專利名稱：診斷NO_x傳感器的裝置和方法
診斷NOx傳感器的裝置和方法相關申請本申請涉及并要求在2009年12月16日提交的名稱為診斷NOx傳感器的裝置和方法的美國臨時申請61/286，958的權益，所述申請以引用方式并入本文。
背景技術：
技術領域通常涉及診斷NOx傳感器，更特別地但不唯一地涉及檢測在具有氨儲存容量的催化劑的每ー側上的兩個NOx傳感器之間的響應差?，F(xiàn)代內(nèi)燃機常常利用后處理系統(tǒng)以獲得排放管理目標。ー種后處理體系為NOx還原裝置，其包括用于選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的催化劑。有助于控制的是，并且在規(guī)章規(guī)定的ー些情況中，應當檢測失效或非定額NOx傳感器，允許控制方案使用交替NOx測定和/或設定故障指示器。與內(nèi)燃機一起現(xiàn)場使用的商業(yè)可行的NOx傳感器與氨(NH3)具有干擾，從而錯誤地檢測顯著百分比(80%或更高)的NH3作為N0X。此外，在NOx還原裝置內(nèi)的反應導致從NOx入至NOx出發(fā)生差異，所 述差異不歸因于傳感器。因此，僅在發(fā)動機運行過程中比較傳感器信號通常不允許失效或非定額傳感器的確定。因此，希望在該領域中進ー步的技術發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例為ー種用于診斷NOx傳感器中的錯誤的獨特方法。根據(jù)如下描述和附圖，另外的實施例、形式、目的、特征、優(yōu)點、方面和益處將變得顯而易見。


圖I為用以診斷NOx傳感器的系統(tǒng)的示意圖。圖2為診斷NOx傳感器的控制器的示意圖。圖3為粗NOx傳感器輸出的說明。圖4為帶通濾波的NOx傳感器輸出的說明。圖5為頻域NOx傳感器輸出的說明。圖6為發(fā)動機NOx輸出和尿素配料時間線的說明。圖7為診斷程序的說明。圖8為診斷程序的示意流程圖。圖9為NOx傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理操作的說明。所示實施例描述為了促進對本發(fā)明原理的理解的目的，現(xiàn)在將參照示于附圖中的實施例，并使用特定的語言描述該實施例。盡管如此，應了解本發(fā)明的范圍不g在局限于該實施例，本文預期本發(fā)明所屬領域技術人員通常可想到的所示實施例中的任何改變和進ー步的修改，以及其中說明的本發(fā)明的原理的任何進ー步的應用。圖I為用以診斷NOx傳感器的一個示例性系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括內(nèi)燃機102，所述內(nèi)燃機102產(chǎn)生具有某些排放物的廢氣流，所述某些排放物通過后處理組件104和/或通過SCR催化劑106進行處理。所述系統(tǒng)100包括SCR催化劑的溫度確定，其可包括ー個或多個溫度傳感器113和/或溫度模型。溫度傳感器113顯示為在SCR催化劑106的中床身處，但溫度傳感器113也可在SCR催化劑106的上游和/或下游。在某些實施例中，SCR催化劑106可例如由排氣流中的上游溫度而另外建模。系統(tǒng)100還包括還原劑儲存116，所述還原劑儲存116將還原劑供應至還原劑注射器118。還原劑注射器118在SCR催化劑106的上游的位置將還原劑添加至排氣流。所述還原劑包括尿素和/或氨，且SCR催化劑106具有一定的氨儲存容量。SCR催化劑106氨儲存容量的大小隨SCR催化劑106的溫度而變化。本領域已知，通常SCR催化劑106的更低溫度増加SCR催化劑106的氨儲存容量。系統(tǒng)100還包括在SCR催化劑106上游的第一 NOx傳感器108和在SCR催化劑106下游的第二 NOx傳感器110。第一 NOx傳感器108顯示為在還原劑注射器118的下游的位 置，但第一 NOx傳感器108可設置于在SCR催化劑106的上游和內(nèi)燃機102的下游的排氣流中的任何位置。在某些實施例中，注入的尿素水解至排氣流中的氨，且第一 NOx傳感器108將氨至少部分讀取為N0X。因此，第一 NOx傳感器108可設置于排氣流內(nèi)的某一位置，在該位置處尿素還未預期水解成氣相可檢測的氨，例如在接近還原劑注射器118的位置，或者第一 NOx傳感器108可設置于還原劑注射器118的上游。在某些實施例中，第一 NOx傳感器108可位于預期一部分或全部注入的還原劑水解成氨的位置，評價氨量的影響并從第一 NOx傳感器108指示的NOx水平中減去。在某些實施例中，第一 NOx傳感器108對排氣流中的氨不敏感。系統(tǒng)100還可包括硬件，所述硬件在圖I中未示出，但仍可在本文中預期。特別地但非限制地，在某些實施例中，所述系統(tǒng)包括氧化催化劑、渦輪增壓器、廢氣再循環(huán)(EGR)回路、在氧化催化劑和/或后處理組件的上游的位置處的烴類注射器、能夠?qū)⑽慈紵臒N類或熱量從極晚燃燒(very-late combustion)遞送至排氣流的內(nèi)燃機的共軌燃料系統(tǒng)。所述硬件的ー種或多種的添加或替代是本領域公知的，且除了本文的特定操作或程序利用這種硬件之外，不進一歩描述這種硬件。系統(tǒng)100包括診斷輸出114，所述診斷輸出114從控制器112接收某些信息或指令。診斷輸出114可為硬件裝置(例如故障指示燈)、控制器(與本文描述的控制器112分離或結合-例如發(fā)動機、變速器或后處理控制器)、數(shù)據(jù)鏈(例如接收為了車載診斷(OBD)目的而發(fā)表的診斷數(shù)據(jù))，或本領域已知的任何其他裝置。所述系統(tǒng)包括控制器112，所述控制器112進行某些操作以診斷NOx傳感器108，110。在某些實施例中，控制器112形成一部分處理子系統(tǒng)，其包括具有存儲、處理和通訊硬件的一個或多個計算裝置?？