诊断scr催化剂的方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及诊断包含在内燃发动机的排气系统中的SCR催化剂。
【背景技术】
[0002]车辆可以被配置有各种排气后处理装置以减小排气排放释放到大气中。例如，三元催化剂可以降低包括一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物的各种排放的水平同时选择性催化还原(SCR)系统可以用于降低NOx的水平。为了确保后处理装置最佳地运行，各种传感器可以被安装在装置的上游和/或下游，并且来自传感器的反馈可以用于确定催化剂转化效率并且由此确定SCR装置的退化。
[0003]示例诊断方法由Nilsson(W0 2013/152780A1)示出，其中当车辆静止时，在执行不同的诊断顺序期间获得NOx传感器读数。一种诊断顺序包括从高NOx转变到低NOx输出紧接着返回到高NOx输出。第二诊断顺序包括使用燃料切断以引起低NOx水平同时第三诊断顺序涉及通过将高NOx输出输送到加热的催化剂并且改变注入的还原剂的量从零到固定量来确定催化剂转化效率。通过提供选定的燃料喷射正时、高发动机转速和施加的发动机负载，引起高NOx输出。在每种顺序中，NOx传感器反馈与预定的阈值相比较以诊断SCR催化剂和/或传感器性能。
[0004]发明人在此已经意识到上述方法的潜在问题。不仅各种过程有些复杂，而且当车辆在静止位置没有充分地操作时，依赖静止测试可能是不利的。此外，当在较长的持续时间内执行产生令人满意数目的读数所需的各种调整时，如在‘780描述的对尿素剂量的各种调整可以负面地影响运动车辆中的排放。
【发明内容】
[0005]发明人在此已经认识到上述问题并且确定一种至少部分地解决所述问题的方法。在一种示例方法中，提供了一种用于监测耦接到运动车辆中的发动机的SCR催化剂系统的方法。该方法包括当SCR装置温度低于第一阈值并且一旦SCR装置温度高于第一阈值时监测SCR转化效率而不对发动机操作进行任何调整，SCR转化效率在人工引起原料气(feedgas)NOx的增加后被监测。基于在两种工况期间获得的转化效率数据，指示SCR装置退化。
[0006]例如，当SCR装置温度低于阈值但高于起燃(light-off)温度时，转化效率基于从SCR催化剂上游的NOx水平到SCR催化剂下游的NOx水平的相对变化可以被测量。因此，该系统可以包括两个传感器以测量所述NOx水平:一个放置在SCR装置的上游而另一个放置在SCR装置的下游。另外地，在该模式下可以注意到转化效率的任何下降。一旦SCR装置温度超过阈值并且在具有较高的期望转化效率的作用范围中，原料气NOx可以被暂时地且人工地增加，比如通过减小EGR (排气再循环)流或通过提前燃料喷射正时以监测转化效率。原料气NOx的这种增加可以改善NOx传感器的信噪比并且可以提供更精确的转化效率的测量值。此外，如果在一种或两种操作模式中的转化效率低于期望阈值，SCR退化可以被确认。
[0007]以此方式，基于在一系列SCR装置操作温度下获得的转化效率数据并且在高SCR性能期间通过人工地增加原料气NOx水平以确保更可靠的传感器反馈，可以做出SCR催化剂性能的更精确的诊断。此外，使用减小的EGR流以提高原料气NOx水平可以提供稳定的燃烧条件，从而改善驾驶性能同时通过提前燃料喷射正时增加原料气NOx可以有益于燃料效率。在一个示例中，只有当SCR催化剂被期望更有效率地转化NOx时通过人工地提高原料气NOx的水平，尾管排放可以被维持在可接受限值之内。例如，当SCR装置已经在峰值NOx转化范围内操作时，原料气NOx水平在公路驾驶状况期间可以被增加。在另一示例中，EGR在上坡驾驶状况期间可以被禁用并且增加的NOx输出可以被有利地用于监测SCR性能。因此，在车辆行进期间并在对驾驶性能和排放是最小干涉的不同的驾驶情况下EGR性能可以被诊断。
[0008]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围被【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1描述带有SCR催化剂系统的发动机的示意图；
[0010]图2描绘图示说明基于SCR催化剂温度使用不同的模式诊断SCR装置的程序的流程图；
[0011]图3示出图示说明当SCR催化剂温度低于阈值时用于SCR催化剂诊断的程序的流程图；
[0012]图4描述显示当SCR催化剂温度超过阈值温度时用于SCR催化剂诊断的程序的流程图；
[0013]图5示出SCR催化剂转化效率随SCR催化剂入口气体温度变化的曲线图；
[0014]图6示出图形，该图形描绘出基于离开发动机的排气中的初始NOx水平，原料气NOx所需的人工增加；
[0015]图7是根据本公开的在各种工况下的SCR诊断的示例操作。
【具体实施方式】
[0016]本描述涉及用于检测在如图1所示的发动机的排气系统中的SCR退化的方法和系统。发动机的控制器可以被配置为执行程序(如图2的示例程序)以基于催化剂的温度选择SCR诊断的模式。图3和图4示出两种不同的模式和程序，控制器基于SCR催化剂的温度和排气中的原料气NOx水平可以执行每一种模式中程序。当SCR催化剂在其峰值转化范围内操作时(图5)，离开发动机的排气的NOx水平可以被人工地增加并且必要的增加可以取决于排气中NOx的原始水平(图6)。在选定的状况期间，人工地增加到SCR催化剂的原料气NOx水平可以帮助改善NOx传感器读数的精确性。通过包含在一系列SCR操作温度下获得的转化效率结果，可以做出SCR退化的更精确的确定(图7)。
[0017]现参考图1，其示出多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，该发动机可以被包括在车辆的推进系统中。发动机10通过包括控制器12的控制系统和通过经由输入装置130来自车辆操作员132的输入可以至少部分地被控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30可以包括具有活塞36定位其中的燃烧室壁32。活塞36可以被耦接到曲轴40使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统被耦接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动器马达可以经由飞轮(未示出)被耦接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
[0018]燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0019]在图1描述的示例中，进气门52和排气门54可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动被控制。凸轮致动系统51和53每个可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可以分别通过位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电子气门致动控制。例如，汽缸30可以可选择地包括经由电子气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0020]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置具有用于向其提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性不例，汽缸30被不出包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出直接耦接到用于直接喷射燃料到其中的汽缸30。还应当认识到，汽缸30在燃烧循环期间可以接收来自多个喷射的燃料。
[0021]在一个示例中，发动机10可以是柴油发动机，该柴油发动机通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料。在另一些非限制性实施例中，发动机10可以通过压缩点火和/或火花点火燃烧包括汽油、生物柴油或包含醇的燃料混合物(例如，汽油和乙醇或汽油和甲醇)的不同的燃料。
[0022]进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个特定示例中，节流板64的位置可以经由提供至电动马达或包括有节气门62的致动器的信号由控制器12改变，该配置通常被称为电子节气门控制(ECT)。以此方式，节气门62可以被操作以改变提供至燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP提供至控制器12。进气通道42可包括空气质量流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于提供各自的信号MAF和MAP至控制器12。
[0023]此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将排气的期望部分从排气通道48传送到进气歧管44。提供的EGR量可以经由EGR阀142由控制器12改变。例如，通过将排气引入发动机10，用于燃烧的可用的氧量被减少，从而减小燃烧火焰温度并且减少NOx的形成。如所描述的，E