用于診斷還原劑輸送性能的裝置、方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于診斷還原劑輸送性能的裝置、方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求標(biāo)題為“Apparatus, Method and System for Diagnosing ReductantDelivery Performance”且于2013年2月27日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/770，179的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容特此通過引用被全部并入本文。
[0003]發(fā)明背景
[0004]壓縮點(diǎn)火(例如，柴油機(jī))發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)一般監(jiān)控一氧化碳(CO)、未燃碳?xì)浠衔?UHC)、柴油機(jī)顆粒物質(zhì)(PM)例如灰和煤煙以及氧化氮(NOx)的釋放。
[0005]關(guān)于還原放物，NO x還原催化劑一一包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)一一用于將NOx (某個(gè)比例的NO和NO2)轉(zhuǎn)換成隊(duì)和其它化合物。SCR系統(tǒng)利用還原劑——一般是氨——來使NOx還原。當(dāng)前可用的SCR系統(tǒng)可產(chǎn)生高NOxR換速率，允許燃燒技術(shù)專注于功率和效率。然而，當(dāng)前可用的SCR系統(tǒng)也具有幾個(gè)缺點(diǎn)。
[0006]SCR系統(tǒng)利用還原劑輸送系統(tǒng)來將還原劑引入到SCR催化器的排氣流上游內(nèi)。當(dāng)符合條件的適當(dāng)數(shù)量的還原劑在SCR催化器處可用時(shí)，還原劑用于對(duì)NOx進(jìn)行還原。然而，如果還原反應(yīng)速率太慢，或如果不足數(shù)量的還原劑被引入到SCR催化器的排氣流上游內(nèi)，則SCR系統(tǒng)可能不能夠轉(zhuǎn)換足夠的NOx。
[0007]由于在系統(tǒng)內(nèi)的還原劑流的堵塞，還原劑輸送系統(tǒng)可能不能充分輸送所需數(shù)量的還原劑。例如，在系統(tǒng)的壓力管線中可能有無(wú)意的或有意的限制?？蛇x地，還原劑可在還原劑輸送系統(tǒng)中(例如在噴射器噴嘴內(nèi))形成沉積物，其可能限制還原劑穿過系統(tǒng)的流動(dòng)。在一些實(shí)現(xiàn)中，SCR系統(tǒng)可向車載診斷(OBD)系統(tǒng)或單元提供數(shù)據(jù)(例如一個(gè)或多個(gè)值)以提供指示轉(zhuǎn)換足夠的NOx以滿足預(yù)定的數(shù)量的SCR系統(tǒng)的故障或減小的可操作性的警報(bào)。人們知道，SCR系統(tǒng)不能轉(zhuǎn)換足夠的NOx表示的是，由于在還原劑輸送系統(tǒng)內(nèi)的堵塞而不能輸送必要數(shù)量的還原劑用于NOx轉(zhuǎn)換。已知的系統(tǒng)和相關(guān)診斷不能充分診斷由于堵塞或其它故障而引起的還原劑輸送系統(tǒng)的性能惡化，且因此可能不能向OBD系統(tǒng)或單元提供關(guān)于還原劑輸送系統(tǒng)的故障的數(shù)據(jù)。
[0008]概述
[0009]響應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)且特別是響應(yīng)于還沒有被當(dāng)前可用的排氣后處理系統(tǒng)完全解決的現(xiàn)有技術(shù)中的問題和需要而提出了本申請(qǐng)的主題。相應(yīng)地，本申請(qǐng)的主題被提出以提供克服現(xiàn)有技術(shù)的后處理系統(tǒng)的至少一些缺點(diǎn)的用于診斷還原劑輸送系統(tǒng)的裝置、方法和系統(tǒng)。
[0010]一個(gè)實(shí)現(xiàn)涉及包括具有還原劑栗的還原劑輸送系統(tǒng)和控制器的系統(tǒng)?？刂破骺膳渲贸纱_定還原劑輸送系統(tǒng)的流速偏差值。流速偏差值可基于輸出壓力值穩(wěn)定且第一還原劑定量配給命令值為零時(shí)的還原劑栗的第一栗命令值。控制器可進(jìn)一步配置成當(dāng)?shù)诙€原劑定量配給命令是非零值時(shí)至少部分地基于所確定的流速偏差來確定第二還原劑定量配給命令值的第一減小的還原劑流速?？刂破骺筛M(jìn)一步配置成至少部分地基于對(duì)應(yīng)于第二還原劑定量配給命令值的還原劑流速值和所確定的第一減小的還原劑流速之間的差異來確定第一還原劑流速誤差?？刂破饕部膳渲贸芍辽俨糠值鼗谒_定的第一還原劑流速誤差和預(yù)定閾值來輸出指示還原劑輸送系統(tǒng)的性能狀態(tài)的性能狀態(tài)值。