刂破?12可為單個裝置或分布式裝置，且控制器112的功能可通過硬件或軟件執(zhí)行?？刂破?12與系統(tǒng)110的任何傳感器、制動器或組件連接，以執(zhí)行本文所述的操作。連接可為直接的、電子的、硬連線的、無線的、通過網(wǎng)絡和/或通過數(shù)據(jù)鏈的?？刂破?12可為發(fā)動機控制器(未顯示)的一部分或與發(fā)動機控制器連接，并可由發(fā)動機控制器確定發(fā)動機操作參數(shù)。在某些實施例中，控制器112包括構造成功能執(zhí)行控制器的操作的ー個或多個模塊。在某些實施例中，所述控制器包括再生事件模塊、診斷分期模塊、傳感器定相模塊、傳感器濾波模塊、SCR診斷模塊和/或還原劑配料模塊。所述再生事件模塊確定后處理組件再生事件是否已發(fā)生和完成。所述診斷分期模塊引導控制器的操作通過診斷程序的三個階段，并進一歩控制暫停、延遲、退出和/或繼續(xù)診斷程序。所述傳感器定相模塊校正經(jīng)過第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110的排氣流的差動流動部件的時間差。所述傳感器濾波模塊通過從NOx傳感器信號中濾出至少低頻信息(在某些實施例中通過帶通濾波NOx傳感器信號)而濾波NOx傳感器信號。所述SCR診斷模塊比較從第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器的每ー個中濾出的傳感器數(shù)據(jù)，并響應比較值而提供傳感器條件指數(shù)。所述還原劑配料模塊提供還原劑配料指令，且還原劑注射器118響應還原劑配料指令242。包括模塊的本文的描述強調(diào)控制器112的方面的結構獨立性，并說明了控制器112的ー組操作和職責。應理解執(zhí)行類似的全部操作的其他組在本申請的范圍內(nèi)。模塊可在計算機可讀媒體上的硬件和/或軟件中實施 ，且模塊可分布于各種硬件或軟件組件。控制器操作的某些實施例的更具體的描述包括于參照圖2的部分中。圖2為診斷NOx傳感器108，110的控制器112的示意圖。控制器112包括再生事件模塊202、診斷分期模塊204、傳感器定相模塊206、傳感器濾波模塊212和/或還原劑配料模塊210。所述的模塊為示例性的，且控制器112的某些實施例可省略ー種或多種模塊。再生事件模塊202確定后處理組件再生事件是否已發(fā)生和完成(例如通過確定參數(shù)后處理組件再生完成214為正確)。包括升高的SCR催化劑溫度216的延長時間的任何再生事件，如DPF的基于溫度的再生可在本文中使用以確定后處理組件再生事件是否已發(fā)生和完成?？刂破?12還包括診斷分期模塊204。所述診斷分期模塊引導控制器112的操作通過診斷程序的三個階段，并進一歩控制暫停、延遲、退出和/或繼續(xù)診斷程序。診斷分期模塊204使用本領域已知的傳感器和制動器的任何組合來執(zhí)行所述操作，包括至少將指令提供至發(fā)動機102、烴類注射器、渦輪增壓器、共軌燃料注射系統(tǒng)或任何其他硬件。在某些實施例中，響應確定后處理再生事件的結論的再生事件模塊202，診斷分期模塊204保持SCR催化劑溫度216達預定時間段。保持的溫度為診斷溫度目標228，所述診斷溫度目標228可為選擇用以允許在SCR催化劑106中可忽略的NH3儲存的溫度，或可忽略的NH3儲存溫度230。在某些催化劑配方中，已知500°C的溫度提供在SCR催化劑中極低的NH3儲存。然而，如預期用于系統(tǒng)的特定實施例的特定催化劑的本領域技術人員將理解，可使用更低或更高的溫度目標用于特定的催化劑配方。預定時間段220為選擇用以將SCR催化劑中的NH3儲存驅(qū)動至低水平的時間段，或為NH3儲存減少時間226。在預定時間段220結束吋，診斷分期模塊204繼續(xù)保持SCR催化劑中的溫度至診斷溫度目標228，并在第二預定時間段222過程中指示還原劑配料模塊210 (其提供還原劑配料指令242)停止配料還原劑(例如尿素或NH3)。診斷分期模塊204可確定發(fā)動機排出NOx量是否與停止還原劑注射可相容,且如果發(fā)動機排出NOx量過高,則可延遲停止還原劑注射和/或退出診斷程序。診斷分期模塊204還可估計在現(xiàn)有條件下所需的完成整個診斷程序的時間，根據(jù)完成診斷程序的時間來確定釋放的NOx排放物的量，并響應預期發(fā)生的釋放的NOx排放物的量來確定是否繼續(xù)進行、等待執(zhí)行或退出診斷程序，以完成整個診斷程序。在第二預定時間段222結束吋，診斷分期模塊204繼續(xù)保持SCR催化劑溫度216至診斷溫度目標228，并繼續(xù)指示還原劑配料模塊210停止配料。診斷分期模塊204繼續(xù)這些操作達第三預定時間段224。在第三預定時間段224過程中，傳感器濾波模塊212使用高通濾波器或帶通濾波器238和/或連續(xù)的高通和低通濾波器(以任ー順序)濾波第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110的NOx傳感器讀數(shù)218。傳感器濾波模塊212將濾出的NOx傳感器讀數(shù)240提供至控制器112的其他模塊。在某些實施例中，傳感器定相模塊206在傳感器濾波模塊212執(zhí)行濾波之前校正第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110之間的流動時滯232。例如，傳感器定相模塊206確定在NOx傳感器108，110之間的排氣流的微分量子的流動時間(由在NOx傳感器108，110之間的排氣的排氣流量和體積)，緩沖足夠的第一 NOx傳感器108值以彌補流動時間差，并排列來自第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110的NOx傳感器讀數(shù)218的時間順序，使得濾波器與排氣流的微分量子并行操作。