Способ (варианты) и система диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов

Способ (варианты) и система диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам диагностирования форсунки для восстановителя, присоединенной 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. В таком примере, восстановитель (например, мочевина) может подаваться в выпускной канал через форсунку для восстановителя, присоединенную по текучей среде к выпускному каналу. Форсунки для восстановителя, однако, предрасположены к утечке. В дополнение, вследствие плохого дозирования восстановителя, восстановитель (например, аммиак) может систематически чрезмерно впрыскиваться, приводя к формированию отложений в выпускном канале и сопле форсунки.

Один из подходов для уменьшения отложений аммиака в системах впрыска мочевины или аммиака показан Якоубом и другими в US 2012/090296 (МПК F01N3/18, F01N9/00, опубл. 19.04.2012. В нем, определяется или моделируется концентрация NO_x и аммиака в системе выпуска транспортного средства ниже по потоку от форсунки для восстановителя. В ответ на выявленный уровень аммиака, находящийся выше, чем требуемый уровень аммиака, отложение аммиака определяется и подвергается принятию ответных мер посредством нагрева системы выпуска для удаления отложенного аммиака. Например, выхлопные газы разогреваются посредством запаздывания установки момента зажигания и повышения дросселирования двигателя.

Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. Несмотря на то, что подход разогрева двигателя Якоуба и других принимает меры в ответ на отложение аммиака при работе двигателя, отложения аммиака могут не исчезать полностью и продолжать выделять аммиак долгое время после того, как транспортное средство было выключено. Более точно, на основании серьезности утечки инжектора, а также степени ошибки дозирования, отложения аммиака могут продолжать формироваться даже после того, как двигатель был остановлен до состояния потока, а транспортное средство было выключено. Продолженное присутствие отложений аммиака выделяет пары аммиака из отложений посредством естественной возгонки. Эти пары могут забивать восстановительный каталитический нейтрализатор, снижая эффективность каталитического нейтрализатора во время последующей работы двигателя. В дополнение, могут ухудшаться выбросы с выхлопными газами.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены посредством способа выявления утечки форсунки для восстановителя.

В одном из аспектов предложен способ диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов, осуществляемый электронным контроллером, включающий в себя этапы, на которых:

останавливают двигатель до состояния покоя и не вращения,

генерируют выходной сигнал от датчика NOx выхлопных газов в подаваемых газах, соединенного с выпускным каналом в местоположении выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора выхлопных газов, и

указывают ухудшение работы форсунки для восстановителя выхлопных газов на основании выходного сигнала датчика NOx выхлопных газов в подаваемых газах.

В одном из вариантов предложен способ, в котором указание ухудшения работы форсунки для восстановителя выхлопных газов включает в себя этап, на котором указывают утечку форсунки для восстановителя выхлопных газов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором каждый из датчика NOx выхлопных газов и форсунки для восстановителя присоединен к выпускному каналу ниже по потоку от окислительного каталитического нейтрализатора и выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора, причем форсунка для восстановителя присоединена выше по потоку от датчика NOx.

В одном из вариантов предложен способ, в котором восстановительный каталитический нейтрализатор содержит избирательный каталитический восстановитель (SCR), при этом восстановитель, впрыскиваемый форсункой, включает в себя одно из мочевины и аммиака.

В одном из вариантов предложен способ, в котором указание остановки двигателя до состояния покоя включает в себя этап, на котором осуществляют указание выключенного состояния транспортного средства, и в то время как уровень потока выхлопных газов находится ниже порогового потока.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых определяют общее количество непрореагировавшего восстановителя, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR и в выпускном канале, при остановке двигателя на основании температуры окружающей среды и температуры выхлопных газов при остановке двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором указание на основании выходного сигнала включает в себя этап, на котором указывают ухудшение работы форсунки в ответ на выходной сигнал датчика NOx выше, чем пороговое значение, причем пороговое значение основано на общем количестве непрореагировавшего восстановителя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором указание на основании выходного сигнала включает в себя этап, на котором указывают ухудшение работы форсунки в ответ на выходной сигнал датчика NOx выше, чем пороговое значение в течение более длительной, чем пороговая, продолжительности времени, причем каждое из порогового значения и пороговой продолжительности времени основано на общем количестве непрореагировавшего восстановителя, температуре окружающей среды и температуре выхлопных газов при остановке двигателя.

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

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых в ответ на указание ухудшения работы уменьшают дозирование восстановителя при следующем перезапуске двигателя.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов, осуществляемый электронным контроллером, включающий в себя этапы, на которых:

останавливают двигатель;

в выключенном состоянии транспортного средства при находящемся в состоянии покоя и не вращающемся двигателе генерируют выходной сигнал от датчика NOx выхлопных газов в подаваемых газах, соединенного с выпускным каналом в местоположении выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора выхлопных газов,

определяют уровень восстановителя выхлопных газов посредством выходного сигнала датчика NOx выхлопных газов в подаваемых газах; и

указывают утечку форсунки для восстановителя в ответ на определяемый уровень восстановителя выше, чем ожидаемый уровень восстановителя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором ожидаемый уровень восстановителя основан на каждом из температуры окружающей среды, температуры выхлопных газов и количества восстановителя, хранящегося в восстановительном каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором каждый из датчика NOx выхлопных газов и форсунки для восстановителя присоединен к выпускному каналу двигателя выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора, причем форсунка для восстановителя расположена ниже по потоку от датчика NOx.

