專利名稱：用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的方法
用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機內(nèi)發(fā)生空氣-燃料混合物的不充分燃燒時會在車輛排氣中形成微粒物質(zhì)。在一些示例中，微粒物質(zhì)可被捕集在過濾器內(nèi)用于稍后氧化以使得微粒物質(zhì)可轉(zhuǎn)換為co2。然而，微粒過濾器的捕集效率會隨著時間而劣化。確定微粒過濾器的效率是否已劣化的一個方法是比較進(jìn)入微粒過濾器的微粒物質(zhì)量與離開微粒過濾器的微粒物質(zhì)量。當(dāng)微粒傳感器在排氣流方向上位于微粒過濾器的上游和下游時，微粒物質(zhì)傳感器能夠提供進(jìn)入和離開微粒過濾器的微粒物質(zhì)的量的指示。然而，可能會希望驗證微粒物質(zhì)傳感器的運行以確保根據(jù)微粒物質(zhì)傳感器確定的微粒過濾器效率是可靠的。驗證下游微粒傳感器的運行可能會特別困難，因為微粒過濾器容易保持排氣組分。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到上述缺點并且已經(jīng)開發(fā)出用于驗證微粒物質(zhì)傳感器運行的方法。在一個示例中，一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法包含在超過排氣系統(tǒng)中的露點溫度之前，噴射液體至排氣系統(tǒng)中，并且沉積至少一些該液體在微粒物質(zhì)傳感器上。通過噴射液體(例如，尿素)至排氣系統(tǒng)中，能夠通過該液體飽和微粒過濾器、選擇性催化還原劑(SCR, selective catalytic reduction)和/或催化劑以使得至少部分所噴射的液體沉積在微粒物質(zhì)傳感器上以便可驗證微粒物質(zhì)傳感器的運行。如果在出現(xiàn)液體的情況下微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性改變(例如增加)則可驗證微粒傳感器的運行。否則，如果微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性改變低于預(yù)定量，則可確定微粒物質(zhì)傳感器劣化。因此，可以超出排氣系統(tǒng)組件的存儲能力的程度來噴射液體至排氣系統(tǒng)中這樣會有更高的可能性在微粒物質(zhì)傳感器上沉積液體，從而改善了診斷方法的可靠性。本發(fā)明描述可提供數(shù)個優(yōu)點。具體地，即使在微粒物質(zhì)傳感器位于保持排氣成分的裝置的下游時，該方法也能夠提供診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的方法。此外，該方法提供了一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的主動方式。例如，該方法提供用于輸出液體形式的信號，其能夠直接地模擬微粒物質(zhì)傳感器的輸出。更進(jìn)一步，在一個示例中，該方法能夠通過首先試圖以可能已經(jīng)在排氣系統(tǒng)中的液體診斷微粒物質(zhì)傳感器來節(jié)約噴射至排氣系統(tǒng)液體?？蓛H在微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性未能響應(yīng)于已經(jīng)在排氣系統(tǒng)內(nèi)的任何液體而改變預(yù)定量之后開始噴射排氣系統(tǒng)之外的液體。本發(fā)明的上述優(yōu)點和其他優(yōu)點及特征在單獨參考下面詳細(xì)描述部分或者結(jié)合附圖后將變得更加顯而易見。應(yīng)理解提供上面的概述用于以簡化的形式引入將在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一系列選擇的概念。不意味著識別所保護(hù)的本發(fā)明主題的關(guān)鍵的或?qū)嵸|(zhì)的特征，本發(fā)明的范圍將由本說明書后面的權(quán)利要求唯一地界定。此外，所保護(hù)的主題不限于克服上文或本公開的任何部分中所述的任何缺點的實施。

圖I顯示了發(fā)動機的示意圖。圖2顯示了用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的預(yù)測性示例數(shù)據(jù)。圖3顯示了用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的額外的示例數(shù)據(jù)。圖4顯示了用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的流程圖。
具體實施方式

本發(fā)明涉及診斷微粒物質(zhì)傳感器的運行。根據(jù)本發(fā)明的一方面，可噴射液體至排氣系統(tǒng)內(nèi)以確定微粒物質(zhì)傳感器的輸出是否會響應(yīng)所噴射液體而改變。圖I顯示了用于診斷微粒過濾器運行的示例發(fā)動機系統(tǒng)。圖2顯示了示例微粒物質(zhì)診斷序列。圖3顯示了用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的示例方法的流程圖。參考圖1，包含多個汽缸(圖I中顯示了其中的一個汽缸)的發(fā)動機10由電子發(fā)動機控制器12控制。發(fā)動機10包括燃燒室30和帶有定位于其內(nèi)且連接至曲軸40的活塞36的汽缸壁32。