第二位置處，或者在位于SCR催化劑內(nèi)的第二位置處，測量排氣中的氨量；將所述氨的測定量與所述氨的所需量進(jìn)行比較；以及，基于所述氨的測定量和氨的所需量之間的比較來確定所述配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。本發(fā)明還包括以下方案
方案1. 一種用于選擇性催化還原SCR系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括 配給控制模塊，所述配給控制模塊控制配給系統(tǒng)，以便在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中；
比較模塊，所述比較模塊將所述排氣中氨的測定量與所述氨的所需量進(jìn)行比較，其中在位于所述第一位置下游并且位于SCR催化劑上游的第二位置處，或者在位于所述SCR催化劑內(nèi)的第二位置處，測量所述氨的測定量；以及
狀態(tài)確定模塊，所述狀態(tài)確定模塊基于所述氨的測定量和所述氨的所需量之間的比較結(jié)果來確定所述配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。方案2.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述配給系統(tǒng)包括多個(gè)部件，所述多個(gè)部件包括配給劑噴射器、配給劑管線、配給劑供給泵、配給劑供給源、所述SCR催化劑、 以及氮氧化物NOx傳感器。方案3.根據(jù)方案2所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述氨的測定量小于所述氨的所需量時(shí)，所述狀態(tài)確定模塊產(chǎn)生第一失效狀態(tài)，以及當(dāng)所述氨的測定量大于所述氨的所需量時(shí)，所述狀態(tài)確定模塊產(chǎn)生第二失效狀態(tài)。方案4.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一失效狀態(tài)指示所述配給劑噴射器被堵塞。方案5.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一失效狀態(tài)指示所述配給劑管線受限制，或者指示所述配給劑管線有泄漏。方案6.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一失效狀態(tài)指示低壓的配給劑供給泵，或者指示所述配給劑供給源包含了低質(zhì)量的配給劑。方案7.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二失效狀態(tài)指示高壓的配給劑供給泵，或者指示所述配給劑噴射器卡在打開狀態(tài)中。方案8.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第二位置位于所述SCR催化劑內(nèi)時(shí)，所述第二失效狀態(tài)指示所述SCR催化劑的低的氨存儲容量。方案9.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，基于配給劑流量和配給劑量的測量結(jié)果中的至少一個(gè)，所述狀態(tài)確定模塊確定所述多個(gè)部件中的哪一個(gè)已經(jīng)失效。方案10.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述氨的所需量基于來自第一氮氧化物NOx傳感器和第二氮氧化物NOx傳感器的測量結(jié)果、排氣的質(zhì)量空氣流量EMAF和排氣溫度EGT，其中所述第一氮氧化物NOx傳感器和所述第二氮氧化物NOx傳感器位于所述SCR 催化劑的上游和下游。方案11. 一種用于控制選擇性催化還原SCR系統(tǒng)的方法，包括
控制配給系統(tǒng)，以在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中； 在位于所述第一位置下游并且位于SCR催化劑上游的第二位置處，或者在位于所述 SCR催化劑內(nèi)的第二位置處，測量所述排氣中的氨量； 將所述氨的測定量與所述氨的所需量進(jìn)行比較；以及
基于所述氨的測定量和所述氨的所需量之間的比較結(jié)果來確定所述配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。