В одном из вариантов предложен способ, в котором восстановительный каталитический нейтрализатор является каталитическим нейтрализатором SCR, при этом форсунка для восстановителя является форсункой для мочевины, а определяемый уровень восстановителя включает в себя определяемый уровень аммиака.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на ожидаемый уровень окислителя ниже, чем пороговый уровень, не диагностируют утечку форсунки для восстановителя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором определение включает в себя этап, на котором определяют уровень восстановителя выхлопных газов посредством датчика NOx выхлопных газов в течение некоторой продолжительности времени после выключенного состояния транспортного средства, при этом указание включает в себя этап, на котором указывают утечку форсунки для восстановителя в ответ на определяемый уровень восстановителя выше, чем ожидаемый уровень восстановителя, в течение продолжительности времени.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов, содержащая:

двигатель;

форсунку для восстановителя, выполненную с возможностью впрыска мочевины в выпускной канал выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR;

датчик NOx, присоединенный к выпускному каналу выше по потоку от форсунки для мочевины и выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR; и

контроллер, сконфигурированный машиночитаемыми командами для:

работы в первом режиме в рабочем состоянии транспортного средства, в котором поток выхлопных газов выше порогового значения, для определения NOx выхлопных газов на основании выходного сигнала датчика NOx; и

работы во втором режиме в выключенном состоянии транспортного средства, в котором поток выхлопных газов ниже порогового значения, а двигатель находится в состоянии покоя и не вращается, для определения аммиака выхлопных газов на основании выходного сигнала датчика NOx.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая в первом режиме регулировку количества мочевины, впрыскиваемой в выпускной канал, на основании определяемого NOx выхлопных газов относительно целевого NOx, а во втором режиме указание ухудшения работы форсунки для мочевины на основании определяемого аммиака выхлопных газов относительного ожидаемого аммиака.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для расчета во втором режиме ожидаемого аммиака на основании температуры окружающей среды, температуры выхлопных газов и загрузки аммиака каталитического нейтрализатора SCR при выключении транспортного средства, и расчета в первом режиме целевого NOx на основании условий работы двигателя.

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

установки диагностического кода для указания ухудшения работы форсунки для мочевины;

определения объема мочевины, отложенной в выпускном канале, на основании выходного сигнала датчика NOx; и

уменьшения дозирования мочевины выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR при последующем перезапуске двигателя из состояния покоя на основании определяемого объема отложения мочевины.

Способ содержит указание ухудшения работы форсунки для восстановителя выхлопных газов на основании выходного сигнала датчика NO_x выхлопных газов после остановки двигателя до состояния покоя. Таким образом, работоспособность форсунки для восстановителя может соотносится с продолжительным присутствием 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. По выбору, дополнительный датчик NOx в выхлопной трубе может быть присоединен к выпускному каналу ниже по потоку от каталитического нейтрализатора SCR. При остановке двигателя до состояния покоя, контроллер может определять количество непрореагировавшего аммиака, который остается в системе выпуска, например, в лужице в выпускном канале, и/или накоплен в каталитическом нейтрализаторе SCR. Кроме того, на основании условий температуры окружающей среды и условий температуры выхлопных газов, контроллер может определять профиль аммиака, ожидаемый в выпускном канале (между форсункой для восстановителя и каталитическим нейтрализатором SCR), в том числе, уровни аммиака, ожидаемые через некоторую продолжительностью времени после остановки двигателя. Контроллер, в таком случае, может использовать датчик NO_x выхлопных газов в подаваемых газах в качестве датчика аммиака при остановке двигателя для контроля уровней аммиака выхлопных газов в той области выпускного канала. Если выявленный профиль аммиака совпадает с ожидаемым профилем, может сигнализироваться отсутствие проблем форсунки для восстановителя. Однако, если профили не совпадают, например, если определяемый уровень аммиака находится выше, чем ожидаемый уровень, и/или если повышенные уровни аммиака сохраняются дольше, чем ожидается, может подтверждаться наличие избыточного аммиака (например, большие отложения аммиака), и может указываться ухудшение работы форсунки.

Таким образом, работоспособность системы впрыска восстановителя может диагностироваться лучше. Посредством использования датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах, проблемы утечки форсунки и отложений восстановителя, которые продолжают существовать при остановке двигателя, могут выявляться и подвергаться принятию соответствующих ответных мер. Более точно, продолжительное наличие повышенных уровней аммиака в выпускном канале (выше по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов и ниже по потоку от форсунки для восстановителя) после остановки двигателя может соотноситься с наличием утечек форсунки для восстановителя и отложениями аммиака в выпускном канале. Посредством использования датчика NO_x выхлопных газов в подаваемых газах во время условий выключения двигателя для выявления восстановителя, сублимированного из отложений восстановителя в выпускном канале, также достигаются выгоды сокращения компонентов. В общем и целом, улучшаются выбросы с выхлопными газами.

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 NOx 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. 6-7. 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_x до 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 NOx.

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 NOx 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 NOx 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, при остановке двигателя, температуре окружающей среды, условиях потока выхлопных газов и температуре выхлопных газов при остановке двигателя.

Таким образом, система 200