燃燒室30顯示為經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進(jìn)氣門和排氣門可通過進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53運轉(zhuǎn)。進(jìn)氣凸輪51的位置可由進(jìn)氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可由排氣凸輪傳感器57確定。燃料噴射器66顯示為配置為以本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的直接噴射的方式將燃料直接噴射至汽缸30內(nèi)。燃料噴射器66與來自控制器12的信號FPW的脈沖寬度成比例地輸送液體燃料。通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌(未顯示)的燃料系統(tǒng)(未顯示)將燃料輸送至燃料噴射器66?？赏ㄟ^改變位置閥調(diào)節(jié)至燃料泵(未顯示)的流量來調(diào)節(jié)由燃料系統(tǒng)輸送的燃料壓力。另外，計量閥可位于燃料軌內(nèi)或與其鄰近用于閉環(huán)燃料控制。從響應(yīng)控制器12的驅(qū)動器68為燃料噴射器68供應(yīng)工作電流。進(jìn)氣歧管44顯示為與可選電子節(jié)氣門62 (其調(diào)節(jié)節(jié)流板64的位置以控制來自進(jìn)氣增壓室46的空氣流量)連通。壓縮器162從進(jìn)氣道42抽取空氣以供應(yīng)增壓室46。排氣旋轉(zhuǎn)經(jīng)由軸161連接至壓縮器162的渦輪164。當(dāng)活塞接近壓縮沖程上止點燃料自動點火時燃燒室30內(nèi)開始燃燒。在一些示例中，通用或?qū)捰蚺艢庋?UEGO)傳感器(未顯示)可連接至排放裝置70上游鄰近微粒物質(zhì)傳感器126的排氣歧管48內(nèi)。在其它例中，微粒傳感器126可省略并且在其位置可提供氧傳感器。在另外的示例中，第二 UEGO傳感器可位于一個或多個排氣后處理裝置的下游。在當(dāng)前示例中，第二微粒物質(zhì)傳感器128設(shè)置在排放控制裝置72的下游并且液體噴射器75設(shè)置在排放裝置70和72之間。在一些示例中，液體噴射器75可位于排放裝置70和72的上游。在一個示例中，液體噴射器75噴射液體尿素或NH3。排放裝置70顯示位于發(fā)動機排氣系統(tǒng)中渦輪增壓器渦輪164的下游。在一個示例中，排放裝置70能夠包括氧化催化劑?？商娲兀欧叛b置70可配置為SCR或微粒過濾器。在一些示例中，微粒物質(zhì)傳感器128可移動至排放裝置70和排放裝置72之間的位置。排放裝置72顯示為在排氣流方向上位于排放裝置70的下游并且可配置為包括SCR和微粒過濾器。在可替代示例中，排放裝置70和72以及微粒傳感器128可位于渦輪164的上游。在一個示例中，液體噴射器75將經(jīng)由泵和NH3存儲箱(未顯示)供應(yīng)的液體NH3提供至排放裝置72。液體NH3被供應(yīng)至排放裝置72這樣可促進(jìn)NH3的汽化。圖I中所示的控制器12顯示為常規(guī)的微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、只讀存儲器106、隨機存取存儲器108、?；畲鎯ζ?10和常規(guī)的數(shù)據(jù)總線。控制器12顯示為可從連接至發(fā)動機10的傳感器接收多種信號，除了之前論述的那些信號，還包括來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)、連接至加速踏板130用于感測由腳132調(diào)節(jié)的加速器位置的位置傳感器134的測量值、來自壓力傳感器122的增壓壓力的測量值、來自連接至進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器121的發(fā)動機歧管壓力(MAP)的測量值、來自感測曲軸40位置的霍爾效應(yīng)傳感器118的發(fā)動機位置傳感器的測量值、來自傳感器120 (例如，熱線式空氣流量計)的進(jìn)入發(fā)動機的空氣質(zhì)量的測量值、和來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量值。也可以感測(未顯示傳感器)大氣壓用于由控制器12處理。在本發(fā)明的優(yōu)選方面，發(fā)動機位置傳感器118在曲軸每轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的等距脈沖，根據(jù)其能夠確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速(RPM)。

在一些實施例中，發(fā)動機可連接至混合動力車輛中的電動馬達(dá)/電池系統(tǒng)。混合動力車輛可具有并聯(lián)配置、串聯(lián)配置或它們的變形或組合。在運轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機10內(nèi)的每個汽缸通常會經(jīng)歷四沖程循環(huán)循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。在進(jìn)氣沖程期間，總體上，排氣閥54關(guān)閉并且進(jìn)氣閥52開啟?？諝饨?jīng)由進(jìn)氣歧管44被引入燃燒室，并且活塞36移動至汽缸的底部以便增加燃燒室30的容積?；钊?6靠近汽缸的底部并且在其行程末端的位置(即當(dāng)燃燒室30位于其最大容積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為下止點(BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門52和排氣門54閉合?