[发明专利]用于操作发动机的方法和发动机系统

说明书

本发明涉及用于操作发动机的方法和发动机系统。描述用于基于瞬态NOx传感器响应在排气系统中检测氨泄露的系统和方法。在一个示例方法中，使用基于在窗口内计算出的总节段长度处理瞬态信号的节段长度法，响应瞬态传感器，排气系统将尾管NOx传感器输出分配给NOx和NH₃水平。对于在SCR下游的测量NOx变化率和预期NOx变化率，确定节段长度相对于阈值的比率，NOx变化率进一步用于基于测量的传感器活动确定NOx和NH₃的概率，并且包括控制器，控制器用于基于传感器输出的分配和变化调整一个或多个参数。

相关申请的交叉参考

本申请为于2013年4月9日提交的美国专利申请No.13/859435、“增强的实时氨泄露检测”的部分继续申请，其全部内容通过引用在此并入本申请，以用于所有目的。

技术领域

本申请大体涉及包括在内燃发动机的排气系统中的排气处理系统的氨泄露检测。

背景技术

柴油车辆可装备有排气处理系统，该系统可包括，例如，基于尿素的选择性催化还原(SCR)系统和一个或多个排气传感器，诸如氮氧化物(NOx)传感器，排气传感器中的至少一个可设置在SCR系统的下游。当SCR系统变得满载尿素至饱和点时，SCR系统可开始泄漏氨(NH₃)，其中饱和点随温度而变化。当NOx导致过高的不精确的 NOx输出时，NH₃从SCR系统的泄漏可通过尾管NOx传感器来检测。因此，SCR系统的效率实际上可比基于不精确的NOx输出所确定的效率更高。

US 2012/0085083描述了使用多项式模型估计NOx浓度的方法，多项式模型也允许估计在下游尾管NOx传感器处的NH₃浓度。如在其中所述的，位于SCR上游的原料气(feedgas)NOx传感器和位于SCR 下游的尾管NOx传感器的时间传感器特征使用多项式模型来量化并拟合，多项式模式能够估计NH₃泄漏和NOx转换效率。然而，由于该方法使用每个传感器信号的节段用于处理，所以在采集每个NOx传感器输出信号与分配(allocation)下游NOx传感器输出给NOx和NH₃之间存在时间滞后。当时间滞后与可易于出现局部估计误差的所述多项式拟合算法结合时，就难以实施按照所述方法的实时NH₃泄露检测系统的实现。

发明内容

发明者已经认识到使用以上方法的缺点，并且本文公开了用于在发动机排气系统中实时控制氨泄露的方法。所述方法使用NOx传感器的瞬态响应识别NOx信号的变化率。然后，处理器进一步使用NOx 信号的变化率确定下游尾管NOx传感器如何基于SCR上游的排气流预期变化，这允许尾管NOx传感器以本文描述的方式来分配。发明者已经进一步认识到当处理瞬态信号时，在敏感度与准确度之间存在折衷。为此，所公开的节段长度法增加了信号敏感度，同时维持了高度的准确度，特别是在低排气温度的情况下，这允许在轻度驱动的发动机循环期间的信号处理增强。另外，发明者已经进一步认识到，在一些情况下，因为相位误差由于定相使得包迹(envelope)更大，所以包迹技术可具有比节段长度法低的敏感度。此外，在瞬态信号的方向变化期间，包迹法容易失效，在一些情况下这可导致准确度降低。因此，所公开的节段长度法对噪声因素和相位误差更稳健，并且可因此具有更高的敏感度而不会使准确度显著降低。作为一个示例，发明者发现节段长度法对氨检测的敏感度为～10ppm，而包迹法的敏感度为～25-30 ppm。在一个具体的示例中，排气系统包括在SCR设备的上游和下游连续监测排气流的两个NOx传感器。然后，当发动机系统的进入状况满足时，例如，当SCR设备高于温度阈值时，上游原料气NOx传感器的变化率与当前尾管读数结合来估计基于原料气信号斜率预期的尾管 NOx传感器的变化率。然后，将预期的尾管NOx信号与实际NOx信号比较，以便使用本文公开并且在以下详细描述的包迹法和节段长度法中的一者或多者分配NOx传感器输出给NOx和NH₃。