Способ (варианты) и система для определения ухудшения работы датчика nox выхлопных газов двигателя - RU2607987C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам диагностирования датчика NO_x, присоединенного к системе очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы транспортного средства могут содержать двигатель с системой очистки выхлопных газов, присоединенной в выпускном канале, чтобы снижать токсичность регулируемых выбросов. В некоторых примерах, система очистки выхлопных газов может содержать систему избирательного каталитического восстановления (SCR), в которой восстановитель, такой как мочевина или аммиак, добавляется в поток выхлопных газов выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора, чтобы NO_x могли восстанавливаться каталитическим нейтрализатором. Система SCR также может включать в себя один или более датчиков NO_x, таких как датчик NO_x в подаваемых газах, присоединенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, и датчик NO_x в выхлопной трубе, присоединенный ниже по потоку от каталитического нейтрализатора SCR. На основании выходного сигнала расположенных выше по потоку и ниже по потоку датчиков NO_x, могут определяться рабочие характеристики каталитического нейтрализатора SCR. В дополнение, управление дозированием восстановителя может адаптироваться на основании выходного сигнала датчиков NO_x. Поэтому, чтобы давать возможность точного управления дозированием, а также чтобы давать возможность контроля эффективности системы SCR, датчикам может быть необходимо периодически диагностироваться.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, предложены способы и системы для диагностирования датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах, присоединенного в выпускном канале выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR выхлопных газов.

В одном из аспектов изобретения предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

указывают ухудшение работы датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах на основании уровня восстановителя выхлопных газов, определенного датчиком после остановки двигателя до состояния покоя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором указание ухудшения работы на основании уровня восстановителя выхлопных газов, определенного датчиком, включает в себя этап, на котором указывают ухудшение работы в ответ на разность между определенным уровнем восстановителя выхлопных газов и ожидаемым уровнем восстановителя выше, чем пороговое значение.

В одном из вариантов предложен способ, в котором ожидаемый уровень восстановителя основан на дозировании восстановителя форсункой для восстановителя выхлопных газов перед остановкой двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором остановка двигателя до состояния покоя включает в себя глушение транспортного средства, в то время как поток выхлопных газов двигателя находится ниже порогового потока.

В одном из вариантов предложен способ, в котором ожидаемый уровень восстановителя основан на количестве восстановителя, впрыскиваемого форсункой для восстановителя выхлопных газов в выпускной канал после остановки двигателя до состояния покоя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором количество впрыскиваемого восстановителя основано на каждом из температуры окружающей среды и температуры выхлопных газов, причем количество увеличивают при увеличении температуры окружающей среды и/или увеличении температура выхлопных газов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором количество восстановителя впрыскивают в виде одиночного впрыска.

В одном из вариантов предложен способ, в котором количество восстановителя впрыскивают в виде множества импульсов впрыска, имеющих амплитуду и частоту, основанные на времени реакции датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах и температуре выхлопных газов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором каждые из датчика NO_x в подаваемых газах и форсунки для восстановителя присоединены к выпускному каналу ниже по потоку от окислительного каталитического нейтрализатора и выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора.

В одном из вариантов предложен способ, в котором восстановитель является одним из мочевины и аммиака, при этом восстановительный каталитический нейтрализатор является избирательным каталитическим восстановителем (SCR).

В одном из вариантов предложен способ, в котором указание ухудшения работы включает в себя этап, на котором устанавливают диагностический код.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

после состояния выключения транспортного средства при двигателе в состоянии покоя,

впрыскивают некоторое количество восстановителя в выпускной канал;

определяют количество восстановителя в выпускном канале на основании выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах; и

указывают ухудшение работы датчика NO_x на основании впрыснутого количества относительного определенного количества.

В одном из вариантов предложен способ, в котором состояние выключения транспортного средства включает в себя поток выхлопных газов двигателя ниже порогового потока.

В одном из вариантов предложен способ, в котором впрыскиваемое количество восстановителя основано на каждом из температуры окружающей среды, температуры выхлопных газов и загрузки восстановителя восстановительного каталитического нейтрализатора выхлопных газов в выключенном состоянии транспортного средства.

В одном из вариантов предложен способ, в котором впрыск включает в себя этап, на котором впрыскивают количество восстановителя согласно множеству импульсов, имеющих амплитуду и частоту, причем множество импульсов выбирают на основании времени реакции датчика NO_x и времени испарения впрыснутого восстановителя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором впрыск включает в себя этап, на котором впрыскивают количество восстановителя из форсунки для восстановителя в виде одиночного впрыска, причем восстановитель включает в себя мочевину или аммиак, а восстановительный каталитический нейтрализатор выхлопных газов содержит каталитический нейтрализатор SCR.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий впуск и выпуск;

форсунку для восстановителя, выполненную с возможностью впрыска восстановителя в выпуск двигателя выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора выхлопных газов;

датчик NO_x в подаваемых газах, присоединенный к выпуску двигателя ниже по потоку от форсунки для восстановителя и выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора; и

контроллер, сконфигурированный машиночитаемыми командами для:

работы в первом режиме при первой остановке двигателя до состояния покоя для указания ухудшения работы форсунки для восстановителя на основании выходного сигнала датчика NO_x; и

работы во втором режиме при второй остановке двигателя до состояния покоя для указания ухудшения работы датчика NO_x на основании выходного сигнала датчика NO_x.

В одном из вариантов предложена система, в которой при первой остановке двигателя до состояния покоя, указание ухудшения работы форсунки для восстановителя на основании выходного сигнала датчика NO_x включает в себя указание ухудшения работы в ответ на выходной сигнал выше, чем первое пороговое значение, причем первое пороговое значение основано на потоке выхлопных газов при первой остановке двигателя до состояния покоя.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для

впрыска во втором режиме некоторого количества восстановителя в выпуск двигателя, причем количество основано на температуре окружающей среды и температуре выхлопных газов.

В одном из вариантов предложена система, в которой при второй остановке двигателя до состояния покоя, указание ухудшения работы датчика NO_x на основании выходного сигнала датчика NO_x включает в себя указание ухудшения работы в ответ на выходной сигнал ниже, чем второе пороговое значение, причем второе пороговое значение основано на количестве восстановителя, впрыснутого в выпуск двигателя.

Один из примерных способов содержит указание ухудшения работы датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах на основании уровня восстановителя выхлопных газов, определенного датчиком после остановки двигателя до состояния покоя. Таким образом, работоспособность датчика NO_x может соотноситься с продолжительным наличием отложений аммиака после того, как двигатель транспортного средства был выключен.

Например, система двигателя может быть выполнена с каталитическим нейтрализатором SCR в выпускном канале, а форсунка для мочевины расположена выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR. Датчик NO_x в подаваемых газах может быть присоединен к выпускному каналу выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR и ниже по потоку от форсунки для мочевины. После остановки двигателя до состояния покоя, контроллер может эксплуатировать форсунку для восстановителя для впрыска определенного количества восстановителя в выпускной канал. Контроллер в таком случае может контролировать чувствительность датчика NO_x в подаваемых газах. Если выходной сигнал датчика NO_x не совпадает с выходным сигналом, ожидаемым на основании активного впрыска восстановителя, может определяться ухудшение работы датчика NO_x. На основании отклонения определенного выходного сигнала от ожидаемого выходного сигнала, динамические характеристики датчика NO_x в подаваемых газах могут изучаться и обновляться, чтобы управление дозированием восстановителя могло регулироваться во время последующего перезапуска двигателя.