；钊?6向汽缸蓋移動以便壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣?；钊?6在其沖程的末端并且最接近汽缸蓋的點(即當(dāng)燃燒室30處于其最小容積)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為上止點(TDC)。在下文稱為噴射的過程中，燃料被引入進(jìn)燃燒室。在一些示例中，在單汽缸循環(huán)期間可多次噴射燃料至汽缸。在下文稱為點火的過程中，由壓縮點火或已知點火方式(例如火花塞(未顯示))點燃噴射的燃料使之燃燒。在做功沖程期間，膨脹的氣體推動活塞返回至BDC。曲軸40將活塞運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門54開啟以釋放燃燒的空氣燃料混合至排氣歧管48并且活塞返回至TDC。應(yīng)該注意的是上面的僅顯示為示例，并且進(jìn)氣門和排氣門開啟和/或閉合正時可改變例如以提供正氣門重疊或負(fù)氣門重疊，進(jìn)氣門閉合延遲，或多種其它示例。此外，在一些示例中，可使用兩沖程循環(huán)而非四沖程循環(huán)?，F(xiàn)參考圖2和3，顯示了用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的預(yù)測性示例數(shù)據(jù)。圖2和3中的示例數(shù)據(jù)顯示為在相同的正時并且在相同的序列。該數(shù)據(jù)為圖4中所描述的方法的代表。圖2中從頂部開始的第一幅圖代表了發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對時間的關(guān)系。Y軸代表發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并且發(fā)動機轉(zhuǎn)速在Y軸箭頭方向上增加。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。圖2中從頂部開始的第二幅圖代表了發(fā)動機排氣系統(tǒng)溫度相對時間的關(guān)系。Y軸代表發(fā)動機排氣系統(tǒng)溫度，并且發(fā)動機溫度在Y軸箭頭方向上增加。發(fā)動機排氣系統(tǒng)溫度可為排氣系統(tǒng)中所選擇位置(例如在微粒物質(zhì)傳感器的位置)的溫度。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。水平線202和204代表兩個所選擇的排氣溫度。具體地，線202代表尿素的凍結(jié)溫度并且線204代表微粒傳感器的露點溫度。圖2中從頂部開始的第三幅圖代表了微粒物質(zhì)(PM)傳感器測試標(biāo)志。Y軸代表測試標(biāo)志的狀態(tài)。0值代表沒有進(jìn)行測試，I值代表測試在進(jìn)行，并且2值代表微粒物質(zhì)傳感器測試完成。圖2中從頂部開始的第四幅圖代表了微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性輸出相對時間的關(guān)系。Y軸代表微粒物質(zhì)傳感器輸出傳導(dǎo)性(例如隨著微粒物質(zhì)的感測量增加而增加)，并且輸出傳導(dǎo)性在Y軸箭頭方向上增加。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。圖2中從頂部開始的第五幅圖代表了微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志。Y軸代表微粒物質(zhì)傳感器狀態(tài)標(biāo)志。I值指示微粒物質(zhì)傳感器已經(jīng)通過診斷測試。0值指示微粒物質(zhì)傳感 器未通過診斷測試。例如，微粒物質(zhì)傳感器可能尚未測試或傳感器可能沒有通過診斷測試。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。圖3中從頂部開始的第一幅圖代表了發(fā)動機原料氣NOx排放。Y軸代表進(jìn)入排氣系統(tǒng)中的發(fā)動機原料氣內(nèi)的NOx的濃度。NOx的濃度在Y軸箭頭方向上增加。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。圖3中從頂部開始的第二幅圖代表了至排氣系統(tǒng)的NH3的流速。Y軸代表NH3的流速，并且NH3的流速在Y軸箭頭方向上增加。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。圖3中從頂部開始的第三幅圖代表了存儲在排氣系統(tǒng)中的SCR內(nèi)的NH3的量，診斷位于微粒物質(zhì)傳感器上游的SCR。Y軸代表存儲在SCR內(nèi)的NH3的質(zhì)量，并且NH3的質(zhì)量在Y軸箭頭方向上增加。X軸代表時間，并且時間從圖的左側(cè)至右側(cè)增加。在時間Ttl處，作為冷起動(例如，發(fā)動機在Ttl之前已經(jīng)關(guān)閉一段時間)的一部分，轉(zhuǎn)動起動發(fā)動機。在202處，發(fā)動機排氣系統(tǒng)溫度低于尿素的凍結(jié)溫度。微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志處于零水平，指示在時間Ttl處未發(fā)生微粒物質(zhì)測試。微粒物質(zhì)傳感器輸出傳導(dǎo)性為低，指示微粒物質(zhì)傳感器探測到低水平的微粒物質(zhì)，并且該微粒物質(zhì)傳感器狀態(tài)標(biāo)志處于零，指示微粒物質(zhì)傳感器未通過診斷測試。