方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述配給系統(tǒng)包括多個(gè)部件，所述多個(gè)部件包括配給劑噴射器、配給劑管線、配給劑供給泵、配給劑供給源、所述SCR催化劑、以及氮氧化物NOx傳感器。方案13.根據(jù)方案12所述的方法，進(jìn)一步包括
當(dāng)所述氨的測定量小于所述氨的所需量時(shí)，產(chǎn)生第一失效狀態(tài)；以及當(dāng)所述氨的測定量大于所述氨的所需量時(shí)，產(chǎn)生第二失效狀態(tài)。方案14.根據(jù)方案13所述的方法，其中，所述第一失效狀態(tài)指示所述配給劑噴射器被堵塞。方案15.根據(jù)方案13所述的方法，其中，所述第一失效狀態(tài)指示所述配給劑管線受限制，或者指示所述配給劑管線有泄漏。方案16.根據(jù)方案13所述的方法，其中，所述第一失效狀態(tài)指示低壓的配給劑供給泵，或者指示所述配給劑供給源包含了低質(zhì)量的配給劑。方案17.根據(jù)方案13所述的方法，其中，所述第二失效狀態(tài)指示高壓的配給劑供給泵，或者指示所述配給劑噴射器卡在打開狀態(tài)中。方案18.根據(jù)方案13所述的方法，其中，當(dāng)所述第二位置位于所述SCR催化劑內(nèi)時(shí)，所述第二失效狀態(tài)指示所述SCR催化劑的低的氨存儲容量。方案19.根據(jù)方案13所述的方法，進(jìn)一步包括基于配給劑流量和配給劑量的測量結(jié)果中的至少一個(gè)，確定所述多個(gè)部件中的哪一個(gè)已經(jīng)失效。方案20.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述氨的所需量基于來自第一氮氧化物 NOx傳感器和第二氮氧化物NOx傳感器的測量結(jié)果、排氣的質(zhì)量空氣流量EMAF和排氣溫度 EGT,其中所述第一氮氧化物NOx傳感器和所述第二氮氧化物NOx傳感器位于所述SCR催化劑的上游和下游。本發(fā)明更多的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拇撕笏峁┑脑敿?xì)說明中變得顯而易見。必須理解， 詳細(xì)的說明和特定的示例只是用于說明之目的，而不是旨在限制本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明將從詳細(xì)的說明和附圖中得到完全的理解，附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制模塊的功能框圖；以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、使用氨傳感器來確定選擇性催化還原(SCR)配給系統(tǒng)性能的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下述說明本質(zhì)上只是示例性的，而不是旨在以任何方式來限制本發(fā)明、其應(yīng)用或者使用。為了簡潔，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來指示相似的元件。如此處所使用地，短語“A、B和C中的至少一個(gè)”應(yīng)當(dāng)理解為指的是邏輯(A或B或C)，其中使用了非排他性邏輯 “或”。必須理解，在不改變本發(fā)明原理的情況下，方法中的步驟可以以不同的順序來執(zhí)行。如此處所使用地，術(shù)語“模塊”可以指的是以下各項(xiàng)，或者可以是以下各項(xiàng)中的一部分，或者可以包括以下各項(xiàng)，所述各項(xiàng)為專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、執(zhí)行代碼的處理器(共享的、專用的或者成組的)；提供所描述功能的其他合適部件；或者，上述各項(xiàng)的全體或一些的組合，例如片上系統(tǒng)。術(shù)語“模塊” 可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享的、專用的或者成組的)。如上所使用地，術(shù)語“代碼”可以包括軟件、固件和/或者微代碼，并且可以指的是程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｈ缟纤褂玫?，術(shù)語“共享”指的是來自多個(gè)模塊的一些或者所有代碼可以使用單個(gè)(共享的)處理器來執(zhí)行。另外，來自多個(gè)模塊的一些或者所有代碼可以由單個(gè)(共享的)存儲器來存儲。如上所使用地，術(shù)語“成組”指的是來自單個(gè)模塊的一些或者所有代碼可以使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個(gè)模塊的一些或者所有代碼可以使用一組存儲器來存儲。