所述的傳感器定相模塊206操作為示例性的，且本領域已知的校正第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110讀數(shù)之間的流動時間的任何其他操作在本文中預期。此外，本領域技術人員將進一歩理解，可省略傳感器定相模塊206，包含更多高頻信息表示應該包括傳感器定相模塊206，且排除更多高頻信息表示傳感器定相模塊206對于特定實施例有利性較低。 SCR診斷模塊208比較來自第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110的每ー個的傳感器數(shù)據(jù)，并響應比較值提供傳感器條件指數(shù)236，所述傳感器數(shù)據(jù)可由傳感器定相模塊206定相和/或由傳感器濾波模塊212濾波，因此作為濾波數(shù)據(jù)比較234提供。在某些實施例中，傳感器條件指數(shù)236被提供至診斷輸出裝置114。使用濾波數(shù)據(jù)在本文描述傳感器條件指數(shù)236以及第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110的比較。在某些實施例中，第一 NOx傳感器108和第二 NOx傳感器110的比較使用未濾波數(shù)據(jù)，或使用僅標稱濾波的數(shù)據(jù)進行，所述標稱濾波的數(shù)據(jù)是為了其他目的進行濾波，而不是從傳感器值去除頻率基信息-例如針對來自傳感器的電信號的硬件內(nèi)部抖動消除濾波器。濾波、未濾波、高通濾波器、帶通濾波器和連續(xù)高通和低通濾波器的選擇可由受益于本文的公開內(nèi)容的本領域技術人員根據(jù)對于給定系統(tǒng)所需的精確度和診斷響應時間來確定。圖3為粗NOx傳感器輸出的說明300。在圖3的說明中，上曲線302為第一 NOx傳感器的示例性數(shù)據(jù)，下曲線304為第二 NOx傳感器的示例性數(shù)據(jù)，其中在示例性操作時間內(nèi)提供所述數(shù)據(jù)。上線條306示出了約200ppm的第一 NOx傳感器的平均傳感器讀數(shù)，下線條308示出了大約130ppm的第二 NOx傳感器的平均傳感器讀數(shù)。在圖3的說明中，平均值之間的比例為大約0. 65 (第二/第一)，且平均值的差為大約70ppm。還可以看出，在許多情況中，第一和第二 NOx傳感器讀數(shù)相對移動(例如參考大約150至190秒)。在兩個傳感器之間的時域差圖將顯示出傳感器之間的極顯著的差異。在某些實施例中，來自圖3的數(shù)據(jù)的第一或第二傳感器之一可確定為失效傳感器，且由于傳感器之間顯示的差異，可能需要OBD活動、維護活動、發(fā)動機控制活動和/或其他響應。圖4為與圖3的未濾波的傳感器輸出一致的帶通濾波的NOx*感器輸出302A，304A的說明400。由于濾波器的高通部分的作用，在時域數(shù)據(jù)中可以看出基線NOx量被去除，且在說明400中濾波傳感器數(shù)據(jù)在約_20ppm和20ppm之間移動?？墒褂脼V波NOx傳感器輸出302A，304A來確定第一和第二 NOx傳感器的輸出之間的差異。在圖3中的未濾波數(shù)據(jù)的比例第二 /第一為大約0. 65處，圖4中的濾波數(shù)據(jù)的第二 /第一的比例為大約0. 86。圖4中的濾波數(shù)據(jù)由帶通濾波器產(chǎn)生，所述帶通濾波器具有約0. 15Hz的低端至0. 5Hz的高端的通帶。參見圖5，說明了來自產(chǎn)生圖4的時域數(shù)據(jù)的相同數(shù)據(jù)組的頻域數(shù)據(jù)500。在圖5中對于兩個曲線302B，304B可以看出，在通帶之外的頻率(502的0. 15Hz至504的0. 50Hz)被顯著減弱。高通和/或帶通濾波器的衰減頻率設定為去除在傳感器的基本NOx檢測信號響應之上的高頻噪音。NOx傳感器的檢測信號響應時間不同，且比值可得自制造商或通過測試特定的傳感器得到，但200ms至500ms之間的值是典型的。濾波的其他噪音包括由發(fā)動機排出NOx波動產(chǎn)生的噪音、第一和第二 NOx傳感器之間的時滯,和在傳感器通訊輸出上帶有的高頻電子噪音。低頻噪音也可從信號中濾波，例如以去除低頻復雜因素，如SCR催化劑的NH3儲存影響。參見圖6，顯示了發(fā)動機NOx輸出和尿素配料時間線相對于診斷測試的時間的說明600。在說明600中，后處理組件再生剛剛完成(未顯示)，且SCR催化劑的溫度已保持第一 預定時間段(例如至少10分鐘)，從而完成了 NOx傳感器診斷的第一階段。NOx傳感器診斷的整個第一階段，或NOx傳感器診斷的第一階段的僅后部分可在后處理組件再生事件過程中發(fā)生。由于后處理組件再生事件涉及在一定時間段內(nèi)的高溫，因此SCR催化劑的NH3儲存能力已在后處理組件再生事件結束時減小。在圖6的實例中，確定了低發(fā)動機排出NOx事件已發(fā)生(例如，參見770-790秒的時間的NOx傳感器輸出602，604)，且確定了進入NOx傳感器診斷的第二階段，且尿素配料610在時間606中斷(大約810秒)。所述第二階段進行第二預定時間段-例如在所述實例中大約60秒-將儲存的NH3水平驅(qū)動至極低水平。當?shù)诙A段完成時，第三階段進行第三預定時間段-在所述實例中約30秒，其中尿素配料仍然被抑制，且NOx傳感器讀數(shù)被濾波井比較。當?shù)谌A段完成時，正常尿素抑制在時間608 (大約905秒)重新開始。由于來自測試的累積的NOx排放物(由于受到抑制的尿素配料)超過閾值或預定短期值，也可退出或暫停診斷。圖7為診斷程序700的說明。