在時間Ttl處未開始微粒物質(zhì)傳感器診斷測試，因為排氣溫度低于將要噴射至排氣系統(tǒng)中的尿素的凍結(jié)溫度。在其它示例中，可根據(jù)正在噴射至排氣系統(tǒng)中的液體的凍結(jié)溫度調(diào)節(jié)該凍結(jié)溫度。例如，如果水被噴射至排氣系統(tǒng)中，溫度可被調(diào)節(jié)至接近(TC。由于在冷起動期間發(fā)動機內(nèi)的溫度和壓力相對低，發(fā)動機原料氣NOx也為低。由于微粒物質(zhì)診斷測試尚未開始并且由于原料氣NOx為低，不會初始噴射NH3至排氣系統(tǒng)中。此外，在發(fā)動機起動時，少量的NH3保持存儲在SCR中。在時間T1處，發(fā)動機轉(zhuǎn)速加速，指示發(fā)動機起動并且運轉(zhuǎn)。當(dāng)氣體從發(fā)動機被排出至排氣系統(tǒng)時，排氣系統(tǒng)溫度也開始增加。由于排氣溫度保持低于凍結(jié)閾值溫度202,因而微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志、狀態(tài)標(biāo)志以及傳感器輸出保持為低。NOx原料氣保持低并且在初始發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高期間不噴射NH3。在時間T2處，發(fā)動機轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到較高水平，指示發(fā)動機持續(xù)運轉(zhuǎn)。發(fā)動機排氣系統(tǒng)溫度也已經(jīng)超過202處的該凍結(jié)溫度。在排氣系統(tǒng)溫度超過凍結(jié)溫度之后可噴射液體至排氣系統(tǒng)。在這個示例中，在排氣系統(tǒng)溫度超過凍結(jié)溫度202之后不久噴射尿素至排氣系統(tǒng)，如高NH3流速所指示。由于較高的NH3流速，存儲在SCR內(nèi)的估算的NH3的量會增加。在一段時間之后，部分所噴射的尿素沉積在微粒物質(zhì)傳感器上并且微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性增加。微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志轉(zhuǎn)換至I值水平，指示正在讀取微粒傳感器的輸出。微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志可持續(xù)監(jiān)視微粒物質(zhì)傳感器的輸出預(yù)定時間量，該預(yù)定時間量與預(yù)期使液體穿過SCR、微粒過濾器或其它排放控制裝置所花費的時間量相關(guān)。微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志保持在零水平，指示在時間T2處微粒物質(zhì)傳感器未通過診斷測試。在時間T3處，微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志從I值轉(zhuǎn)換為2值，指示微粒物質(zhì)診斷測試完成。當(dāng)診斷測試完成時停止NH3流。微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志也從0值轉(zhuǎn)換至I值，指示微粒物質(zhì)傳感器已經(jīng)通過診斷并且未劣化。微粒物質(zhì)傳感器的輸出在時間T2和T3之間達(dá)到較高水平，指示微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性響應(yīng)于所噴射的尿素而增加。因此，可確定微粒物質(zhì)傳感器未劣化。微粒物質(zhì)傳感器的輸出在時間T3之后變?yōu)榈退?，指示微粒物質(zhì)傳感器上曾經(jīng)出現(xiàn)的液體已經(jīng)汽化并且不再位于微粒物質(zhì)傳感器上。因此，微粒物質(zhì)傳感器的輸 出反映了出現(xiàn)在微粒物質(zhì)傳感器上的微粒物質(zhì)量。還應(yīng)該提出的是微粒物質(zhì)診斷測試在發(fā)動機排氣溫度達(dá)到204處的露點溫度之前完成。因此，在排氣系統(tǒng)溫度達(dá)到露點之前停止噴射尿素。因此，尿素可能不會汽化并且通過微粒傳感器而不沉積在微粒傳感器上。在時間T3和T4之間，SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量會隨著發(fā)動機原料氣NOx增加而減少。當(dāng)SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量達(dá)到預(yù)定水平(例如SCR可用的NH3存儲能力的30% )時，恢復(fù)NH3流，盡管以較低流速。SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量增加并且穩(wěn)定在所需水平(例如SCR可用的NH3存儲能力的50 % )。在時間T4處，發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低并且發(fā)動機被帶至停止?fàn)顟B(tài)。微粒傳感器測試標(biāo)志和微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志被重新設(shè)置為0以使得在后續(xù)發(fā)動機起動期間可再測試微粒物質(zhì)傳感器。發(fā)動機起動為用于測試微粒物質(zhì)傳感器的機會時間(opportunistic time),因為排氣系統(tǒng)溫度可能會低于露點溫度。