此處所描述的設(shè)備和方法可以通過由一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來實(shí)施。所述計(jì)算機(jī)程序包括存儲在非瞬態(tài)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行的指令。所述計(jì)算機(jī)程序也可以包括被存儲的數(shù)據(jù)。非瞬態(tài)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限定性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)可以包括SCR催化劑和設(shè)置在該SCR催化劑上游和下游的氮氧化物(NOx)傳感器。NOx傳感器可以在SCR催化劑之前和之后測量排氣流中的NOx 量，以確定SCR催化劑的轉(zhuǎn)換效率。但是，NOx傳感器可能是“交叉敏感的”，并且因此可能將排氣流中的氨(NH3)檢測為N0X?？蛇x地，氨傳感器可以設(shè)置在排氣流中，以測量排氣中的氨量。由于噴射了包括氨的配給劑(例如，尿素)，所以在排氣流中存在氨。在SCR催化劑下游對氨的檢測也已知為“氨的逃逸(slip)”。氨的逃逸可以指示退化的SCR催化劑(S卩，轉(zhuǎn)換效率小于預(yù)定閾值)。但是，氨的逃逸也可以指示關(guān)于配給系統(tǒng)的問題。例如，配給劑的過量噴射也可能導(dǎo)致氨的逃逸，而不管SCR催化劑的狀態(tài)如何。其他配給系統(tǒng)問題可能導(dǎo)致噴射不足量的配給劑，這可能導(dǎo)致在SCR催化劑的下游存在過多的N0X。在SCR催化劑下游檢測到的過多NOx也可指示退化的SCR催化劑。換言之，有關(guān)配給系統(tǒng)的問題可能被不正確地檢測為有關(guān)SCR催化劑的轉(zhuǎn)換效率的問題。關(guān)于退化的SCR 催化劑的不正確確定可能會導(dǎo)致非必需的更換，而這可能會增加成本。因此，提出了一種使用氨(NH3)傳感器來確定SCR配給系統(tǒng)的性能的系統(tǒng)和方法。 可選地，所述系統(tǒng)和方法可以使用組合式感器。所述系統(tǒng)和方法可以首先控制配給系統(tǒng)，以將所需量的氨(即配給劑)噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排氣中。例如，所需量的氨可以基于SCR催化劑的轉(zhuǎn)換效率，這可以基于在NOx傳感器上游和下游的測量值來確定。此外， 所需量的氨還可以基于排氣的質(zhì)量空氣流量(EMAF)、排氣溫度(EGT)、和/或者當(dāng)前存在于 SCR系統(tǒng)中的NH3的量(“存儲的NH/’)。然后，所述系統(tǒng)和方法可以將排氣中的氨的測定量與氨的所需量進(jìn)行比較。氨的測定量可以在位于配給劑噴射器下游并且位于SCR催化劑上游的位置處測量?？蛇x地，排氣中氨的測定量可以在位于SCR催化劑內(nèi)的位置處測量?；谒霰容^，所述系統(tǒng)和方法可以確定配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。配給系統(tǒng)可以包括配給劑噴射器、配給劑管線、配給劑供給源和配給劑供給泵(以及SCR催化劑和NOx傳感器)。在一些實(shí)施例中，基于配給劑流量的測量結(jié)果和/或者配給劑量的測量結(jié)果，所述系統(tǒng)和方法可以確定配給系統(tǒng)的哪一個(gè)具體部件已經(jīng)失效。當(dāng)氨的測定量小于氨的所需量時(shí)，所述系統(tǒng)和方法可以產(chǎn)生第一失效狀態(tài)，所述第一失效狀態(tài)指示了與低氨相關(guān)的問題。例如，第一失效狀態(tài)可以指示配給劑噴射器被限制/堵塞、配給劑管線受到限制、配給劑管線有泄漏、配給劑供給源包括低質(zhì)量(例如稀釋的)的配給劑、或者低壓的配給劑供給泵。當(dāng)氨的測定量大于氨的所需量時(shí)，所述系統(tǒng)和方法可以產(chǎn)生第二失效狀態(tài)，所述第二失效狀態(tài)可以指示與高氨相關(guān)的問題。例如，第二失效狀態(tài)可以指示配給劑噴射器被卡在打開狀態(tài)中(且因此噴射了過量的配給劑)、高壓的配給劑供給泵、或者SCR催化劑的低的氨存儲容量(即，當(dāng)氨量是在位于SCR催化劑內(nèi)的位置處被測量時(shí))。合格/失效狀態(tài)可以被用作車載診斷(0BD)，以檢測和報(bào)告存在故障的配給系統(tǒng)。