Таким образом, работоспособность и рабочие характеристики датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах могут идентифицироваться лучше. Посредством контроля выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов во время условий остановки двигателя наряду с тем, что восстановитель впрыскивается выше по потоку от датчика, зависимости между впрыском и выходным сигналом датчика NO_x выхлопных газов могут использоваться для изучения эксплуатационных характеристик датчика NO_x. Более точно, естественная возгонка аммиака, впрыскиваемого в выпускном канале после остановки двигателя, может использоваться для диагностирования датчика NO_x выхлопных газов. Посредством улучшения диагностики датчика NO_x, улучшается соответствие выбросов техническим условиям.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя, содержащего систему выпуска с системой очистки выхлопных газов.

Фиг. 2 показывает формирование отложений в выпускном канале.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для диагностирования системы впрыска восстановителя на основании уровней NO_x выхлопных газов после остановки двигателя до состояния покоя.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для регулировки управления дозированием восстановителя во время перезапуска двигателя в ответ на указание утечки форсунки.

Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для диагностирования датчика NO_x на основании уровней NO_x после остановки двигателя до состояния покоя.

Фиг. 6 показывает график, иллюстрирующий пример выявления ухудшения работы форсунки для мочевины или пример выявления ухудшения работы датчика NO_x.

Фиг. 7 показывает график, иллюстрирующий пример выявления ухудшения работы датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к способам и системам для использования выходного сигнала датчика NO_x, вырабатываемого после остановки двигателя до состояния покоя, для диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов, таких как шланги, включенные в систему двигателя по фиг. 1. Например, способ предоставляет возможность для выявления отложений мочевины в выпускном канале двигателя, как показано на фиг. 2. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 3, для идентификации ухудшения работы форсунки для восстановителя на основании профиля выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов, определенного после того, как двигатель докрутился до состояния покоя, относительно ожидаемого профиля выходного сигнала на основании условий двигателя. Контроллер затем может регулировать управление дозированием восстановителя во время последующего запуска двигателя на основании указания утечки форсунки, как показано на фиг. 4. Контроллер также может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 5, чтобы впрыскивать известное количество восстановителя в выпускной канал после того, как двигатель докрутился до состояния покоя, и идентифицировать ухудшение работы датчика NO_x на основании определенного профиля выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов относительно ожидаемого профиля выходного сигнала, основанного на впрыснутом восстановителе. Примерные диагностические операции показаны на фиг. 6 и 7. Таким образом, улучшаются выбросы с выхлопными газами.

Далее, со ссылкой на фиг. 1, проиллюстрировано схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в них. Поршень может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В примере, изображенном на фиг. 1, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 30, включающий в себя одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 30 сгорания.

Будет приниматься во внимание, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 66 может быть форсункой оконного впрыска, выдающей топливо во впускное окно выше по потоку от цилиндра 30. Следует принимать во внимание, что цилиндр 30 может принимать топливо из множества форсунок, таких как множество форсунок оконного впрыска, множество форсунок непосредственного впрыска или их комбинацию.

В одном из примеров, двигатель 10 является дизельным двигателем, который сжигает воздух и дизельное топливо благодаря воспламенению от сжатия. В других неограничивающих вариантах осуществления, двигатель 10 может осуществлять сгорание разного топлива, в том числе, бензина, биодизельного топлива или спиртосодержащей топливной смеси (например, бензина и этилового спирта или бензина и метилового спирта) благодаря воспламенению от сжатия и/или искровому зажиганию.

Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответствующих сигналов MAF и MAP в контроллер 12.

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую порцию выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускной коллектор 44, может меняться контроллером 12 посредством клапана 142 EGR. Например, посредством ввода выхлопных газов в двигатель 10, количество имеющегося в распоряжении кислорода для сгорания уменьшается, тем самым, снижая температуры пламени сгорания и уменьшая формирование NO_x. Как изображено, система EGR дополнительно включает в себя датчик 144 EGR, который может быть расположен внутри канала 140 EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации выхлопных газов. В некоторых условиях, система EGR может использоваться для стабилизации температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания, таким образом, предусматривая способ регулирования установки момента воспламенения во время некоторых режимов сгорания. Кроме того, во время некоторых условий, часть выхлопных газов может удерживаться или захватываться в камере сгорания посредством регулирования установки фаз распределения выпускных клапанов, к примеру, посредством управления механизмом регулируемой установки фаз клапанного распределения.

Система 128 выпуска включает в себя датчик 126 выхлопных газов, присоединенный к выпускному каналу 48 выше по потоку от системы 150 очистки выхлопных газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO_x, HC, или CO. Система 150 очистки выхлопных газов показана расположенной вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов.

В примере, показанном на фиг. 1, система 150 очистки выхлопных газов является основанной на мочевине системой избирательного каталитического восстановления (SCR). Система SCR, например, включает в себя по меньшей мере восстановительный каталитический нейтрализатор (в материалах настоящего описания, каталитический нейтрализатор 152 SCR), резервуар для хранения мочевины (в материалах настоящего описания, резервуар 154 для хранения мочевины) и форсунку для мочевины (в материалах настоящего описания, форсунку 156 для мочевины). В других вариантах осуществления, система 150 очистки выхлопных газов может дополнительно или в качестве альтернативы включать в себя другие компоненты, такие как сажевый фильтр, уловитель обедненных NO_x, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, различные устройства снижения токсичности выхлопных газов или их комбинации. Например, форсунка 156 для мочевины может быть расположена выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора 152 и ниже по потоку от окислительного каталитического нейтрализатора. В изображенном примере, форсунка 156 для мочевины выдает мочевину из резервуара 154 хранения мочевины. Однако, могут использоваться различные альтернативные подходы, такие как твердая гранулированная мочевина, которая вырабатывает пары аммиака, которые затем нагнетаются или дозируются в каталитический нейтрализатор 152 SCR. В кроме того еще одном примере, уловитель обедненных NO_x может быть расположен выше по потоку от каталитического нейтрализатора 152 с SCR для формирования NH₃ для каталитического нейтрализатора 152 с SCR в зависимости от уровня или обогащения топливно-воздушного соотношения, подаваемого в уловитель обедненных NO_x.

Система 150 очистки выхлопных газов дополнительно включает в себя датчик 158 выхлопных газов выхлопной трубы, расположенный ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 152 SCR. В изображенном варианте осуществления, датчик 158 выхлопных газов в выхлопной трубе может быть датчиком NO_x, например, для измерения количества после SCR NO_x, выпускаемых через выхлопную трубу выпускного канала 48. Система 150 очистки выхлопных газов дополнительно может включать в себя датчик 160 выхлопных газов в подаваемых газах, расположенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора 152 SCR и ниже по потоку от форсунки 156 для мочевины. В изображенном примере, датчик 160 выхлопных газов в подаваемых газах также может быть датчиком NO_x, например, для измерения количества NO_xдо SCR, принимаемых в выпускном канале для очистки в каталитическом нейтрализаторе SCR.