當(dāng)發(fā)動機停止時還停止噴射NH3至排氣系統(tǒng)中。在時間T4和T5之間，發(fā)動機停止并且排氣系統(tǒng)冷卻至凍結(jié)溫度202和露點溫度204之間的溫度。估算的存儲在SCR內(nèi)的NH3中一些可在發(fā)動機停止期間汽化。因此，SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量減少。在當(dāng)發(fā)動機再起動時的時間T5之前的較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)動起動發(fā)動機。在時間1~5處，發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，指示發(fā)動機再起動。發(fā)動機排氣系統(tǒng)溫度也開始增加并且以相對高速度噴射尿素至排氣系統(tǒng)以便穿過SCR。由于排氣系統(tǒng)溫度高于凍結(jié)溫度202，可在起動之后很快噴射尿素。此外，由于發(fā)動機稍微暖機，由發(fā)動機產(chǎn)生NOx如由原料氣NOx所示。在SCR中還原NOx消耗一些噴射用以診斷微粒物質(zhì)傳感器的NH3。當(dāng)液體尿素在穿過SCR之后沉積在微粒物質(zhì)傳感器上時微粒物質(zhì)傳感器的輸出增加。微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志從0值轉(zhuǎn)換至I值，指示微粒物質(zhì)傳感器診斷測試正在進(jìn)行。在時間T6處，微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志從I值轉(zhuǎn)換至2值，指示診斷測試完成。此夕卜，進(jìn)入排氣系統(tǒng)內(nèi)的NH3的流速減小。在這個具體示例中，MV流速減小至0，然而，在其它示例中可提供較低的NH3流速。微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志還從0值轉(zhuǎn)換至I值，指示微粒物質(zhì)傳感器已經(jīng)通過診斷測試并且沒有劣化。如果微粒物質(zhì)傳感器未通過診斷測試并且確定為劣化，則微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志保持在0值。
在時間T6之后，發(fā)動機速度變化并且微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志和狀態(tài)標(biāo)志保持設(shè)置。測試標(biāo)志和狀態(tài)標(biāo)志可保持設(shè)置至少直至發(fā)動機停止。在一些示例中，測試標(biāo)志和狀態(tài)標(biāo)志可在預(yù)定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)時間量內(nèi)保持設(shè)置或直至車輛已經(jīng)行駛預(yù)定英里數(shù)。發(fā)動機持續(xù)提供原料氣NOx并且響應(yīng)于SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量低于閾值水平而增加NH3的流速。在NH3的流量恢復(fù)之后SCR內(nèi)存儲的NH3量穩(wěn)定在所需水平?，F(xiàn)參考圖4，顯示了用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的流程圖。圖4中的方法可通過圖I的控制器12的指令來執(zhí)行。在402處，確定排氣系統(tǒng)工況。排氣系統(tǒng)工況可包括但不限于排氣溫度、排氣系統(tǒng)露點溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負(fù)荷、自發(fā)動機停止起的時間、排氣流速、存儲在SCR或位于發(fā)動機排氣系統(tǒng)內(nèi)的其它排放控制裝置內(nèi)的NH3的估算量，以及排氣系統(tǒng)配置(例如，排氣傳感器和排放控制裝置位置)。在一個示例中，SCR內(nèi)存儲的NH3量基于經(jīng)驗確定的模型。在確定發(fā)動機排氣工況之后，方法400前進(jìn)至404處。

在404處，方法400判斷是否滿足用于診斷微粒物質(zhì)傳感器運行的入口條件。在一個示例中，入口條件可為車輛已經(jīng)行駛預(yù)定距離。在另一示例中，入口條件可為未探測到微粒物質(zhì)傳感器的輸出的改變。例如，在發(fā)動機起動之后，微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性不響應(yīng)于探測到排氣系統(tǒng)中水的存在。因此，如果微粒物質(zhì)傳感器的輸出自從發(fā)動機停止起便處于低水平并且發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)，則方法可前進(jìn)至406處。否則，如果微粒傳感器的輸出已經(jīng)指示出現(xiàn)水，則噴射液體至排氣系統(tǒng)沒有意義，因此方法400前進(jìn)至408。在另一示例中，方法400可要求排氣系統(tǒng)的溫度高于噴射至排氣系統(tǒng)的液體的凍結(jié)溫度。例如，在方法400前進(jìn)至406之前，方法400可要求發(fā)動機排氣溫度高于水或尿素的凍結(jié)溫度。在其它示例中，方法400可要求在允許診斷微粒物質(zhì)傳感器之前發(fā)動機停止預(yù)定的時間量。