該反饋也可以用于調(diào)節(jié)配給控制器，并且可以由技術(shù)人員讀取，用于更準(zhǔn)確的故障查找，從而更有效地進(jìn)行車輛維護(hù)?，F(xiàn)在參照圖1，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)12。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是CI發(fā)動(dòng)機(jī) (例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī))。但是，發(fā)動(dòng)機(jī)12也可以是不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，或者HCCI發(fā)動(dòng)機(jī))。發(fā)動(dòng)機(jī)12通過進(jìn)氣系統(tǒng)16將空氣吸入進(jìn)氣歧管14，所述進(jìn)氣系統(tǒng)16可以通過節(jié)氣門18調(diào)節(jié)。例如，節(jié)氣門18可以通過電子節(jié)氣門控制(ETC)來進(jìn)行電控。來自進(jìn)氣歧管14的空氣被分配到多個(gè)汽缸20中。盡管顯示了 6個(gè)汽缸，但是可以理解，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以包括其他數(shù)目的汽缸。燃料噴射器22可以將燃料直接噴射到汽缸 20中。但是可選地，燃料噴射器22可以經(jīng)由汽缸20的進(jìn)氣端口來噴射燃料。燃料噴射器 22還可以在燃燒A/F混合物之后將燃料噴射到汽缸20中(“燃燒后噴射”)，以將碳?xì)浠衔?(HC)引入到排氣中?；钊?未示出)壓縮汽缸20內(nèi)的A/F混合物，并且使其在汽缸20內(nèi)燃燒?；钊趧?dòng)力沖程期間驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(未示出)以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中，汽缸20可以包括火花塞(未示出)。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器M測量發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(未示出)的旋轉(zhuǎn)速度。例如， 發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器M可以以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或者RPM來測量所述旋轉(zhuǎn)速度。從燃燒所獲得的排氣被排放到排氣歧管26中。然后，排氣可以由排氣處理系統(tǒng)處理和/或通過排氣再循環(huán) (EGR)系統(tǒng)48被再循環(huán)到進(jìn)氣歧管14。排氣的質(zhì)量空氣流量(EMAF)傳感器觀可以測量通過排氣處理系統(tǒng)30的排氣的流率。排氣溫度(EGT)傳感器四可以測量排氣歧管沈和排氣處理系統(tǒng)30中的排氣的溫度。 排氣處理系統(tǒng)30可以包括輔助噴射器32、OC 34、SCR催化劑36和PM過濾器38。輔助噴射器32可以選擇性地將HC (例如燃料)噴射到排氣中。例如，輔助噴射器32可以將HC噴射到排氣中，以增加用于PM過濾器38再生的排氣溫度(EGT)。但是，如前所描述地，燃料噴射器22可以執(zhí)行燃燒后噴射以將HC引入到排氣中。OC 34氧化CO和HC，以形成(X)2和H20。SCR催化劑36 (與例如氨之類的還原劑一起)從排氣中去除N0X。在排氣釋放到環(huán)境中之前，PM過濾器38從排氣中去除PM。排氣處理系統(tǒng)30還可以包括配給系統(tǒng)。配給系統(tǒng)可以包括配給劑噴射器40、配給劑管線41、配給劑供給源42、配給劑供給泵43 (以及SCR催化劑36和傳感器)。特別地，所述傳感器可以包括第一 NOx傳感器44和第二 NOx傳感器46、以及氨傳感器45。盡管在SCR催化劑36 上游示出了分開的NOx傳感器44和氨傳感器45，但是排氣處理系統(tǒng)30可以包括單個(gè)組合式Ν0χ/ΝΗ3傳感器。第一和第二 NOx傳感器44、46測量排氣中的NOx量。氨傳感器45在位于配給劑噴射器40下游并且位于SCR催化劑36上游的位置處測量排氣中的氨NH3量?？蛇x地，氨傳感器45可以設(shè)置在SCR催化劑36內(nèi)?；谄湓谂艢饬髦邢鄬τ赟CR催化劑36的位置， 第一和第二 NOx傳感器44、46可以被稱為上游NOx傳感器44和下游NOx傳感器46。在一些實(shí)施例中，NOx傳感器44、46可能是“交叉敏感的”，并且因此可以檢測NOj^P NH3兩者。盡管顯示了一個(gè)EGT傳感器四、兩個(gè)NOx傳感器44、46以及一個(gè)氨傳感器45，但是排氣處理系統(tǒng)可以包括其他數(shù)目的溫度、NOx和/或者氨傳感器?？刂颇K60與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的各部件通信和/或控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的各部件。 具體地，控制模塊60可以從發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器24、EMAF傳感器28、EGT傳感器四、配給劑供給源42、配給劑供給泵43、NOx傳感器44和46、以及氨傳感器45接收信號。控制模塊 60還可以控制節(jié)氣門18、燃料噴射器22、火花塞(未示出)(如果實(shí)施的話，例如在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中)，輔助噴射器32、配給劑噴射器40、配給劑供給泵43和EGR閥52 (如下更詳細(xì)地描述)?？刂颇K60也可以實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)或者方法。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10還可以包括EGR系統(tǒng)48。EGR系統(tǒng)48包括EGR閥52和EGR管線 50。EGR系統(tǒng)48可以將來自排氣歧管沈的一部分排氣引入到進(jìn)氣歧管14中。EGR閥52 可以安裝在進(jìn)氣歧管14上。EGR管線50可以從排氣歧管沈延伸到EGR閥52，在排氣歧管 26和EGR閥52之間提供連通。如前所描述地，控制模塊60可以致動(dòng)EGR閥52，以控制被引入到進(jìn)氣歧管14中的排氣量。發(fā)動(dòng)機(jī)12也可以包括渦輪增壓器M。渦輪增壓器M可以由通過渦輪入口所接收的排氣來驅(qū)動(dòng)。只是為了示例，渦輪增壓器討可以包括可變噴嘴渦輪(VNT)。渦輪增壓器討增加了進(jìn)入到進(jìn)氣歧管14中的氣流，從而導(dǎo)致進(jìn)氣MAP (即歧管絕對壓力，或者增壓壓力)的增加?？刂颇K60可以致動(dòng)渦輪增壓器54，以選擇性地限制排氣的流量，由此控制增壓壓力。現(xiàn)在參照圖2，顯示了控制模塊60的示例?？刂颇K60可以包括配給控制模塊 80、比較模塊84和狀態(tài)確定模塊88。配給控制模塊80控制配給系統(tǒng)，以將所需量的氨噴射到排氣中。具體地，配給控制模塊80可以控制配給劑噴射器40以將所需量噴射到排氣中。更確切地，配給劑噴射器 40可以將所需量的配給劑噴射到排氣中，其中所述所需量的配給劑與所需量的氨對應(yīng)。所需量的氨可以基于SCR催化劑36的轉(zhuǎn)換效率，所述SCR催化劑36的轉(zhuǎn)換效率可以基于來自上游NOx傳感器44和下游NOx傳感器46的測量結(jié)果來確定。此外，排氣中所需量的氨還可以相應(yīng)地基于來自EMAF傳感器28和EGT傳感器四的EMAF和/或者EGT。例如，配給控制模塊80可以使用查詢表，以基于SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、EMAF和/或者EGT來確定排氣中的所需量的氨。比較模塊84從配給控制模塊80接收氨的所需量。比較模塊84還從氨傳感器45 接收指示了排氣中氨的測定量的測量結(jié)果。比較模塊84將氨的測定量與氨的所需量進(jìn)行比較。例如，比較模塊84可以產(chǎn)生氨的測定量和氨的所需量之間的差。狀態(tài)確定模塊88從比較模塊84接收比較結(jié)果。例如，狀態(tài)確定模塊88可以接收氨的測定量與氨的所需量之間的差?；谒霰容^結(jié)果，狀態(tài)確定模塊88可以產(chǎn)生關(guān)于配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)90。例如，狀態(tài)確定模塊88可以產(chǎn)生關(guān)于以下各項(xiàng)的合格/失效狀態(tài)90，所述各項(xiàng)為配給劑噴射器40、配給劑管線41、配給劑供給源42、或者配給劑供給泵43。所述合格/失效狀態(tài)可以被用于OBD和/或用于由技術(shù)人員對配給系統(tǒng)進(jìn)行診斷。在一些實(shí)施例中，狀態(tài)確定模塊88可以基于對配給劑流量的測量結(jié)果和/或者對配給劑量的測量結(jié)果來確定配給系統(tǒng)的哪一個(gè)具體部件已經(jīng)失效。具體地，當(dāng)氨的測定量小于氨的所需量時(shí)，狀態(tài)確定模塊88可以產(chǎn)生第一失效狀態(tài)，所述第一失效狀態(tài)指示了與低氨相關(guān)的問題。例如，第一失效狀態(tài)可以指示堵塞的配給劑噴射器40、受限制的配給劑管線41、配給劑管線41中有泄漏、低質(zhì)量的配給劑供給源 42、或者低壓的配給劑供給泵43。反過來，當(dāng)氨的測定量大于氨的所需量時(shí)，狀態(tài)確定模塊 88可以產(chǎn)生第二失效狀態(tài)，所述第二失效狀態(tài)指示了與高氨相關(guān)的問題。例如，第二失效狀態(tài)可以指示配給劑噴射器40卡在打開狀態(tài)中(且因此噴射了過量的配給劑)、高壓的配給劑供給泵43、或者SCR催化劑36的低的氨存儲容量(即當(dāng)氨量是在位于SCR催化劑36內(nèi)的位置處被測量時(shí))。當(dāng)氨的測定量等于或者大致等于氨的所需量時(shí)，狀態(tài)確定模塊88可以確定沒有配給系統(tǒng)部件發(fā)生故障。例如，狀態(tài)確定模塊88可以為配給劑噴射器40、配給劑管線41和配給劑供給源42中的每一個(gè)產(chǎn)生合格狀態(tài)。但是，如果SCR催化劑36的轉(zhuǎn)換效率保持小于預(yù)定閾值時(shí)，則SCR催化劑36可能是退化的，并因此可能需要更換。在一些實(shí)施例中，當(dāng)氨的測定量等于或者大致等于氨的期待量時(shí)，狀態(tài)確定模塊88然后可以產(chǎn)生關(guān)于SCR催化劑36的失效狀態(tài)?，F(xiàn)在參照圖3，用于確定SCR配給系統(tǒng)的性能的示例方法從104開始。在104處， 控制過程致動(dòng)配給劑噴射器40，以將所需量的氨(即所需量的配給劑)噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的排氣中。例如，所需量的氨可以基于SCR催化劑的轉(zhuǎn)換效率、EMAF和/或EGT。此夕卜，例如，SCR催化劑36的轉(zhuǎn)換效率可以基于來自上游NOx傳感器44和下游NOx傳感器46 的測量結(jié)果。在108處，控制過程在位于配給劑噴射器40下游并且位于SCR催化劑36上游的位置處測量氨量?？蛇x地，控制過程可以在位于SCR催化劑36內(nèi)的位置處測量排氣中的氨量。在112處，控制過程確定氨的測定量是否小于氨的所需量。如果為真，則控制過程可以前進(jìn)到116。如果為假，則控制過程可以前進(jìn)到120。在116處，控制過程可以產(chǎn)生關(guān)于配給系統(tǒng)部件的失效狀態(tài)，所述失效狀態(tài)指示了與低氨相關(guān)的問題。例如，該失效狀態(tài)可以指示以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)，所述各項(xiàng)為堵塞的配給劑噴射器40、受限制的配給劑管線41、配給劑管線41中的泄漏、低質(zhì)量配給劑供給源 42、或者低壓的配給劑供給泵43。然后，控制過程可以回到104。在120處，控制過程可以確定氨氣的測定量是否大于氨氣的所需量。如果為真，則控制過程可以前進(jìn)到124。如果為假，則控制過程可以返回到128，這是因?yàn)榕艢庵邪钡臏y定量等于或者大致等于排氣中氨的所需量。在1 處，控制可以產(chǎn)生指示了與高氨相關(guān)的問題的失效狀態(tài)。例如，所述失效狀態(tài)可以指示配給劑噴射器40卡在打開狀態(tài)中(以及因此噴射了過量的配給劑)、高壓的配給劑供給泵43、或者SCR催化劑36的低的氨存儲容量 (即，當(dāng)氨量是在位于SCR催化劑36內(nèi)的位置處被測量時(shí))。然后，控制過程可以回到104。本發(fā)明的寬泛教導(dǎo)可以以多種方式來實(shí)施。