В некоторых примерах, эффективность системы SCR может определяться на основании выходного сигнала одного или более датчика 158 выхлопных газов в выхлопной трубе и датчика 160 выхлопных газов в подаваемых газах. Например, эффективность системы SCR может определяться посредством сравнения уровней NO_x выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR (через датчик 160) с уровнями NO_x ниже по потоку от каталитического нейтрализатора SCR (через датчик 158). Эффективность дополнительно может быть основана на датчике 126 выхлопных газов (например, когда датчик 126 измеряет NO_x), расположенном выше по потоку от системы SCR. В других примерах, датчики 158, 160 и 126 выхлопных газов могут быть любым пригодным датчиком для определения концентрации составляющих выхлопных газов, таким как датчик UEGO, EGO, HEGO, HC, CO, и т.д.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может находиться на связи с, а потому, принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122; и концентрации составляющих выхлопных газов с датчиков 126, 160 и 158 выхлопных газов. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP.

Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано постоянными машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные способы описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 3-5.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т.д.

Фиг. 2 показывает детализированный вариант осуществления системы 200 доочистки выхлопных газов, такой как система 150 очистки выхлопных газов, описанная выше со ссылкой на фиг. 1. Как показано, система 200 очистки выхлопных газов включает в себя первый каталитический нейтрализатор 202, такой как дизельный окислительный каталитический нейтрализатор, и второй каталитический нейтрализатор 204, такой как каталитический нейтрализатор SCR, расположенные вдоль выпускного канала 206. В примере по фиг. 2, второй (восстановительный) каталитический нейтрализатор 204 расположен ниже по потоку от первого (окислительного) каталитического нейтрализатора 202. Форсунка 208 для восстановителя выхлопных газов впрыскивает восстановитель, такой как мочевина или аммиак, в поток выхлопных газов для реакции с NO_x во втором каталитическом нейтрализаторе 204 в ответ на сигналы, принимаемые из контроллера 210.

В примере, изображенном на фиг. 2, форсунка 208 для восстановителя выхлопных газов питается восстановителем из резервуара 212 для хранения восстановителя. Резервуар 212 для хранения восстановителя, например, может быть резервуаром для хранения восстановителя на всем протяжении диапазона температур. Восстановитель накачивается из резервуара 212 для хранения восстановителя посредством насоса 214. Насос 214 выкачивает восстановитель из резервуара 212 для хранения восстановителя и подает восстановитель в выпускной канал 206 под более высоким давлением. Как показано, канал 216 для восстановителя по текучей среде соединяет насос 214 и форсунку 208 для восстановителя. В некоторых вариантах осуществления, восстановитель, который поступает в выпускной канал 206, может подмешиваться в поток выхлопных газов посредством смесителя 218.

Система 200 очистки выхлопных газов дополнительно включает в себя датчик 220 NO_x в подаваемых газах, расположенный ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора 202, ниже по потоку от форсунки 208 для восстановителя и выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора 204. Таким образом, датчик NOx выхлопных газов в подаваемых газах может давать оценку уровней NOx в выхлопных газах, поступающих в каталитических нейтрализаторах SCR. Система 200 очистки выхлопных газов дополнительно включает в себя датчик 222 NO_x в выхлопной трубе, расположенный ниже по потоку от второго каталитического нейтрализатора 204. Таким образом, датчик NOx в выхлопной трубе может давать оценку уровней NOx в выхлопных газах, выходящих из каталитического нейтрализатора SCR. Датчик 220 NO_x в подаваемых газах и датчик 222 NO_x в выхлопной трубе, например, могут использоваться для определения количества NO_x в выпускном канале 206, чтобы дозирование восстановителя могло управляться, по меньшей мере частично, на основании количества NO_x в выпускном канале 206. Как подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 5, ухудшение работы датчика 220 NO_x в подаваемых газах может определяться в условиях выключения двигателя на основании количества восстановителя, впрыскиваемого в выпускной канал 206 после того, как двигатель был остановлен до состояния покоя. Например, действующий выходной сигнал датчика 220 NO_x в подаваемых газах может сравниваться с ожидаемым выходным сигналом датчика 220 NO_x в подаваемых газах, ожидаемый выходной сигнал основан на количестве восстановителя, впрыснутого форсункой 208 восстановителя выхлопных газов в выпускной канал 206 после остановки двигателя до состояния покоя. Если есть расхождение между ожидаемым значением и действующим выходным сигналом, может определяться ухудшение работы датчика NO_x.

Дополнительно, как подробно описано со ссылкой на фиг. 3, датчик NO_x подаваемых газов может использоваться для определения ухудшения работы форсунки 208 для восстановителя. Например, со временем, форсунка 208 для восстановителя может начинать давать утечку так что большее, чем требуемое, количество восстановителя поступает в выпускной канал 206. Как результат, например, отложение 224 восстановителя может формироваться в выпускном канале 206. В зависимости от температуры окружающей среды и температуры выхлопных газов, например, которые могут измеряться датчиками 226, 228 и 230 температуры, отложение 224 восстановителя может возгоняться, так что пары восстановителя могут восприниматься датчиком 220 NO_x в подаваемых газах, когда NO_x не присутствуют в выпускном канале 206 (например, во время условий выключения двигателя). Таким образом, во время условий, когда двигатель остановлен, датчик NO_x подаваемых газов может использоваться для оценки уровней восстановителя (например, уровней аммиака) в выпускном канале ниже по потоку от форсунки для восстановителя и выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR и логического вывода, сформировались ли отложения восстановителя. Выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах также может использоваться для оценки размера отложения восстановителя. На основании размера отложений (например, если он больше, чем пороговый размер, или большим, чем ожидаемый размер), может идентифицироваться утечка форсунки. Как подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 3, датчик 220 NO_x в подаваемых газах может давать указание ухудшения работы форсунки 208 для восстановителя. Например, действующий выходной сигнал датчика 220 NO_x в подаваемых газах сравнивается с ожидаемым выходным сигналом датчика 220 NO_x в подаваемых газах, ожидаемый выходной сигнал основан на определенном общем количестве непрореагировавшего восстановителя, накопленном во втором каталитическом нейтрализаторе 204 и выпускном коллекторе 206, во время остановки двигателя, температуре окружающей среды, условиях потока выхлопных газов и температуре выхлопных газов при остановке двигателя.

Таким образом, система 200 очистки выхлопных газов включает в себя датчик 220 NO_x в подаваемых газах, который может использоваться для определения количества NO_x, присутствующих в выпускном канале 206, во время условий включения двигателя и количества восстановителя, присутствующего в выпускном канале 206, во время условий выключения двигателя. Как будет описано ниже, на основании выходного сигнала датчика 220 NO_x подаваемых газов, может определяться ухудшение работы датчика 220 NO_x в подаваемых газах, а также ухудшение работы форсунки 208 для восстановителя.

Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3-5, во время условий, когда двигатель остановлен до состояния покоя, и транспортное средство выключено (например, во время события выключения зажигания двигателя и/или выключения зажигания транспортного средства, или события остановки двигателя в системе без ключа кнопкой пуска/останова), датчик NO_x выхлопных газов в подаваемых газах может использоваться для оценки уровней восстановителя в объеме выхлопных газов между форсункой и каталитическим нейтрализатором SCR. Выходной сигнал датчика NO_x затем может использоваться для диагностирования продолжающегося присутствия отложений восстановителя, которое может возникать при наличии утечки форсунки. Например, утечка форсунки для мочевины может диагностироваться на основании выявления избыточного аммиака в определенном пространстве (между форсункой для восстановителя и каталитическим нейтрализатором SCR). В дополнение, мочевина может активно впрыскиваться, и выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах может контролироваться для определения динамических характеристик датчика NO_x. Таким образом, выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах, вырабатываемый после состояния выключения зажигания двигателя, может преимущественно использоваться для идентификации ухудшения работы форсунки, а также ухудшения работы датчика NO_x.