在診斷程序700的第一階段702的過程中，SCR催化劑經(jīng)歷高于閾值(例如500°C )的升高床溫達預定時間段(例如5分鐘)。第一階段702可在時間710開始，在時間710處后處理組件再生時間開始。如果所述后處理組件再生時間為在時間712結束的整個預定時間段提供高溫，或為預定時間的大部分提供高溫，則診斷程序700通過如下方式繼續(xù)進行診斷程序700的第二階段704，或保持SCR催化劑中的高溫直至在時間712的預定時間完成，井隨后進行診斷程序700的第二階段704。在第一階段702的過程中，進行通過還原劑注射器的還原劑的正常配料。在第二階段704過程中，通過還原劑注射器的還原劑的配料被抑制，且剩余的儲存NH3被逐出SCR催化劑。繼續(xù)第二階段704直至第二時間段在時間714完成。第二階段704的總時間是基于SCR催化劑的溫度和廢氣通過SCR催化劑的流量。將NH3儲存驅(qū)動至可接受的低水平所需的溫度和時間值易于由本領域技術人員使用對催化劑元素的常規(guī)數(shù)據(jù)檢查而確定，但在500°C下約60秒足夠用于典型的催化劑元件，所述典型的催化劑元件診斷具有典型精度的NOx傳感器。在第二階段704結束時，執(zhí)行第三階段。在圖7的實例中第三階段示于三個部分705,706,707中，盡管如以下描述可理解所述第三階段可在單個部分中執(zhí)行。在第三階段705，706，707的過程中，通過還原劑注射器的還原劑的配料被抑制。NOx傳感器輸出被濾波和/或相校正，并比較NOx讀數(shù)的平均值以確定是否NOx傳感器之一失效。NOx傳感器之一應理解為標準，和/或通過其他方式(例如與發(fā)動機出ロ NOx比較，或與未顯示的第三NOx傳感器比較)驗證，因此NOx傳感器的比較提供了對另ー NOx傳感器的合理診斷。在圖7的實例中，從時間714至時間716，在第三階段的第一部分705的過程中，傳感器數(shù)據(jù)被濾波(和/或定相)并累積。在該實例中，在時間716處，檢測到表示診斷程序700不能繼續(xù)，但仍然不需要退出的傳感器故障、錯誤或其他診斷禁止狀況。在時間717，在第三階段的第二部分706之后，禁止狀況清除，診斷重新開始。某些狀況，包括例如超過閾值或在完成診斷程序700之前估計超過閾值的總排放影響，可用于立即退出或在暫停(例如示于第三階段的第二部分706中的暫停)之后退出診斷程序700。在時間718，在預定的第三時間段(等于從時間714至時間716的時間，加上從時間717至時間718的時間)之后，診斷程序700完成，且兩個傳感器的累積數(shù)據(jù)被比較。如果由兩個傳感器檢測到的平均NOx的比例在可接受的范圍內(nèi)，則確定NOJ專感器通過。如果由兩個傳感器檢測到的平均NOx的比例在可接受的范圍外，則確定NOx傳感器不通過，并執(zhí) 行適當?shù)墓收线壿?。NOx傳感器可向故障増加或縮減，或者故障可基于單個診斷執(zhí)行而被設定或清除。本文預期本領域理解的任何故障邏輯?？稍跉按魏筇幚斫M件再生時間之后，車輛或系統(tǒng)的其他平臺的毎次操作進行一次診斷程序700，或者可通過本領域理解的任何其他選擇邏輯選擇性地進行診斷程序700。某些階段可為了任何目的而執(zhí)行，和/或在來自所列那些的不同的、交替的或另外的狀況下完成。排放閾值可根據(jù)特定系統(tǒng)的排放影響要求，或為了本領域理解的任何其他原因而進行選擇。排放影響要求根據(jù)本領域理解的任何參數(shù)而變化，所述參數(shù)至少包括發(fā)動機的認證級別、后處理系統(tǒng)在獲得認證級別中的作用，和所需的或協(xié)商的診斷程序的排放作用。圖8為NOx傳感器的診斷程序的示意流程圖800。所述程序包括操作802和確定804，所述操作802檢測DPF過濾器再生事件，所述確定804確定是否現(xiàn)有發(fā)動機操作條件允許NOx傳感器診斷。當現(xiàn)有發(fā)動機操作條件支持NOx傳感器診斷吋，所述程序包括操作806和操作808，所述操作806保持在升高值下的SCR催化劑的溫度達第一預定時間段，所述操作808停止還原劑配料達第二預定時間段。當停止還原劑配料吋，所述程序包括操作810和確定812，所述操作810開始診斷程序的排放影響的持續(xù)累積，所述確定812確定第ニ預定時間段是否在超過排放影響之前完成。當所述第二預定時間段完成時，所述程序包括繼續(xù)保持SCR催化劑溫度繼續(xù)抑制還原劑注入的操作和濾波第一和第二 NOx傳感器的NOx傳感器數(shù)據(jù)的操作814。濾波的操作814還可包括ー個操作，該操作補償?shù)谝?NOx傳感器和第二 NOx傳感器之間的時滯，所述時滯是由于廢氣從第一 NOx傳感器向第二 NOx傳感器的流動的有限時間。所述程序還包括確定816，其確定在NOx傳感器輸出的濾波過程中在超過排放閾值之前第三預定時間是否完成。所述程序還包括操作818，其比較來自第一和第二 NOx傳感器的濾波數(shù)據(jù)。圖9為NOx傳感器診斷的數(shù)據(jù)處理操作900的說明。所述數(shù)據(jù)處理操作900包括將入口 NOx輸出902和出口 NOx輸出904經(jīng)過帶通濾波器906，908，并將函數(shù)910，912應用至每個輸出。函數(shù)910，912表示為將輸出902，904平方?？蛇x擇的函數(shù)910，912包括應用冪函數(shù)至輸出、應用絕對值至輸出，應用平方根至輸出、從輸出去除相值、將輸出轉化為頻域數(shù)據(jù)，和/或?qū)敵鲞M行快速傅里葉變換。將函數(shù)910，912的乘積在第三預定時間段內(nèi)平均914，916，確定平均值914，916之間的差918。差918操作可可選擇地包括確定平均值之間的比例、將函數(shù)應用至平均值，和/或?qū)⑵骄底鳛檩斎胩峁┲敛楸?。?shù)據(jù)處理操作900包括確定920，其確定差918 (或其他函數(shù)輸出)是否在范圍內(nèi)。在一個示例性實施例中，診斷響應在范圍內(nèi)的差而具有通過922輸出值，響應在范圍外的差而具有失效924輸出值。如根據(jù)如上所述的附圖和文字顯而易見的，可預期根據(jù)本發(fā)明的多個實施例。描述診斷NOx傳感器的一個示例性技木。所述技術包括診斷NOx傳感器的操作。除非本文明確做出相反指示，說明的操作應理解為僅是示例性的，且操作可組合或分開、添加或去除，以及整體或部分重新排序。說明的某些操作可通過計算機實施，所述計算機執(zhí)行在計算機可讀媒體上的計算機程序產(chǎn)品，其中所述計算機程序產(chǎn)品包括使計算機執(zhí)行ー種或多種操作，或?qū)⒅噶畎l(fā)送至其他裝置以執(zhí)行ー種或多種操作的指示。