方法400還可要求在前進(jìn)至406之前滿足上述條件的組合。如果方法400判斷已經(jīng)滿足入口條件，方法400前進(jìn)至406。否則，方法400前進(jìn)至408。應(yīng)該提及的是微粒物質(zhì)傳感器可在發(fā)動機每次運轉(zhuǎn)時經(jīng)歷診斷測試?？商娲?，微粒物質(zhì)傳感器可例如在預(yù)定時間量之后或在發(fā)動機運轉(zhuǎn)預(yù)定數(shù)目的小時之后經(jīng)歷診斷測試。因此,方法400的入口條件也可包括這些條件。在408處，方法響應(yīng)于SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量和由發(fā)動機產(chǎn)生的原料氣NOx的量調(diào)節(jié)至排氣系統(tǒng)的NH3的流速?？山?jīng)由發(fā)動機工況估算或經(jīng)由NOx傳感器測量原料氣NOx0如果SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量為高，則可以減小NH3的流速。如果SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量為低，則可以增加NH3的流速。此外，在一些示例中，發(fā)動機原料氣NOx速度可針對NH3流速來計劃以便提供與發(fā)動機原料氣NOx成比例的NH3。當(dāng)在408和414處該SCR被估算存儲相同量的NH3時，相對于414處的NH3流速減小408處的NH3流速。在調(diào)節(jié)NH3流速之后方法400前進(jìn)以退出。在406處，方法400判斷排氣系統(tǒng)溫度是否比露點溫度低閾值量。在一個示例中，該閾值量可基于噴射液體以及觀察微粒傳感器的輸出改變所需要的最小時間量。例如，如果露點溫度為18°C，排氣系統(tǒng)溫度為17°C，則預(yù)期排氣溫度將在發(fā)動機起動之后的10秒內(nèi)達(dá)到18°C，隨后如果其預(yù)期在液體被噴射至排氣系統(tǒng)之后需要20秒到達(dá)微粒物質(zhì)傳感器，則方法400將不會前進(jìn)至410。在這種情況下，方法400不會前進(jìn)至410，因為其能夠預(yù)期液體會在到達(dá)微粒物質(zhì)傳感器之前汽化。溫度的閾值量可根據(jù)排氣系統(tǒng)和發(fā)動機工況經(jīng)驗確定和索引。如果方法400判斷排氣溫度低于露點溫度超過該閾值量，則方法400前進(jìn)至410。否則，方法前進(jìn)至408。在410處，方法400判斷微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性是否響應(yīng)于噴射液體至排氣系統(tǒng)或者由于排氣系統(tǒng)中的水而增加。在一個示例中，通過微粒物質(zhì)傳感器的電壓水平可響應(yīng)于沉積在微粒物質(zhì)傳感器上的液體而增加。如果方法400判斷微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性沒有改變或傳導(dǎo)性改變低于閾值水平，則方法400前進(jìn)至412。否則，方法400前進(jìn)至422。在412處，方法400判斷排氣溫度是否高于露點溫度或者執(zhí)行微粒物質(zhì)傳感器的診斷測試所分配的時間是否期滿。如果方法400判斷所分配的時間量已經(jīng)期滿或者排氣系統(tǒng)溫度高于露點溫度，方法400前進(jìn)至418處。否則，方法400前進(jìn)至414處。在418處，方法400設(shè)置微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志為0值以指示微粒物質(zhì)傳感器的運行至少部分劣化。由于微粒傳感器的輸出未展現(xiàn)出高傳導(dǎo)水平，可確定微粒傳感器沒有對水或噴射進(jìn)排氣系統(tǒng)內(nèi)的液體作出響應(yīng)。在微粒物質(zhì)傳感器狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置為0之后，方法400 前進(jìn)至420。在420處，方法400將微粒物質(zhì)傳感器的測試標(biāo)志設(shè)置為2值以指示微粒物質(zhì)診斷測試已經(jīng)完成。因此，可通過計時器或達(dá)到排氣系統(tǒng)內(nèi)的露點溫度來確定診斷測試的長度。在微粒物質(zhì)傳感器測試標(biāo)志設(shè)置為2值之后，方法400前進(jìn)以退出。在414處，方法400調(diào)節(jié)進(jìn)入排氣系統(tǒng)內(nèi)的液體的流速。在這個示例中，作為微粒物質(zhì)診斷測試的一個部分，噴射NH3水溶液(尿素)至排氣系統(tǒng)。可根據(jù)排氣溫度和露點溫度之間的差值來確定液體的流速。例如，如果排氣溫度接近露點溫度，則能夠增加至排氣系統(tǒng)的液體的流速以使得該液體在達(dá)到露點溫度之前有時間到達(dá)排氣系統(tǒng)內(nèi)的微粒傳感器。如果排氣溫度遠(yuǎn)低于露點溫度，由于液體有更多的時間到達(dá)微粒物質(zhì)傳感器，因此能夠減小至排氣系統(tǒng)內(nèi)的液體的流速。在其它示例中，至排氣系統(tǒng)內(nèi)的液體的流速可基于排氣通過排氣系統(tǒng)的流速。在另外的示例中，還可響應(yīng)于位于排氣系統(tǒng)內(nèi)的SCR或排放裝置內(nèi)存儲的NH3的估算量來調(diào)節(jié)NH3的流速。例如，如果SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量為高，則可以減小NH3的流速。如果SCR內(nèi)存儲的NH3的估算量為低，則可以增加NH3的流速。在調(diào)節(jié)至排氣系統(tǒng)內(nèi)的液體的流速之后，方法400前進(jìn)至416。在416處，方法400開始噴射液體至排氣系統(tǒng)內(nèi)。在本示例中，噴射NH3至排氣系統(tǒng)內(nèi)。然而，在其它示例中，可將水或其它液體噴射至排氣系統(tǒng)或經(jīng)由發(fā)動機汽缸輸送至排氣系統(tǒng)。噴射NH3進(jìn)入排氣系統(tǒng)是增加微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性的一個途徑。當(dāng)液體NH3沉積在微粒物質(zhì)傳感器上時，NH3在微粒物質(zhì)傳感器的電極之間提供短路路徑，從而增加微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性。因此，微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性的改變能夠用作微粒物質(zhì)傳感器運行的指示。在開始噴射液體之后，方法400返回至410處。在422處，方法400將微粒物質(zhì)傳感器狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置為I值以指示微粒物質(zhì)傳感器已經(jīng)對噴射液體進(jìn)入排氣系統(tǒng)作出響應(yīng)。當(dāng)沒有噴射液體至排氣系統(tǒng)時，但是微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性在發(fā)動機起動之后響應(yīng)于排氣系統(tǒng)中的水冷凝而增加的情況下，微粒物質(zhì)傳感器狀態(tài)標(biāo)志還可設(shè)置為I值。在設(shè)置微粒物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)志之后方法400前進(jìn)至424處。在424處，方法400將微粒物質(zhì)傳感器的測試標(biāo)志設(shè)置為2值以指示微粒物質(zhì)診斷測試完成。因此，在微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性增加之后，可設(shè)置微粒物質(zhì)測試標(biāo)志以指示微粒物質(zhì)診斷測試完成。在微粒物質(zhì)測試標(biāo)志設(shè)置之后，方法400前進(jìn)以退出。
這樣，圖4中的方法噴射液體進(jìn)入排氣系統(tǒng)以驗證微粒物質(zhì)傳感器的運行。隨著發(fā)動機暖機，液體汽化并且離開排氣尾管以使得微粒物質(zhì)傳感器輸出指示微粒物質(zhì)傳感器上的微粒物質(zhì)的信號。當(dāng)噴射NH3至排氣系統(tǒng)時，至少部分NH3可存儲在位于噴射器下游的SCR內(nèi)用于還原由發(fā)動機產(chǎn)生的NOx。因此，NH3提供兩個功能，首先作為微粒物質(zhì)傳感器診斷流體，其次作為NOx的還原劑。因此，圖4中的方法提供一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法，包含在排氣系統(tǒng)內(nèi)超過露點溫度之前，噴射液體至排氣系統(tǒng)中；及沉積至少一些液體在所述微粒物質(zhì)傳感器上。這樣，所噴射液體為驗證微粒物質(zhì)傳感器的診斷的一部分。在一個示例中，液體為尿素。該方法還包括微粒物質(zhì)傳感器在排氣流方向上位于尿素噴射器的下游。該方法進(jìn)一步包括微粒物質(zhì)傳感器位于SCR下游，并且SCR位于尿素噴射器的下游。該方法進(jìn)一步包含取決于排氣系統(tǒng)的溫度以低流速噴射液體。該方法包括隨著排氣系統(tǒng)的溫度接近露點溫度，噴射液體的流速增加。該方法進(jìn)一步包含響應(yīng)于在液體被噴射至排氣系統(tǒng)的期間內(nèi)微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性低于閾值量，提供微粒物質(zhì)傳感器劣化的指示。

圖4中的方法還提供一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法，包含當(dāng)排氣系統(tǒng)的溫度低于第一溫度和第二溫度時，阻止噴射液體至排氣系統(tǒng)內(nèi)；當(dāng)排氣系統(tǒng)的溫度高于第一溫度并且低于第二溫度時噴射液體至排氣系統(tǒng)內(nèi)；及沉積至少一些液體在微粒物質(zhì)傳感器上。這樣，該方法減小所噴射液體在排氣系統(tǒng)內(nèi)凍結(jié)的可能性。在一個示例中，液體為尿素。該方法包括當(dāng)排氣系統(tǒng)的溫度超過第二溫度時停止噴射所述液體，并且其中第二溫度為露點溫度。該方法中，排氣系統(tǒng)連接至柴油發(fā)動機。在一個示例中，該方法包括微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性響應(yīng)于液體中至少一些沉積在微粒物質(zhì)傳感器上而改變。該方法包括當(dāng)微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性改變小于閾值量時，指示微粒物質(zhì)傳感器劣化狀況。該方法還包括微粒物質(zhì)傳感器在排氣流方向上位于尿素噴射器的下游。圖4中的方法還提供一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法，包含在發(fā)動機起動之后經(jīng)由車輛的排氣系統(tǒng)內(nèi)的第一液體來評估微粒物質(zhì)傳感器的劣化；及當(dāng)微粒物質(zhì)傳感器未能探測到第一液體時，噴射第二液體至排氣系統(tǒng)內(nèi)；及沉積至少一些第二液體在微粒物質(zhì)傳感器上。因此，圖4中的方法能夠在試圖經(jīng)由噴射液體至排氣系統(tǒng)中診斷微粒物質(zhì)傳感器的運行之前首先期待排氣系統(tǒng)內(nèi)自然產(chǎn)生的水蒸汽(即不專門向排氣系統(tǒng)噴射或添加液體)冷凝。這樣，可減少噴射進(jìn)入排氣系統(tǒng)內(nèi)的液體量。該方法包括其中第一液體為水且第二液體為尿素。該方法還包括在預(yù)定數(shù)目的發(fā)動機起動之后并且未探測到第一液體的情況下噴射第二液體至排氣系統(tǒng)。該方法包括當(dāng)排氣系統(tǒng)的溫度低于露點溫度時噴射第二液體至排氣系統(tǒng)。該方法還包括微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性響應(yīng)于第一液體或第二液體改變。該方法進(jìn)一步包括微粒物質(zhì)傳感器在排氣流方向上位于尿素噴射器的下游。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，圖4中所描述的方法可代表任意數(shù)量處理策略(例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等)中的一個或多個。同樣，可以以所說明的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行所說明的各種步驟或功能，或在一些情況下有所省略。同樣，處理的順序也并非實現(xiàn)此處所描述的目的，特征和優(yōu)點所必需的，而只是為了說明和描述的方便。盡管沒有明確說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到根據(jù)使用的具體策略，可重復(fù)執(zhí)行一個或多個說明的步驟、方法或功能。此處總結(jié)本說明書，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀該描述能夠想到多種可替代方案和修改而不偏離本發(fā)明的實質(zhì)或范圍。例如，以天然氣、汽油、柴油或可替代燃料運轉(zhuǎn)的單個汽缸、12、13、14、15、V6、V8、V10、V12和V16發(fā)動機配置可利 用本發(fā)明來實現(xiàn)優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法，包含 在排氣系統(tǒng)內(nèi)超過露點溫度之前，噴射液體至所述排氣系統(tǒng)中 '及 沉積至少ー些所述液體在所述微粒物質(zhì)傳感器上。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述液體為尿素。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述微粒物質(zhì)傳感器在排氣流方向上位于尿素噴射器的下游。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述微粒物質(zhì)傳感器位于SCR下游，并且所述SCR位于所述尿素噴射器的下游。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包含取決于所述排氣系統(tǒng)的溫度以一定流速噴射所述液體。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干，隨著所述排氣系統(tǒng)的溫度接近所述露點溫度，所述流速増加。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包含響應(yīng)于在所述液體被噴射至所述排氣系統(tǒng)的期間內(nèi)所述微粒物質(zhì)傳感器的傳導(dǎo)性低于閾值量，提供微粒物質(zhì)傳感器劣化的指示
8.一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法，包含 當(dāng)排氣系統(tǒng)的溫度低于第一溫度和第二溫度吋，阻止噴射液體至所述排氣系統(tǒng)內(nèi)；當(dāng)所述排氣系統(tǒng)的所述溫度高于所述第一溫度并且低于所述第二溫度時噴射所述液體至所述排氣系統(tǒng)內(nèi)；及 沉積至少ー些所述液體在所述微粒物質(zhì)傳感器上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述液體為尿素。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在干，當(dāng)所述排氣系統(tǒng)的所述溫度超過所述第二溫度時停止噴射所述液體，并且其中所述第二溫度為所述露點溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于診斷微粒物質(zhì)傳感器的方法。在一個示例中，有目的地噴射液體至排氣系統(tǒng)中以驗證微粒物質(zhì)傳感器的運行。通過該方法至少在一些狀況期間可改善微粒物質(zhì)診斷的可靠性。
文檔編號F01N9/00GK102678241SQ201210055438
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者M·J·范尼馬斯塔特, M·赫普卡 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司