Далее, с обращением к фиг. 3, показана примерная процедура 300 для диагностирования системы впрыска восстановителя на основании уровней NO_x выхлопных газов после того, как двигатель остановлен до состояния покоя. Более точно, процедура определяет ожидаемый уровень восстановителя выхлопных газов и действующий уровень восстановителя выхлопных газов во время состояния выключения двигателя после остановки двигателя. На основании разности между ожидаемым и действующим уровнями восстановителя, может указываться ухудшение работы форсунки для восстановителя. Например, если действующий уровень восстановителя больше, чем ожидаемый уровень, может указываться ухудшение работы форсунки для восстановителя выхлопных газов, такое как утечка форсунки.

На этапе 302, определяется, выключен ли двигатель и остановил ли двигатель вращение до состояния покоя, так что двигатель не вращается, и сгорание не происходит ни в одном из цилиндров двигателя. В качестве примера, может определяться, что двигатель выключен, если ключ зажигания находится в положении выключения двигателя, или если кнопка останова была нажата в системе без ключа. В качестве других примеров, может определяться, что двигатель выключен, если транспортное средство, в котором расположен двигатель, находится в выключенном состоянии транспортного средства, и/или если уровень потока выхлопных газов находится ниже порогового уровня. Если определено, что двигатель не выключен, процедура 300 заканчивается.

С другой стороны, если определено, что двигатель выключен, процедура переходит на этап 304, где фиксируются рабочие характеристики каталитического нейтрализатора SCR. Например, система управления может определять работоспособность или состояние каталитического нейтрализатора SCR на основании выходного сигнала с датчиков NO_x выхлопных газов. Значение эффективности каталитического нейтрализатора может использоваться в качестве опорной точки для определения действительности корректирующего управляющего воздействия, которое должно предприниматься в следующем цикле включения зажигания (как конкретизировано на фиг. 4 на этапе 408).

На этапе 306, датчики NO_x выхлопных газов поддерживаются интрузивно задействованными. Например, датчик NO_x в подаваемых газах (расположенный между окислительным каталитическим нейтрализатором и каталитическим нейтрализатором SCR) и датчик NO_x в выхлопной трубе (расположенный ниже по потоку от каталитического нейтрализатора SCR) остаются задействованными после того, как двигатель остановлен, чтобы они продолжали выводить сигналы, указывающие уровни NO_x в выпускном канале. По существу, датчик NO_x в подаваемых газах поддерживается задействованным, даже если NO_x выхлопных газов больше не ожидаются после того, как двигатель остановлен до состояния покоя.

На этапе 308, определяется, стабилизировался ли уровень NO_x выхлопных газов в выхлопной трубе или поток выхлопных газов в выхлопной трубе. Например, система может ожидать до тех пор, пока сигнал с датчика NO_x в выхлопной трубе не стабилизировался или не установил равновесие, до того, как процедура продолжает движение. В качестве альтернативы, система может ожидать до тех пор, пока уровни выхлопных газов в выхлопной трубе не стабилизировались, а интенсивность потока выхлопных газов не находится ниже пороговой интенсивности потока. Если определено, что уровень NO_x выхлопных газов или поток выхлопных газов в выхлопной трубе не стабилизированы, процедура 300 переходит на этап 324, где система ожидает, чтобы стабилизировались уровень NO_x или поток выхлопных газов в выхлопной трубе.

Как только уровень NO_x/поток выхлопных газов в выхлопной трубе стабилизировался, или если определено, что NO_x/поток в выхлопной трубе стабильны на этапе 308, процедура 300 переходит на этап 310, где определяется, являются ли количество или уровень (например, концентрация) NO_x в подаваемых газах большими, чем количество или уровень (например, концентрация) NO_x в выхлопной трубе. Например, количество NO_x в подаваемых газах или количество NO_x в выхлопной трубе могут определяться на основании сигналов с соответствующих датчиков. По существу, после остановки двигателя, как только поток выхлопных газов в выхлопной трубе стабилизировался, ожидается, что выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах должен стабилизироваться и устанавливать равновесие с выходным сигналом датчика NO_x в выхлопной трубе. К тому же, после остановки двигателя, когда NO_x выхлопных газов больше не вырабатываются, датчик NO_x в подаваемых газах может воспринимать испаренный восстановитель (например, аммиак), оставшийся в выпускном канале, в области между форсункой и каталитическим нейтрализатором SCR. Поэтому, в условиях остановки двигателя, как только поток выхлопных газов стабилизировался, выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах выше, чем выходной сигнал датчика NO_x в выхлопной трубе, может быть указывающим на наличие отложений аммиака в выпускном канале. Если количество NO_x в подаваемых газах меньше, чем величина количества NO_x в выхлопной трубе, процедура переходит на этап 326 и ожидает, чтобы стабилизировался сигнал датчика NO_x в подаваемых газах. Как только уровни стабилизировались, процедура может продвигаться на этапе 312, чтобы проверять ухудшение работы форсунки для восстановителя на основании выходного сигнала датчика NO_x в подаваемых газах. В альтернативных примерах, если, после того, как истекла заданная продолжительность времени, сигнал датчика NO_x в подаваемых газах продолжает не показывать значения, которые выше, чем сигнал датчика NO_x в выхлопной трубе, контроллер может указывать, что система впрыска восстановителя находится в добром здравии (не подвергнута ухудшению характеристик), и может переходить прямо на этап 328 процедуры 300.

С другой стороны, если определено, что количество NO_x в подаваемых газах больше, чем количество NO_x в выхлопной трубе, процедура переходит прямо на этап 312, чтобы диагностировать форсунку для восстановителя. Более точно, на этапе 312, определяется ожидаемый (например, остаточный) уровень восстановителя выхлопных газов. В некоторых примерах, ожидаемый уровень восстановителя может быть ожидаемым уровнем аммиака. Например, на основании условий потока и температуры выхлопных газов, условий впрыска, условий окружающей среды, условий каталитического нейтрализатора и количества непрореагировавшего восстановителя, накопленного в восстановительном каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, который ожидается, что должен оставаться (или сохраняться) в выпускном канале между форсункой для восстановителя и каталитическим нейтрализатором SCR после того, как определена остановка двигателя. Это включает в себя определение ожидаемого размера отложения восстановителя в выпускном канале, скорость возгонки восстановителя из отложения и соответствующего выходного сигнала датчика NO_x в подаваемых газах. В одном из примеров, контроллер может определять ожидаемый профиль выходного сигнала датчика NO_x в подаваемых газах в течение некоторой продолжительности времени после остановки двигателя на основании ожидаемых размера отложения аммиака и скорости естественной возгонки отложения аммиака (основанной на температуре выхлопных газов в выпускном канале и температуре окружающей среды при остановке двигателя).