所述技術包括在配料尿素(或其他還原劑)時升高SCR催化劑的溫度達預定時間段的操作。選擇性催化還原(SCR)催化劑具有至少ー些氨儲存能力。升高SCR催化劑的溫度達預定時間的操作將SCR催化劑上的儲存氨減少至極低水平，或減少至可忽略的氨水平。所述溫度可被升高至這樣的水平，該水平足以驅(qū)動儲存氨至可接受的低水平(可通過SCR催化劑的氨儲存相對于溫度的函數(shù)，并通過支持NOx傳感器的準確診斷操作的氨儲存水平來確定)，或升高至至少約500°C的溫度，和/或升高至后處理組件(例如柴油機顆粒過濾器(DPF))的再生溫度。某些系統(tǒng)在后處理組件上進行周期性高溫再生事件，例如以氧化來自DPF的煙灰，且在某些實施例中，本文描述的技術可在這種再生之后立即進行，以將所述診斷對燃料經(jīng)濟和系統(tǒng)性能的影響最小化。所述預定時間段也可在技術操作過程中實時計算。所述技術還包括在不配料尿素下保持SCR催化劑的溫度達第二預定時間段的操作。保持SCR催化劑的溫度的操作進ー步從SCR催化劑中逐出剰余的氨，因為當氨仍然供應至SCR催化劑時，即使在高溫下，SCR催化劑也在動力學平衡下在表面上儲存ー些氨。所述保持的溫度可為與尿素(或其他還原劑)配料仍然發(fā)生的第一操作相同的溫度。然而，所述保持的溫度也可為不同的溫度，例如在第一操作過程中的溫度可能更高(例如當再生溫度高于氨去除溫度吋)或更低(例如當再生溫度低于氨去除溫度吋，和/或以在所述第一操作過程中節(jié)約能量并在第二操作過程中提高氨去除)。保持SCR催化劑的溫度的操作發(fā)生預先安排的開環(huán)時間量(第二預定時間段)，其可為約I分鐘，30秒至2分鐘的任何值，或由測試SCR催化劑經(jīng)驗確定的任何其他時間。在某些實施例中，保持溫度的操作以閉環(huán)方式發(fā)生，當來自第一 NOx傳感器的讀數(shù)與來自第ニ NOx傳感器的讀數(shù)匹配時、當來自第一和第二 NOx傳感器的讀數(shù)達到穩(wěn)態(tài)值時，和/或當?shù)谝缓偷诙?NOx傳感器之間的差異達到穩(wěn)態(tài)值時，完成操作。所述第二預定時間段也可在技術操作過程中實時計算。所述技術還包括從所述SCR催化劑的上游的第一 NOx傳感器和所述SCR催化劑的下游的第二 NOx傳感器濾出至少低頻率數(shù)據(jù)。濾出低頻率數(shù)據(jù)的操作包括對第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行高通濾波。高通濾波器構造成去除低頻率數(shù)據(jù)，并在某些實施例中構造成顯著減弱第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)的低于0. 15Hz的頻率數(shù)據(jù)。在可選擇的或另外的實施例中，所述技術還包括從所述SCR催化劑的上游的第一 NOx傳感器和所述SCR催化劑的下游的第二 NOx傳感器濾出高頻率數(shù)據(jù)的操作。濾出高頻率數(shù)據(jù)的操作包括對第一和第二NOx傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行帶通濾波。所述帶通濾波器構造成顯著減弱第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)的在0. 2Hz至0. 5Hz范圍之外的頻率數(shù)據(jù)，或者構造成顯著減弱第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)的在0. 3Hz至0. 5Hz范圍之外的頻率數(shù)據(jù)。濾出低頻率數(shù)據(jù)，以及可能的濾出高頻率數(shù)據(jù)的操作可使用帶通濾波器，或使用高通濾波器和低通濾波器的連續(xù)濾波而進行。在可選擇的實施例中，例如當高精確度是有利的且可得的計算能力易于獲得時，頻率數(shù)據(jù)可通過頻率基變換(如傅里葉或快速傅里葉變換)而確定。由此產(chǎn)生的在感興趣的頻率帶內(nèi)的數(shù)據(jù)峰可用于比較如下所述的濾波數(shù)據(jù)的操作。所述技術還包括在第三預定時間段內(nèi)比較來自第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器的濾波數(shù)據(jù)的操作。濾波數(shù)據(jù)(或者通過直接濾波，或者通過變換和數(shù)據(jù)選擇，如前所述) 在第三預定時間段內(nèi)確定，并進行比較。比較可為在測試時間內(nèi)第一NOx*感器讀數(shù)的平均振幅相對于第二NOx*感器讀數(shù)的平均振幅?？墒褂帽绢I域理解的其他振幅比較技術，包括至少比較第一 NOx傳感器讀數(shù)的濾波振幅(例如之前濾波數(shù)據(jù)的低通濾波)和第二 NOx傳感器讀數(shù)的濾波振幅，或者比較第一 NOx傳感器讀數(shù)的移動平均數(shù)和第二 NOx傳感器讀數(shù)的移動平均數(shù)。