[0011]另一實(shí)現(xiàn)涉及存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)指令的非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)指令由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行幾個(gè)操作。操作可包括確定還原劑輸送系統(tǒng)的流速偏差值。流速偏差值可基于當(dāng)輸出壓力值穩(wěn)定且第一還原劑定量配給命令值為零時(shí)的還原劑栗的第一栗命令值。操作還可包括當(dāng)?shù)诙€原劑定量配給命令值是非零值時(shí)、且當(dāng)輸出壓力值對(duì)于第二還原劑定量配給命令值穩(wěn)定時(shí)確定還原劑栗的第二栗命令值。操作還可包括基于所確定的流速偏差和第二栗命令值來確定第二還原劑定量配給命令值的第一減小的還原劑流速。操作可更進(jìn)一步包括至少部分地基于對(duì)應(yīng)于第二還原劑定量配給命令值的還原劑流速值和所確定的第一減小的還原劑流速之間的差異來確定第一還原劑流速誤差。操作又可進(jìn)一步包括至少部分地基于所確定的第一還原劑流速誤差和預(yù)定閾值來輸出指示還原劑輸送系統(tǒng)的性能狀態(tài)的性能狀態(tài)值。
[0012]又一實(shí)現(xiàn)涉及用于確定具有還原劑栗、控制閥和輸送機(jī)構(gòu)的還原劑輸送系統(tǒng)的性能狀態(tài)的方法。該方法可包括確定內(nèi)部流速偏差值以及基于所確定的內(nèi)部流速偏差值和斜率值來確定還原劑流速模型。還原劑流速模型可響應(yīng)于所輸入的栗命令值來產(chǎn)生正常操作的還原劑輸送系統(tǒng)的預(yù)期還原劑流速。該方法還可包括基于期望的還原劑定量配給流速來向控制閥輸出還原劑定量配給命令值。該方法還可包括確定還原劑定量配給命令值的栗命令值以及基于所確定的還原劑流速模型和所確定的栗命令值來確定減小的還原劑流速。該方法可更進(jìn)一步包括至少部分地基于期望的還原劑定量配給速率和所確定的減小的還原劑流速之間的差異來確定還原劑流速誤差值。該方法又可進(jìn)一步包括基于還原劑流速誤差值和預(yù)定閾值來輸出指示還原劑輸送系統(tǒng)的性能狀態(tài)的性能狀態(tài)值。
[0013]附圖的簡(jiǎn)要說明
[0014]為了使主題的優(yōu)點(diǎn)可以更容易被理解，將通過參考在附圖中示出的特定實(shí)現(xiàn)來提供上面簡(jiǎn)單描述的主題的更具體的描述。應(yīng)理解，這些附圖只描繪主題的一般實(shí)現(xiàn)且因此不應(yīng)被考慮為對(duì)它的范圍的限制，將通過附圖的使用結(jié)合另外的特性和細(xì)節(jié)來描述和解釋主題。
[0015]圖1是根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)的具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和還原劑輸送系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
[0016]圖2是根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)的圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器的示意性方框圖；
[0017]圖3A是示出根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)的沒有阻塞的還原劑輸送系統(tǒng)的栗命令值、還原劑定量配給命令值和還原劑流速之間的關(guān)系的曲線圖；
[0018]圖3B是示出根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)的有阻塞的還原劑輸送系統(tǒng)的栗命令值、還原劑定量配給命令值和還原劑流速之間的關(guān)系的曲線圖；以及
[0019]圖4是示出根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)的用于診斷還原劑輸送系統(tǒng)的性能的過程的流程圖。