Как только ожидаемый уровень восстановителя выхлопных газов определен, процедура 300 переходит на этап 314, где действующий уровень восстановителя выхлопных газов определяется на основании выходного сигнала и профиля датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах. Например, действующий уровень восстановителя выхлопных газов определяется на основании сигнала, выводимого из датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах. По существу, во время условий выключения двигателя, когда поток выхлопных газов является по существу нулевым, и NO_x не присутствуют в выпускном канале, датчик NO_x может действовать в качестве датчика восстановителя (например, аммиака), так как датчик NO_x может быть встречно чувствительным к аммиаку в газовой фазе, который возгоняется из отложений мочевины в выпускном канале. В одном из примеров, действующий уровень восстановителя выхлопных газов может определяться посредством датчика NO_x в подаваемых газах в течение некоторой продолжительности времени после состояния выключения транспортного средства для определения количества восстановителя и скорости возгонки восстановителя.

На этапе 316 процедуры 300, определяется, является ли действующий уровень восстановителя выхлопных газов (определенный на этапе 314) большим, чем ожидаемый уровень восстановителя выхлопных газов (определенный на этапе 312). Если определено, что действующий уровень восстановителя выхлопных газов меньше, чем ожидаемый уровень восстановителя выхлопных газов, процедура переходит на этап 328, где указывается отсутствие утечки форсунки для восстановителя (например, не диагностируется утечка форсунки для восстановителя).

С другой стороны, если определено, что действующий уровень восстановителя выхлопных газов больше, чем ожидаемый уровень восстановителя выхлопных газов, процедура переходит на этап 318, где указывается ухудшение работы форсунки для восстановителя, и устанавливается диагностический код. Более точно, на основании более высокого, чем ожидаемый, уровня восстановителя, контроллер делает вывод, что большее, чем ожидаемое, отложение восстановителя присутствует в выпускном канале между форсункой для восстановителя и каталитическим нейтрализатором SCR вследствие утечки форсунки для восстановителя. В качестве примера, указание ухудшения работы форсунки для восстановителя может быть указанием утечки форсунки для восстановителя.

В одном из примеров, ожидаемый уровень восстановителя выхлопных газов, например, может быть пороговым уровнем. Указание ухудшения работы форсунки для восстановителя выхлопных газов может производиться в ответ на выходной сигнал датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах выше, чем пороговый уровень. Кроме того еще, указание ухудшения работы форсунки для восстановителя выхлопных газов может производиться в ответ на выходной сигнал датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах выше, чем пороговый уровень, в течение большей, чем пороговая, продолжительности времени, каждое из порогового значения и пороговой продолжительности времени основаны на общем количестве непрореагировавшего восстановителя (например, загрузке аммиака каталитического нейтрализатора SCR при остановке двигателя), температуре окружающей среды и температуре выхлопных газов при остановке двигателя, как описано выше. Таким образом, если есть большее количество восстановителя в выпускном канале в качестве считываемого датчиком NOx в подаваемых газах, и/или если восстановитель в выпускном канале продолжает сохраняться в течение большей, чем пороговая, продолжительности времени, контроллер может определять, что большее, чем ожидаемое, отложение аммиака сформировалось в выпускном канале вследствие утечки форсунки для восстановителя.

На этапе 320, размер отложения восстановителя определяется на основании выходного сигнала датчика NO_x в подаваемых газах. Поскольку выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах соответствует количеству восстановителя в выпускном канале, в то время как NO_x не присутствует в выпускном канале (например, во время условий выключения двигателя), размер отложения восстановителя в выпускном канале может определяться на основании уровня восстановителя, выдаваемого датчиком NO_x в подаваемых газах во время условий выключения двигателя.

На этапе 322, управление дозирования восстановителя регулируется во время следующего состояния включения двигателя на основании указания ухудшения работы, что подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 4. Например, в ответ на указание ухудшения работы, дозирование восстановителя может уменьшаться во время последующего перезапуска двигателя из состояния покоя двигателя.

Таким образом, датчик NO_x в подаваемых газах, расположенный в выпускном канале выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, может использоваться для выявления ухудшения работы форсунки восстановителя выхлопных газов. В условиях, в которых двигатель выключен, и уровень NO_x в выпускном канале является по существу нулевым, датчик NO_x в подаваемых газах может использоваться для измерения уровня восстановителя (например, аммиака из отложений мочевины) в выпускном канале. На основании сигнала, выведенного датчиком NO_x в подаваемых газах, может указываться ухудшение работы форсунки для восстановителя, и дозирование восстановителя может регулироваться во время последующего перезапуска двигателя из состояния покоя, как описано ниже со ссылкой на фиг. 4.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую примерную процедуру 400 для регулировки управления дозированием восстановителя во время перезапуска двигателя в ответ на указание утечки форсунки. Более точно, процедура регулирует количество восстановителя, впрыскиваемого в систему SCR, на основании указания утечки форсунки для восстановителя выхлопных газов, определенного посредством процедуры, описанной выше со ссылкой на фиг. 3. Например, форсунка для восстановителя может управляться, чтобы впрыскивать меньшее количество восстановителя в систему SCR, когда указывается утечка форсунки для восстановителя.

На этапе 402 процедуры 400, определяется, включен ли двигатель, так что двигатель вращается, и сгорание может быть происходящим в каких-нибудь или всех из цилиндров двигателя. Например, может подтверждаться, что двигатель был запущен из состояния покоя. В качестве еще одного примера, может определяться, что двигатель включен, если ключ находится в положении включения двигателя, или если кнопка пуска была нажата в системе без ключа. В качестве еще одного примера, может определяться, что двигатель включен, если уровень потока выхлопных газов находится выше порогового потока. Если определено, что двигатель выключен, процедура 400 заканчивается.

С другой стороны, если определено, что двигатель включен, процедура 400 переходит на этап 404, где определяется, был ли установлен флажковый признак ухудшения работы форсунки для восстановителя. В качестве примера, флажковый признак ухудшения работы форсунки для восстановителя может устанавливаться, когда диагностический код установлен на этапе 318 процедуры 300. Флажковый признак ухудшения работы форсунки для восстановителя, например, дает указание, что форсунка для восстановителя выхлопных газов подвергнута ухудшению характеристик, и дозирование восстановителя должно быть настроено соответствующим образом.

Если определено, что флажковый признак ухудшения работы форсунки для восстановителя не был установлен, процедура переходит на этап 420, где управление дозированием восстановителя (например, мочевины) адаптируется на основании условий работы двигателя. Например, восстановитель может впрыскиваться в систему SCR на основании текущего уровня NO_x выхлопных газов, температуры окружающей среды, температуры выхлопных газов и/или тому подобного. В одном из примеров, количество восстановителя, впрыскиваемого в выпускной канал, основано на определенном уровне NO_x выхлопных газов относительно целевого уровня NO_x выхлопных газов, который основан на условиях работы двигателя.

Если, с другой стороны, определено, что флажковый признак ухудшения работы форсунки для восстановителя был установлен, процедура 400 переходит на этап 406, где управление дозированием восстановителя (например, мочевины) адаптируется для уменьшенного впрыска на основании указания утечки. Например, чтобы уменьшать размер отложений восстановителя в выпускном канале, количество восстановителя, впрыснутого в систему SCR, может уменьшаться на величину, соответствующую определенному размеру отложения восстановителя, определенному на этапе 320 процедуры 300. К тому же, поскольку была выявлена имеющая течь форсунка, количество мочевины, требуемое во время регулярной работы двигателя, может адаптивно уменьшаться, чтобы учитывать имеющую течь форсунку В материалах настоящего описания, управление дозированием компенсирует наличие добавочного восстановителя, сохраняющегося в выпускном канале в форме отложений восстановителя. Таким образом, посредством адаптации управления дозированием восстановителя, например, на основании указания утечки форсунки для восстановителя, может поддерживаться целевой уровень NO_x выхлопных газов.