在第三預定時間段過程中，繼續(xù)在不配料尿素下保持SCR催化劑的溫度的操作。所述第三預定時間段可為開環(huán)時間段，如30秒。在某些實施例中，所述第三預定時間段可為統(tǒng)計置信時間，或為這樣的時間，在該時間內(nèi)來自第一 NOx傳感器讀數(shù)的數(shù)據(jù)與來自第二 NOx傳感器讀數(shù)的數(shù)據(jù)在時域中重疊至一定程度，使得數(shù)據(jù)可被認為在相同時間段內(nèi)覆蓋相同的NOx讀數(shù)。所述統(tǒng)計置信時間可例如通過如下方式經(jīng)驗確定測試已知傳感器以在模擬將由系統(tǒng)內(nèi)的安裝傳感器經(jīng)歷的最大操作時滯的條件(例如最低操作流體流量)下匹配，直至確定時間段足夠長以使得由第一 NOx傳感器至第二 NOx傳感器的流動時滯引入可忽略的誤差至比較濾波傳感器數(shù)據(jù)。所述統(tǒng)計置信時間也可通過如下方式確定模擬所述系統(tǒng)以根據(jù)系統(tǒng)的所需置信水平和預估時滯來確定數(shù)據(jù)應該占用的時間量。在某些實施例中，所述技術包括確定第一和第二 NOx傳感器之間的流動時滯，并響應所述流動時滯補償?shù)谝缓偷诙?NOx傳感器數(shù)據(jù)的操作。當?shù)谝缓偷诙?NOx傳感器數(shù)據(jù)可以被可靠地進行補償以在時域中匹配時，所述第三預定時間段可降低至大于約4秒的任意時間段。流動時滯的確定取決于可得數(shù)據(jù)的準確度和響應時間，所述可得數(shù)據(jù)例如流體體積流量、第一和第二 NOx傳感器之間的系統(tǒng)體積，和/或可用于確定那些參數(shù)的其他信息。時滯信息的可用性、準確度和響應時間可由預期特定系統(tǒng)并受益于本文公開內(nèi)容的本領域技術人員理解。在某些實施例中，第一和第二 NOx傳感器之間的時滯可僅被部分補償，并使用4秒至30秒之間的中間第三時間段。所述第三預定時間段也可在技術操作過程中實時計算。在某些實施例中，所述技術包括響應所述比較為第一 NOx傳感器和/或為第二 NOx傳感器提供NOx傳感器條件指數(shù)的操作。例如，當NOx傳感器的值不匹配時，第一或第二 NOx傳感器可確定為失效，可設定故障，和/或可激活故障指示燈或其他通知。NOx傳感器條件指數(shù)可為定性的(例如良好、不可信、失效)或定量的(例如基于傳感器之間的振幅比例的函數(shù))。設定故障或通知的操作可包括處理，如在設定故障之前増加固定值、在設定故障之前要求多個故障指示，或本領域已知的任何其他故障處理程序。在某些實施例中，第一 NOx傳感器響應發(fā)動機排出NOx模型而進行診斷，且確定NOx傳感器條件指數(shù)用于第二 NOx傳感器。例如，如果響應匹配發(fā)動機排出NOx模型的第一 NOx傳感器而確定第一 NOx傳感器為良好，則第一和第二 NOx傳感器之間的任何差異可歸因于第ニ NOx傳感器。在某些實施例中，所述技術包括確定是否內(nèi)燃機產(chǎn)生大于閾值量的N0X，以及響應發(fā)動機產(chǎn)生大于閾值量的NOx的確定，延遲和/或退出在不配料尿素(或其他還原劑)下保持后處理組件的溫度達第二預定時間段的操作。延遲或退出停止配料尿素的操作的操作提供了對所述技術對發(fā)動機排放的總體影響的控制。在許多情況中，在所述技術過程中的排放需要被包括于發(fā)動機的排放認證中。某些實施例包括僅在較低發(fā)動機排放水平下進行 診斷技術的操作。在某些實施例中，所述技術包括開始如下操作的操作響應發(fā)動機發(fā)動事件而在不配料尿素下保持后處理組件的溫度達第二預定時間段的操作。所述技術還包括對來自第一和第二 NOx傳感器的濾波數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理操作的操作。所述數(shù)據(jù)處理操作包括將數(shù)據(jù)平方、將冪函數(shù)應用至數(shù)據(jù)、將絕對值應用至數(shù)據(jù)、將平方根應用至數(shù)據(jù)，和/或從數(shù)據(jù)去除相值。一個實施例的示例性組為ー種裝置，其包括控制器和構造成功能執(zhí)行診斷NOx傳感器的操作的多個模塊。所述裝置包括診斷分期模塊，所述診斷分期模塊保持SCR催化劑中的診斷溫度目標達預定時間段。所述裝置還包括還原劑配料模塊，所述還原劑配料模塊提供還原劑配料指令。所述裝置還包括還原劑給料器，所述還原劑給料器響應所述還原劑配料指令。所述診斷分期模塊還在所述預定時間段結束時，指示還原劑配料模塊停止配料還原劑達第二預定時間段，并繼續(xù)保持診斷溫度目標。在所述第二預定時間段結束時，所述診斷分期模塊還繼續(xù)指示還原劑配料模塊停止配料還原劑，并保持診斷溫度目標達第三預定時間段。所述裝置包括SCR診斷模塊，在第三預定時間段過程中，所述SCR診斷模塊響應來自SCR催化劑的上游的第一 NOx傳感器和在SCR催化劑下游的第二 NOx傳感器的數(shù)據(jù)的比較而提供傳感器條件指數(shù)。所述裝置的某些示例性和非限制性的實施例在如下進ー步描述。一個示例性的裝置包括傳感器濾波模塊，在第三預定時間段過程中，所述傳感器濾波模塊濾波來自所述第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器的每ー個的傳感器數(shù)據(jù)。所述濾波包括從傳感器濾出至少低頻率響應數(shù)據(jù)。示例性的非限制性的濾波器包括高通濾波器、帶通濾波器，和/或連續(xù)的低通濾波器和高通濾波器。連續(xù)的低通濾波器和高通濾波器可以任何順序進行。一個示例性的傳感器濾波模塊還應用從每個傳感器顯著減弱低于至少0. 15Hz的傳感器頻率數(shù)據(jù)的濾波器。另ー示例性的傳感器濾波模塊還應用從每個傳感器顯著減弱在0. 2Hz至0. 5Hz范圍外的傳感器頻率數(shù)據(jù)的濾波器。在某些實施例中，所述診斷溫度目標包括可忽略的氨儲存溫度和至少500°C。一個示例性的裝置包括傳感器定相模塊，所述傳感器定相模塊在所述傳感器濾波模塊從每個傳感器濾波傳感器數(shù)據(jù)之前，校正所述第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器之間的流動時滯。一個示例性的SCR診斷模塊還將傳感器條件指數(shù)提供至診斷輸出裝置。示例性的診斷裝置包括故障指示燈、發(fā)動機控制器、變速器控制器、后處理控制器和/或數(shù)據(jù)鏈。盡管本發(fā)明在附圖和前述描述中進行了詳細說明和描述，其被認為是說明性的而不是限制性的，應理解僅僅顯示和描述了某些示例性實施例，并希望保護在本發(fā)明的精神內(nèi)的所有改變和修改。在閱讀權利要求書時，除非在權利要求書中做出相反的特定描述，當 使用諸如“一”、“一種”、“至少ー種”或“至少一部分”的詞語時，不_在將權利要求限定為僅ー項。除非做出相反的特定描述，當使用表述“至少一部分”和/或“一部分”時，項目可包括項目的一部分和/或整個項目。
權利要求
1.ー種方法，其包括 當配料尿素時升高SCR催化劑的溫度達預定時間段； 在不配料尿素的同時保持所述SCR催化劑的溫度達第二預定時間段；以及從所述SCR催化劑的上游的第一 NOx傳感器和所述SCR 催化劑的下游的第二 NOx傳感器濾波出至少低頻率數(shù)據(jù)； 在第三預定時間段內(nèi)在不配料尿素的情況下比較來自所述第一 NOx傳感器和所述第二NOx傳感器的濾波數(shù)據(jù)；以及 響應所述比較，為所述第一 NOx傳感器和所述第二 NOx傳感器中的至少ー個提供NOx傳感器條件指數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其還包括響應發(fā)動機排出NOx模型而診斷所述第一NOx傳感器，其中所述提供NOx傳感器條件指數(shù)是提供給所述第二 NOx傳感器。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述保持溫度包括將溫度保持為可忽略的氨儲存溫度和至少500°C中的ー個。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法 其中所述第一預定時間段包括約10分鐘和氨儲存減少時間中的ー個； 其中所述第二預定時間段包括如下中的ー個至少I分鐘和30秒至2分鐘之間的時間；且 其中所述第三預定時間段包括如下中的ー個30秒和統(tǒng)計置信時間。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其還包括確定發(fā)動機是否產(chǎn)生大于閾值量的N0X，并響應發(fā)動機產(chǎn)生大于閾值量的NOx而進行如下中的ー種 延遲在不配料尿素下保持所述SCR催化劑的溫度達第二預定時間段；以及 退出所述診斷方法。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述濾波包括選自如下濾波操作的濾波操作 在所述第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)上進行高通濾波； 顯著減弱在所述第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)上的低于至少0. 15Hz的頻率數(shù)據(jù)； 在所述第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)上進行帶通濾波；和 顯著減弱在所述第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)上的在0. 2Hz至0. 5Hz范圍之外的頻率數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求I所述的方法，其還包括確定所述第一和第二NOx傳感器之間的流動時滯，響應所述流動時滯而補償所述第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)，且其中所述第三預定時間段包括大于4秒的時間。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其還包括響應發(fā)動機發(fā)動事件或低發(fā)動機排出NOx條件而開始在不配料尿素下保持后處理組件的溫度達第二預定時間段。
9.根據(jù)權利要求I所述的方法，其還包括對第一和第二NOx傳感器的濾波數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理操作，所述數(shù)據(jù)處理操作包括選自如下操作的操作 將數(shù)據(jù)平方； 將冪函數(shù)應用至數(shù)據(jù)； 將絕對值應用至數(shù)據(jù)； 將平方根應用至數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)去除相值； 將數(shù)據(jù)轉化為頻域；和 對數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換。
10.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述比較包括 確定來自所述第一 NOx傳感器的第一平均數(shù)據(jù)與來自所述第二 NOx傳感器的第二平均數(shù)據(jù)之間的差和比例中的ー個。