因此，盡管本公開包括特定的例子，但是本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)被如此限制，因?yàn)閷τ诒绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在研習(xí)了附圖、說明書和所附權(quán)利要求后，其他的修改將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種用于選擇性催化還原SCR系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括配給控制模塊，所述配給控制模塊控制配給系統(tǒng)，以便在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中；比較模塊，所述比較模塊將所述排氣中氨的測定量與所述氨的所需量進(jìn)行比較，其中在位于所述第一位置下游并且位于SCR催化劑上游的第二位置處，或者在位于所述SCR催化劑內(nèi)的第二位置處，測量所述氨的測定量；以及狀態(tài)確定模塊，所述狀態(tài)確定模塊基于所述氨的測定量和所述氨的所需量之間的比較結(jié)果來確定所述配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述配給系統(tǒng)包括多個(gè)部件，所述多個(gè)部件包括配給劑噴射器、配給劑管線、配給劑供給泵、配給劑供給源、所述SCR催化劑、以及氮氧化物NOx傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述氨的測定量小于所述氨的所需量時(shí)， 所述狀態(tài)確定模塊產(chǎn)生第一失效狀態(tài)，以及當(dāng)所述氨的測定量大于所述氨的所需量時(shí)，所述狀態(tài)確定模塊產(chǎn)生第二失效狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一失效狀態(tài)指示所述配給劑噴射器被堵塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一失效狀態(tài)指示所述配給劑管線受限制，或者指示所述配給劑管線有泄漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一失效狀態(tài)指示低壓的配給劑供給泵，或者指示所述配給劑供給源包含了低質(zhì)量的配給劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二失效狀態(tài)指示高壓的配給劑供給泵，或者指示所述配給劑噴射器卡在打開狀態(tài)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第二位置位于所述SCR催化劑內(nèi)時(shí)， 所述第二失效狀態(tài)指示所述SCR催化劑的低的氨存儲容量。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，基于配給劑流量和配給劑量的測量結(jié)果中的至少一個(gè)，所述狀態(tài)確定模塊確定所述多個(gè)部件中的哪一個(gè)已經(jīng)失效。
10.一種用于控制選擇性催化還原SCR系統(tǒng)的方法，包括控制配給系統(tǒng)，以在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中；在位于所述第一位置下游并且位于SCR催化劑上游的第二位置處，或者在位于所述 SCR催化劑內(nèi)的第二位置處，測量所述排氣中的氨量；將所述氨的測定量與所述氨的所需量進(jìn)行比較；以及基于所述氨的測定量和所述氨的所需量之間的比較結(jié)果來確定所述配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用氨傳感器來確定SCR配給系統(tǒng)性能的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種用于選擇性催化還原SCR系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括配給控制模塊、比較模塊和狀態(tài)確定模塊。配給控制模塊控制配給系統(tǒng)在排氣流中的第一位置處將所需量的氨噴射到排氣中。比較模塊將排氣中氨的測定量與氨的所需量進(jìn)行比較，其中所述氨的測定量是在位于所述第一位置下游并且位于所述SCR催化劑上游的第二位置處測量的，或者是在位于所述SCR催化劑內(nèi)的第二位置處測量的。狀態(tài)確定模塊基于氨的測定量和氨的所需量之間的比較結(jié)果來確定配給系統(tǒng)的部件的合格/失效狀態(tài)。
文檔編號F01N11/00GK102536403SQ20111040826
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者J.M.佩林, S.P.列維喬基 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司