На этапе 408, определяется, есть ли падение рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR. Падение рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR может указываться на основании повышения уровней NO_x выхлопных газов в качестве считываемых датчиком NO_x в выхлопной трубе и/или изменения другого параметра, определенного на этапе 304 процедуры 300.

Если определено, что нет падения рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR, процедура 400 переходит на этап 410, где поддерживается адаптация к утечке управления дозированием восстановителя. В альтернативном примере, процедура переходит на этап 410, если определено, что есть улучшение рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR относительно зафиксированного значения, изученного ранее (более точно, на этапе 304 процедуры 300). Например, дозирование восстановителя продолжает модифицироваться (например, уменьшаться), как описано на этапе 406, вследствие указания утечки форсунки для восстановителя выхлопных газов. Затем, на этапе 412, определяется, выключен ли двигатель (то есть, не вращается ли двигатель, и не происходит ли сгорание ни в одном из цилиндров двигателя). Как описано выше, может определяться, что двигатель выключен, если ключ находится в положении выключения двигателя, или если кнопка останова была нажата в системе без ключа. Если двигатель все еще включен, процедура 400 возвращается на этапе 410, и поддерживается адаптация к утечке управления дозированием восстановителя. Таким образом, адаптация к утечке управления дозированием восстановителя поддерживается, в то время как двигатель вращается, если продолжается отсутствие падения рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR.

Возвращаясь на этап 408, если определено, что есть падение рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR, процедура переходит на этап 422, где возобновляется управление дозированием восстановителя без адаптации к утечке. Например, падение рабочих характеристик каталитического нейтрализатора SCR может быть обусловлено недостаточным количеством восстановителя, тем самым, давая в результате повышение NO_x выхлопных газов, выявленное на датчике NO_x в выхлопной трубе. По существу, дозирование восстановителя может возвращаться к величине, соответствующей целевому уровню NO_x выхлопных газов без какой бы то ни было поправки на утечку форсунки для восстановителя. Затем, на этапе 424, определяется, выключен ли двигатель, как описано выше со ссылкой на этапе 412. Если двигатель все еще включен, процедура 400 возвращается на этапе 412, и поддерживается управление дозированием восстановителя без адаптации к утечке.

Если определено, что двигатель включен (например, двигатель вращается, и сгорание выполняется в одном или более цилиндрах двигателя) на этапах 412 ил 424, процедура 400 переходит на этап 414, где вновь выполняется процедура 300 выявления утечки впрыска восстановителя, описанная выше со ссылкой на фиг. 3.

На этапе 416, определяется выявлена ли утечка. Более точно, определяется, была ли идентифицирована утечка на второй итерации выявления утечки форсунки для восстановителя. Например, как описано выше, может быть определен, что форсунка для восстановителя дает утечку, если действующий уровень NO_x выхлопных газов больше, чем пороговый уровень, основанный на ожидаемом уровне NO_x выхлопных газов во время условий остановки двигателя после этапа 412. Если утечка форсунки для восстановителя была выявлена на первой итерации процедуры выявления утечки (на 300, и как указано флажковым признаком на этапе 404), и если утечка выявления на (второй) итерации процедуры выявления утечки (выполняемой на этапе 414), процедура переходит на этап 426, где система инициирует или ожидает контроль каталитического нейтрализатора SCR. В одном из примеров, это может быть независимо выполняемая процедура контроля рабочих характеристик каталитического нейтрализатора в пределах системы управления доочисткой и OBD. Здесь, может определяться, что утечка форсунки и формирование отложений, указанные на этапе 404, были кратковременными. В дополнение, может определяться, что утечка форсунки и формирование отложений восстановителя возможно были обусловлены высокоскоростными изменениями условий работы и/или другими кратковременными возмущающими факторами, которые могли давать в результате избыточный впрыска мочевины, приводящий к отложениям в системе выпуска при или около выключения зажигания.

С другой стороны, если утечка выявлена в каждой из первой и следующей итерации процедуры диагностики утечки форсунки, процедура 400 переходит на этап 418, где инициируются альтернативные мониторы выявления утечки, если имеются в распоряжении. Альтернативные мониторы выявления утечки могут определять, происходит ли утечка восстановителя, посредством способа, иного, чем способ, описанный со ссылкой на фиг. 3. Если альтернативные мониторы выявления утечки не инициированы, может устанавливаться диагностический код утечки. Например, в отсутствие каких бы то ни было альтернативных независимых процедур контроля выявления утечки форсунки, определение утечки, произведенное по процедурам 300-400, может считаться достаточным для установки флажкового признака утечки.

Таким образом, управление дозированием восстановителя может регулироваться на основании указания утечки форсунки для восстановителя выхлопных газов. Посредством регулировки количества восстановителя, впрыскиваемого в выпускной канал, для компенсации утечки форсунки для восстановителя, выпускной канал может принимать некоторое количество восстановителя, более близкое к требуемому количеству требуемого восстановителя. По существу, целевой уровень NO_x в выпускном канале может поддерживаться, а формирование отложений восстановителя может уменьшаться.

В одном из примеров, система двигателя выполнена с возможностью работать в двух разных режимах. Во время первого режима, в котором двигатель работает, и поток выхлопных газов находится выше порогового потока, уровень NO_x в выпускном канале (например NO_x выхлопных газов) может определяться на основании выходного сигнала одного или более из датчика NO_x в подаваемых газах и датчика NO_x в выхлопной трубе. Во втором режиме, в котором двигатель выключен, и поток выхлопных газов находится ниже порогового потока, количество аммиака выхлопных газов может определяться на основании выходного сигнала датчика NO_x в подаваемых газах. Кроме того, во время первого режима, количество мочевины, впрыскиваемой в выпускной канал, может регулироваться на основании определенного уровня NO_x выхлопных газов относительно целевого уровня NO_x. Во втором режиме, ухудшение работы форсунки для мочевины может указываться на основании определенного уровня аммиака выхлопных газов относительно ожидаемого уровня аммиака.

Продолжая по фиг. 5, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру 500 для диагностирования датчика NO_x на основании уровней NO_x после остановки двигателя до состояния покоя. Более точно, процедура управляет впрыском восстановителя в выпускной канал, как только поток выхлопных газов через выпускной канал стабилизировался, после остановки двигателя. На основании действующего выходного сигнала с датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах, сравниваемого с ожидаемым выходным сигналом с датчика NO_x в подаваемых газах, может указываться ухудшение работы датчика NO_x в подаваемых газах.

На этапе 502, определяется, выключен ли двигатель. Как описано выше, когда двигатель выключен, двигатель не вращается двигатель, и сгорание не происходит ни в одном из цилиндров двигателя. В качестве примера, может определяться, что двигатель выключен, если ключ находится в положении выключения двигателя, или если кнопка останова была нажата в системе без ключа. В качестве других примеров, может определяться, что двигатель выключен вслед за выключением транспортного средства после остановки двигателя до состояния покоя, и/или если уровень потока выхлопных газов находится ниже порогового потока. Если определено, что двигатель включен (например, вращается, осуществляет сгорание и не выключен), процедура 500 заканчивается.