[0020]詳細(xì)描述
[0021]在整個(gè)這個(gè)說明書中對(duì)特征、優(yōu)點(diǎn)或類似語(yǔ)言的提及并不暗示可使用本公開的主題實(shí)現(xiàn)的所有特征和優(yōu)點(diǎn)應(yīng)是任何單個(gè)實(shí)現(xiàn)或應(yīng)在任何單個(gè)實(shí)現(xiàn)中。更確切地，引用特征和優(yōu)點(diǎn)的語(yǔ)言被理解為意指關(guān)于實(shí)現(xiàn)描述的特定的特征、優(yōu)點(diǎn)或特性包括在本公開的至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)中。因此，特定的特征和優(yōu)點(diǎn)及類似的語(yǔ)言在整個(gè)這個(gè)說明書中的討論可以但不一定指同一實(shí)現(xiàn)。
[0022]可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)中以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合本公開的主題的所述特征、結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)和/或特性。在下面的描述中，提供很多特定的細(xì)節(jié)以傳達(dá)對(duì)本公開的主題的實(shí)現(xiàn)的徹底理解。相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本公開的主題可在沒有特定實(shí)現(xiàn)的特定特征、細(xì)節(jié)、部件、材料和/或方法中的一個(gè)或多個(gè)的情況下被實(shí)施。在其它實(shí)例中，可在某些實(shí)現(xiàn)中接受可能不是在所有實(shí)現(xiàn)中都存在的額外的特征和優(yōu)點(diǎn)。此外，在一些實(shí)例中，沒有詳細(xì)示出或描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使本公開的主題的方面難理解。本公開的主題的特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)下面的描述和所附權(quán)利要求將變得更加充分易懂，或可通過如在下文中闡述的主題的實(shí)施而被了解。
[0023]圖1描繪了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的主要部件包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)20和與發(fā)動(dòng)機(jī)20連通以接收廢氣的廢氣后處理系統(tǒng)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)20可以是壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(例如柴油燃料發(fā)動(dòng)機(jī))或火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(例如汽油燃料發(fā)動(dòng)機(jī))。在發(fā)動(dòng)機(jī)20的壓縮室中的燃料和空氣的燃燒產(chǎn)生有效地被排出到排氣歧管的廢氣。從排氣歧管中，廢氣流的至少一部分在通過尾管被排出到大氣中之前從排氣歧管流到廢氣后處理系統(tǒng)內(nèi)并穿過廢氣后處理系統(tǒng)。
[0024]通常，廢氣后處理系統(tǒng)配置成去除存在于從排氣歧管接收的廢氣中的各種化學(xué)化合物和顆粒排放物。廢氣后處理系統(tǒng)包括具有還原劑輸送系統(tǒng)30的選擇性催化還原“SCR”系統(tǒng)。排氣后處理系統(tǒng)可包括本領(lǐng)域中已知的各種其它排氣后處理部件中的任一個(gè)，例如氧化催化器、PM過濾器和氨氧化催化器。還原劑輸送系統(tǒng)30包括還原劑源32、栗34和輸送機(jī)構(gòu)36例如還原劑劑量分配器。還原劑源32可以是能夠裝載例如氨(NH3)、尿素、柴油燃料、柴油排氣流體或柴油等還原劑的容器或罐。還原劑源32與栗34流體連通，栗34配置成將還原劑從還原劑源抽到輸送機(jī)構(gòu)36。輸送機(jī)構(gòu)36可以是位于SCR催化器的上游的還原劑噴射器。流到噴射器36的還原劑的數(shù)量可經(jīng)由控制閥42的啟動(dòng)選擇性地控制以在廢氣進(jìn)入SCR催化器之前將期望數(shù)量的還原劑噴射到廢氣流中。
[0025]還