11.ー種方法，其包括 當配料尿素時升高SCR催化劑的溫度達預定時間段； 在不配料尿素下保持所述SCR催化劑的溫度達第二預定時間段； 在不配料尿素下在第三預定時間段內(nèi)比較來自第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器的數(shù)據(jù)；以及 響應所述比較，為所述第一 NOx傳感器和所述第二 NOx傳感器中的至少ー個提供NOx傳感器條件指數(shù)。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其還包括響應發(fā)動機排出NOx模型而診斷所述第一NOx傳感器，其中所述提供NOx傳感器條件指數(shù)是提供給所述第二 NOx傳感器。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述保持溫度包括將溫度保持為可忽略的氨氣儲存溫度和至少500°C中的ー個。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法 其中所述第一預定時間段包括約10分鐘和氨氣儲存還原時間中的ー個； 其中所述第二預定時間段包括如下中的ー個至少I分鐘和30秒至兩分鐘之間的時間段；且 其中所述第三預定時間段包括如下中的ー個30秒和統(tǒng)計置信時間。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其還包括確定發(fā)動機是否產(chǎn)生大于閾值量的N0X，并響應發(fā)動機產(chǎn)生大于閾值量的NOx而進行如下中的ー種 延遲在不配料尿素下保持所述SCR催化劑的溫度達第二預定時間段；以及 退出所述診斷方法。
16.根據(jù)權利要求11所述的方法，其還包括確定所述第一和第二NOx傳感器之間的流動時滯，響應所述流動時滯而補償所述第一和第二 NOx傳感器數(shù)據(jù)，且其中所述第三預定時間段包括大于4秒的時間。
17.根據(jù)權利要求11所述的方法，其還包括響應發(fā)動機發(fā)動事件或低發(fā)動機排出NOx條件而開始在不配料尿素下保持后處理組件的溫度達第二預定時間段。
18.ー種裝置，其包括 診斷分期模塊，其構造成保持SCR催化劑中的診斷溫度目標達預定時間段； 還原劑配料模塊，其構造成提供還原劑配料指令； 還原劑給料器，其響應所述還原劑配料指令； 所述診斷分期模塊還構造成在所述預定時間段結束時，指示還原劑配料模塊停止配料還原劑達第二預定時間段，并繼續(xù)保持所述診斷溫度目標； 所述診斷分期模塊還構造成在所述第二預定時間段結束時，繼續(xù)指示還原劑配料模塊停止配料還原劑，并保持診斷溫度目標達第三預定時間段；以及SCR診斷模塊，其構造成在第三預定時間段過程中，響應來自SCR催化劑的上游的第一NOx傳感器和在SCR催化劑下游的第二 NOx傳感器的數(shù)據(jù)的比較而提供傳感器條件指數(shù)。
19.根據(jù)權利要求18所述的裝置，其還包括傳感器濾波模塊，所述傳感器濾波模塊構造成在第三預定時間段過程中濾波來自所述第一 NOx傳感器和所述第二 NOx傳感器的每ー個的傳感器數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中所述傳感器濾波模塊還構造成通過應用選自如下濾波器的濾波器而從每個傳感器濾波傳感器數(shù)據(jù)高通濾波器、帶通濾波器、連續(xù)的低通濾波器和高通濾波器，以及連續(xù)的高通濾波器和低通濾波器。
21.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中所述傳感器濾波模塊還構造成應用濾波器，所述濾波器從每個傳感器顯著減弱低于至少0. 15Hz的傳感器頻率數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中所述傳感器濾波模塊還構造成應用濾波器，所述濾波器從每個傳感器顯著減弱在0. 2Hz至0. 5Hz的范圍之外的傳感器頻率數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述診斷溫度目標包括可忽略的氨儲存溫度和至少500°C中的ー個。
24.根據(jù)權利要求18所述的裝置，其還包括傳感器定相模塊，所述傳感器定相模塊構造成在所述傳感器濾波模塊從每個傳感器濾波傳感器數(shù)據(jù)之前，校正所述第一 NOx傳感器和所述第二 NOx傳感器之間的流動時滯。
25.根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述SCR診斷模塊還構造成將傳感器條件指數(shù)提供至診斷輸出裝置。
26.根據(jù)權利要求25所述的裝置，其中所述診斷輸出裝置包括選自如下裝置的裝置故障指示燈、發(fā)動機控制器、變速器控制器、后處理控制器和數(shù)據(jù)鏈。
全文摘要
一種方法包括當配料尿素時升高SCR催化劑的溫度達預定時間段。所述方法還包括在不配料尿素下保持SCR催化劑的溫度達第二預定時間段。所述方法還包括從SCR催化劑的上游的第一NOx傳感器和SCR催化劑的下游的第二NOx傳感器濾波出至少低頻率數(shù)據(jù)，并在第三預定時間段內(nèi)在不配料尿素下比較來自第一NOx傳感器和第二NOx傳感器的濾波數(shù)據(jù)。所述方法還包括響應所述比較，為所述第一NOx傳感器和所述第二NOx傳感器中的至少一個提供NOx傳感器條件指數(shù)。
文檔編號G01M15/00GK102792140SQ201080063800
公開日2012年11月21日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者B·齊, D·W·威廉, X·林, X·魏 申請人:康明斯過濾Ip公司