С другой стороны, если определено, что двигатель выключен, процедура переходит на этап 504, где датчики NO_x выхлопных газов поддерживаются задействованными интрузивно. Например, датчик NO_x в подаваемых газах и датчик NO_x в выхлопной трубе остаются включенными и продолжают выводить уровни NO_x выхлопных газов после того, как двигатель выключен.

На этапе 506, определяется, стабилизировался ли уровень NO_x в выхлопной трубе или поток выхлопных газов в выхлопной трубе. Например, система может ожидать до тех пор, пока сигнал с датчика NO_x в выхлопной трубе не установил равновесие или не упал ниже порогового уровня, до того, как процедура продолжает движение. Если определено, что NO_x или поток выхлопных газов в выхлопной трубе не стабилизировались, процедура 500 переходит на этап 526, где система ожидает, чтобы стабилизировались NO_x или поток выхлопных газов в выхлопной трубе.

Как только NO_x/поток в выхлопной трубе стабилизировались, или если определено, что NO_x/поток в выхлопной трубе стабилизировались, на этапе 506, процедура переходит на этап 508, где восстановитель впрыскивается в выпускной канал. Более точно, датчик NO_x может измерять аммиак в отсутствие NO_x (например, во время условий выключения двигателя), восстановитель может впрыскиваться в выпускной канал, чтобы датчик NO_x в подаваемых газах мог измерять соответствующее количество впрыскиваемого восстановителя и выводить соответствующий выходной сигнал датчика. На основании выходного сигнала датчика, может определяться ухудшение работы датчика NO_x в подаваемых газах. Кроме того, количество восстановителя, впрыскиваемого в выпускной канал, может быть основано на каждой из температуры окружающей среды и температуры выхлопных газов. Например, количество впрыскиваемого восстановителя может увеличиваться при увеличении температуры окружающей среды, и/или возрастает температура выхлопных газов. Количество впрыскиваемого восстановителя дополнительно может быть основано на загрузке восстановителя восстановительного каталитического нейтрализатора выхлопных газов (например, каталитического нейтрализатора SCR) в выключенном состоянии транспортного средства.

В некоторых примерах, восстановитель может впрыскиваться в качестве активного одиночного впрыска заданной величины на этапе 510 (на основании различных факторов, описанных выше). В других примерах, восстановитель может впрыскиваться посредством серии импульсов впрыска с заданными характеристиками на этапе 512. В качестве примера, множество импульсов впрыска может иметь признаки серии импульсов, указывающие амплитуду и частоту, рассчитанные, чтобы впрыскивать подобное общее количество восстановителя (например, мочевины), как для величины одиночного активного впрыска, настроенной в зависимости от температуры выхлопных газов (на 510). Признаки серии импульсов дополнительно могут быть основаны на времени реакции датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах и температуре выхлопных газов (во время процедуры). Например, частота (или период) импульсов может выбираться, чтобы отражать ожидаемое 10-90% времени реакции работоспособного датчика NO_x плюс время испарения мочевины в аммиак впрыскиваемого восстановителя при данной температуре выхлопных газов. В кроме того других примерах, впрыск восстановителя может быть ранее существующим отложением восстановителя на этапе 514. Кроме того, в некоторых примерах, впрыск восстановителя может быть комбинацией одиночного впрыска, серии импульсов впрыска и/или существующего ранее отложения восстановителя.

На этапе 516, определяется ожидаемый профиль выходного сигнала датчика NO_x, основанный на условиях на выпуске двигателя. В одном из примеров, ожидаемый профиль выходного сигнала датчика NO_x может быть основан на дозировании восстановителя форсункой для восстановителя выхлопных газов до остановки двигателя. В еще одном примере, ожидаемый профиль выходного сигнала датчика NO_x может быть основан на количестве восстановителя, активно впрыскиваемого форсункой для восстановителя выхлопных газов в выпускной канал после остановки двигателя до состояния покоя (на 508). Ожидаемый профиль датчика NO_x может включать в себя ожидаемый выходной сигнал датчика NO_x со временем, пиковый выходной сигнал, ожидаемую продолжительность времени пика, и т.д.

Как только ожидаемый профиль выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов определен, процедура 500 переходит на этап 518, где определяется действующий профиль выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов, основанный на выходном сигнале датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах. Например, действующий профиль выходного сигнала датчика NO_x на впуске определяется на основании сигнала, выдаваемого из датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах, и соответствует уровню восстановителя в выпускном канале. Во время условий выключения двигателя, когда поток выхлопных газов является по существу нулевым, и NO_x не присутствует в выпускном канале, датчик NO_x может действовать в качестве датчика восстановителя, так как датчик NO_x может быть встречно чувствительным к восстановителю, впрыскиваемому в выпускной канал.

На этапе 520, динамические характеристики датчика NO_x выхлопных газов обновляются на основании определенного профиля. На этапе 522, определяется, является ли действующий профиль выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов иным, чем ожидаемый профиль выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов (определенный на этапе 516). В одном из примеров, может определяться, является ли разность между действующим профилем выходного сигнала датчика NO_x и ожидаемым профилем выходного сигнала датчика NO_x более высокой, чем пороговое значение. Если определено, что действующий профиль по существу подобен ожидаемому профилю, процедура 500 переходит на этап 528, где указывается отсутствие ухудшения работы датчика NO_x, и процедура заканчивается.

С другой стороны, если определено, что действующий профиль отличен от ожидаемого профиля (например, больше, чем ожидаемый профиль, на большую, чем пороговая, разность, или меньшим, чем ожидаемый профиль на большую, чем пороговая, разность), процедура 500 переходит на этап 524, где указывается ухудшение работы датчика NO_x, и устанавливается диагностический код. Таким образом, например, система может быть информирована, что датчик NO_x не выводит правильное показание NO_x выхлопных газов, во время последующих условий работы двигателя. Дополнительно, изученный профиль выходного сигнала датчика NO_x может использоваться в качестве входного сигнала в альтернативную специализированную процедуру диагностики датчика NO_x.

В некоторых вариантах осуществления, на основании разности между ожидаемым выходным сигналом датчика NO_x и определенным выходным сигналом, также может указываться сущность ухудшения работы. Например, контроллер может указывать залипшее состояние датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах, если датчик NO_x выхлопных газов в подаваемых газах не показывает никакого повышения выходного сигнала в ответ на интрузивные способы впрыска мочевины.

В качестве еще одного примера, динамическое время реакции датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах (такое как реакция 10-90% или реакция s3%) может устанавливаться во время фазы подъема сигнала. Если сигнал насыщается во время фазы подъема, то время реакции может выясняться во время фазы затухания. В качестве альтернативы, множество импульсов впрыска восстановителя (например, мочевины) может использоваться для определения той же самой информации по реакции частоты сигнала датчика NOx в ответ на импульс мочевины.

Таким образом, ухудшение работы датчика NO_x выхлопных газов может определяться во время условий выключения двигателя. Посредством впрыска известного количества восстановителя в выпускной канал выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, может определяться ожидаемый выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах. Когда действующий выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах отличается от ожидаемого выходного сигнала на большую, чем пороговая, величину, указывается ухудшение работы датчика NO_x в подаваемых газах, и характеристики датчика NO_x могут изучаться и обновляться динамически. Таким образом, может улучшаться достоверность выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах.

В одном из примерных вариантов осуществления, система двигателя может работать, чтобы могли указываться ухудшение работы форсунки для восстановителя выхлопных газов и ухудшение работы датчика NO_x в подаваемых газах. Например, при первой остановке двигателя до состояния покоя, система может эксплуатироваться в первом режиме для указания ухудшения работы форсунки для восстановителя на основании выходного сигнала датчика NO_x. При второй остановке двигателя до состояния покоя, система может эксплуатироваться во втором режиме для указания ухудшения работы датчика NO_x в подаваемых газах на основании выходного сигнала датчика NO_x. Кроме того, при первой остановке двигателя до состояния покоя, система может эксплуатироваться для указания ухудшения работы форсунки для восстановителя на основании выходного сигнала датчика NO_x в ответ на выходной сигнал выше, чем первое пороговое значение. Первое пороговое значение, например, может быть основано на потоке выхлопных газов при первой остановке двигателя до состояния покоя. При второй остановке двигателя до состояния покоя, система может эксплуатироваться для указания ухудшения работы датчика NO_x в подаваемых газах на основании выходного сигнала датчика NO_x в ответ на выходной сигнал ниже, чем второе пороговое значение. Второе пороговое значение, например, может быть основано на количестве восстановителя, впрыснутого в выпускной канал.

Фиг. 6 показывает график, иллюстрирующий пример выявления ухудшения работы форсунки для мочевины. Многомерная характеристика 600 изображает выходной сигнал датчика NO_x в подаваемых газах на кривой 602 (сплошная линия) и выходной сигнал датчика NO_x в выхлопной трубе на кривой 604 (пунктирная линия). Кривая 602 показывает, что сигнал NO_x в подаваемых газах продолжает возрастать в течение некоторой продолжительности времени (например, приблизительно 20 секунд в примере по фиг. 6) после того, как двигатель выключен, наряду с тем, что сигнал NO_x в выхлопной трубе, указанный кривой 604, остается по существу нулевым и стабильным. Так как двигатель выключен, и нет потока выхлопных газов через выпускной канал (например, NO_x не присутствует в выпускном канале), указание повышенного NO_x в подаваемых газах может быть обусловлено источником избыточного восстановителя, выявленным датчиком NO_x подаваемых газов, например, который расположен между окислительным каталитическим нейтрализатором и каталитическим нейтрализатором SCR. В качестве одного из примеров, форсунка для восстановителя может быть дающей утечку или впрыскивающей слишком много восстановителя в выпускной канал во время работы двигателя, и повышенный сигнал NO_x в подаваемых газах может быть признаком ухудшения работы форсунки для восстановителя. Например, если форсунка для восстановителя дает утечку, повышенный сигнал NO_x в подаваемых газах может быть обусловлен возгонкой отложений восстановителя, происходящей вследствие избыточного восстановителя в выпускном канале между окислительным каталитическим нейтрализатором и каталитическим нейтрализатором SCR. По существу, повышенный сигнал NO_x в подаваемых газах после остановки двигателя является указывающим ухудшение работы форсунки для восстановителя.

Фиг. 7 показывает пример выявления ухудшения работы датчика NO_x. Многомерные характеристики 700 и 710 изображают дозирование восстановителя на кривых 702 и 706 (сплошные линии), и соответствующие выходные сигналы датчика NO_x в подаваемых газах на кривых 704 и 708 (пунктирные линии). В изображенном примере, повышенный сигнал NO_x в подаваемых газах может быть обусловлен намеренно созданным отложением восстановителя, сформированным из-за впрыска восстановителя после того, как двигатель выключен. В таком примере, ухудшение работы датчика NO_x в подаваемых газах может указываться, если сигнал NO_x в подаваемых газах падает, чтобы соответствовать ожидаемому сигналу NO_x в подаваемых газах, соответствующему количеству восстановителя, впрыснутого в выпускной канал. Как описано выше со ссылкой на фиг. 5, восстановитель может впрыскиваться посредством одиночного впрыска заданного количества или посредством серии импульсов впрыска. На многомерной характеристике 700, кривая 702 показывает одиночный впрыск восстановителя наряду с тем, что кривая 704 показывает соответствующий сигнал NO_x в подаваемых газах. Здесь, сигнал NO_x в подаваемых газах соответствует количеству, меньшему, чем впрыснутое количество, и может указываться ухудшение работы датчика NO_x. На многомерной характеристике 710, кривая 706 показывает серию импульсов впрыска восстановителя наряду с тем, что кривая 708 показывает соответствующий сигнал NO_x в подаваемых газах, выдаваемый в ответ на серию импульсов впрыска восстановителя. Как изображено, сигнал NO_x соответствует более высокому уровню восстановителя, чем который впрыскивается в выпускной канал. Таким образом, может указываться ухудшение работы датчика NO_x в подаваемых газах.

Таким образом, датчик NO_x в подаваемых газах, расположенный в выпускном канале между окислительным каталитическим нейтрализатором и каталитическим нейтрализатором SCR, может использоваться для указания ухудшения работы форсунки для восстановителя после остановки двигателя (фиг. 6), или датчик NO_x в подаваемых газах может диагностироваться после остановки двигателя на основании впрыска восстановителя (фиг. 7).

Таким образом, выходной сигнал датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах может преимущественно использоваться во время условий выключения двигателя для оценки количества восстановителя выхлопных газов, присутствующего в выпускном канале. На основании определенного уровня восстановителя выхлопных газов, могут диагностироваться каждый из форсунки для восстановителя и датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах. Посредством соотнесения выявления повышенных уровней восстановителя датчиком NO_x выхлопных газов в подаваемых газах во время условий выключения двигателя с утечкой форсунки для восстановителя, работоспособность системы впрыска восстановителя может диагностироваться с использованием существующих компонентов двигателя. Подобным образом, посредством соотнесения изменений между выходным сигналом датчика NO_x в подаваемых газах и известной величиной впрыска восстановителя, работоспособность и динамические характеристики датчика NO_x выхлопных газов может достоверно определяться. Посредством использования естественной возгонки аммиака в выпускном канале после остановки двигателя для диагностирования датчика NO_x выхлопных газов и форсунки для восстановителя, диагностика может выполняться с использованием меньшего количества компонентов. В общем и целом, улучшаются выбросы с выхлопными газами.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.

Реферат

Изобретение может быть использовано для диагностирования датчика NO, присоединенного к системе очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Способ определения ухудшения работы датчика NOвыхлопных газов предназначен для двигателя (10), содержащего восстановительный каталитический нейтрализатор (152) и датчик (160) NOвыхлопных газов в подаваемых газах, расположенный выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора (152). Способ включает в себя этапы, на которых останавливают двигатель до состояния покоя, оценивают уровень восстановителя выхлопных газов по датчику после остановки двигателя (10) до состояния покоя, и указывают ухудшение работы датчика (160) NOвыхлопных газов в подаваемых газах посредством установки флажкового признака на основании уровня восстановителя выхлопных газов, определенного датчиком после остановки двигателя до состояния покоя. Раскрыты вариант способа определения ухудшения работы датчика NOвыхлопных газов двигателя и система для определения ухудшения работы датчика NOвыхлопных газов двигателя. Технический результат заключается в повышении точности диагностирования датчика. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула