СПОСОБЫ И СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАТАЛИЗАТОРА SCR В ДВИГАТЕЛЕ Российский патент 2018 года по МПК F01N11/00 F01N3/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка относится к диагностированию катализатора SCR, включенного в систему выпуска двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Транспортные средства могут быть оборудованы различными устройствами доочистки отработавших газов для уменьшения выпуска выбросов с отработавшими газами в атмосферу. Например, трехкомпонентные катализаторы могут снижать уровни различных выбросов, в том числе, окиси углерода и несгоревших углеводородов, тогда как системы с избирательным каталитическим восстановлением (SCR) могут использоваться для снижения уровней NOx. Чтобы гарантировать, что устройства последующей очистки являются функционирующими оптимально, различные датчики могут быть установлены выше по потоку и/или ниже по потоку от устройств, и обратная связь с датчиков может использоваться для определения эффективности каталитической конверсии и, тем самым, ухудшения характеристик в устройствах SCR.

Примерный подход к диагностике показан Нильсоном в документе WO 2013/152780 A1, согласно которому показания датчика NOx получаются во время разных последовательностей диагностики, выполняемых, когда транспортное средство является неподвижным. Одна из последовательностей диагностики включает в себя переход с высокой выработки NOx на низкую выработку NOx, сопровождаемый возвратом на высокую выработку NOx. Вторая последовательность диагностики включает в себя использование отсечки топлива, чтобы вызывать низкие уровни NOx, тогда как третья последовательность диагностики включает в себя определение эффективности каталитической конверсии посредством подачи высокой выработки NOx в разогретый катализатор и варьирования количества впрыскиваемого восстановителя от нуля до фиксированной величины. Высокая выработка NOx вызывается посредством обеспечения выбранных временных характеристик впрыска топлива, высокого числа оборотов двигателя или прикладываемых нагрузок двигателя. В такой последовательности, обратная связь по датчику NOx сравнивается с предварительно определенными пороговыми значениями, чтобы диагностировать рабочие характеристики катализатора SCR и/или датчика.

Изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальные проблемы у вышеприведенного подхода. Не только различные последовательности операций усложнены до некоторой степени, но и зависимость от использования стационарной проверки может иметь негативный эффект, когда транспортное средство не эксплуатируется в неподвижном положении в достаточной мере. Кроме того, различные настройки в отношении дозирования мочевины, подобно описанным в WO 2013/152780 A1, могут оказывать отрицательное влияние на выбросы в движущемся транспортном средстве, когда выполняются на протяжении более длительных продолжительностей, необходимых для формирования достаточного количества показаний.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретатели в материалах настоящей заявки выявили вышеприведенную проблему и идентифицировали подход для по меньшей мере частичного устранения этой проблемы. В одном из подходов, предусмотрен способ контроля системы катализатора SCR, присоединенной к двигателю, в движущемся транспортном средстве. Способ содержит контроль эффективности конверсии SCR без каких бы то ни было настроек в отношении работы двигателя, когда температура устройства SCR ниже первого порогового значения, а как только температура устройства SCR выше первого порогового значения, эффективность конверсии SCR контролируется после искусственного вызова повышения NOx подаваемых газов. Ухудшение характеристик устройства SCR указывается на основании данных эффективности конверсии, полученных во время тех и других условий эксплуатации.

Например, когда температура устройства SCR ниже порогового значения, но выше температуры розжига, эффективность конверсии может измеряться на основании относительного изменения уровней NOx между уровнем выше по потоку катализатора SCR и уровнем ниже по потоку от катализатора SCR. По существу, система может содержать два датчика для измерения упомянутых уровней NOx: один, размещенный выше по потоку от устройства SCR, и другой, размещенный ниже по потоку от устройства SCR. Дополнительно, любой спад эффективности конверсии может быть замечен в этом режиме. Как только температура устройства SCR выше порогового значения и в диапазоне функционирования с более высокой ожидаемой эффективностью конверсии, NOx подаваемых газов могут временно и искусственно повышаться, например, посредством уменьшения потока EGR (рециркуляции отработавших газов) или посредством осуществления опережения установки момента впрыска топлива для контроля эффективности конверсии. Это повышение NOx подаваемых газов может улучшать отношение сигнал/шум в датчиках NOx и может давать более точное измерение эффективности конверсии. Кроме того, ухудшение характеристик SCR может подтверждаться, если эффективность конверсии в одном или обоих режимах работы ниже ожидаемого порогового значения.

Более конкретно, в первом аспекте настоящего изобретения раскрывается способ для двигателя, включающего в себя катализатор SCR, содержащий этапы, на которых:

для транспортного средства в движении:

когда температура SCR ниже первого порогового значения, контролируют эффективность конверсии SCR без настройки работы двигателя для искусственного повышения NOx подаваемых газов; и

когда температура SCR выше первого порогового значения, контролируют рабочие характеристики конверсии SCR посредством того, что настраивают работу двигателя для искусственного повышения NOx подаваемых газов; и

указывают ухудшение характеристик SCR на основании контролируемой эффективности конверсии.

В одном из вариантов первого аспекта датчики NOx расположены непосредственно выше по потоку и ниже по потоку от катализатора SCR, при этом, когда температура SCR выше первого порогового значения, повышают уровни NOx подаваемых газов посредством уменьшения EGR.

В одном из вариантов первого аспекта, когда температура SCR выше первого порогового значения, повышают уровни NOx подаваемых газов посредством того, что осуществляют опережение установки момента впрыска топлива.

В одном из вариантов первого аспекта ухудшение характеристик SCR указывают на основании контролируемой эффективности конверсии с и без искусственного повышения NOx.

В одном из вариантов первого аспекта, во время движения транспортного средства и контроля эффективности конверсии SCR, двигатель эксплуатируют и поддерживают работающим, чтобы выдавать всю мощность привода на транспортное средство для поддержания движения транспортного средства.

В одном из вариантов первого аспекта катализатор SCR является работающим в условиях установившегося прогретого состояния.

В одном из вариантов первого аспекта уровни NOx подаваемых газов искусственно повышают, только когда эффективность каталитической конверсии SCR выше минимального порогового значения.

В одном из вариантов первого аспекта уровни NOx подаваемых газов искусственно повышают, только когда уровень NOx в подаваемых газах ниже порогового значения.

Во втором аспекте настоящего изобретения раскрывается способ контроля рабочих характеристик катализатора SCR в двигателе с датчиками NOx, содержащий этапы, на которых:

эксплуатируют двигатель в первом режиме, когда температура SCR ниже первого порогового значения, и контролируют эффективность конверсии SCR;

эксплуатируют двигатель во втором режиме с искусственным повышением NOx в подаваемых газах, когда температура SCR выше первого порогового значения, и продолжают контролировать эффективность конверсии SCR; и

указывают ухудшение характеристик SCR на основании совокупной контролируемой эффективности упомянутых двух режимов.

В одном из вариантов второго аспекта способ дополнительно содержит этап, на котором контролируют рабочие характеристики SCR, когда транспортное средство находится в движении, а двигатель поддерживается работающим, чтобы выдавать мощность привода на транспортное средство.

В одном из вариантов второго аспекта, во время второго режима работы двигателя, уровни NOx подаваемых газов повышают, когда эффективность конверсии SCR выше минимального порогового значения, и когда уровни NOx подаваемых газов ниже, чем пороговое значение NOx.

В одном из вариантов второго аспекта уровни NOx подаваемых газов искусственно повышают посредством того, что уменьшают поток EGR или осуществляют опережение установки момента впрыска топлива.

В третьем аспекте настоящего изобретения раскрывается система для двигателя в транспортном средстве, содержащая:

катализатор SCR; и

один или более датчиков NOx; и

контроллер с машинно-читаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:

когда транспортное средство движется:

во время первого состояния, когда температура катализатора SCR ниже первого порогового значения;

оценки эффективности конверсии SCR; и

во время второго состояния, когда температура катализатора SCR выше первого порогового значения;

искусственного повышения уровней NOx подаваемых газов; и

контроля эффективности конверсии SCR.

В одном из вариантов третьего аспекта система дополнительно содержит индикацию ухудшения характеристик SCR на основании контролируемой эффективности конверсии во время обоих состояний.

В одном из вариантов третьего аспекта, во время контроля эффективности конверсии SCR, двигатель эксплуатируется и поддерживается работающим, чтобы выдавать всю мощность привода на транспортное средство для поддержания движения транспортного средства.

В одном из вариантов третьего аспекта, во время второго состояния, NOx подаваемых газов временно повышается посредством уменьшения EGR.

В одном из вариантов третьего аспекта, во время второго состояния, NOx подаваемых газов временно повышается посредством осуществления опережения установки момента впрыска топлива.

В одном из вариантов третьего аспекта NOx подаваемых газов повышается, только когда уровни NOx в отработавших газах, поступающих в устройство SCR, снижаются ниже минимального порогового значения.

В одном из вариантов третьего аспекта уровни NOx в отработавших газах повышаются, только когда эффективность конверсии SCR выше минимального порогового значения.

В одном из вариантов третьего аспекта система дополнительно содержит команды для, во время третьего состояния, когда температура катализатора SCR выше, чем первое пороговое значение, а уровни NOx подаваемых газов выше, чем минимальное пороговое значение:

повышения NOx подаваемых газов в меньшей степени;

контроля эффективности конверсии SCR; и

указания ухудшения характеристик SCR на основании измерений, выполненных во всех трех состояниях.

Таким образом, более точное диагностирование рабочих характеристик катализатора SCR может производиться на основании данных эффективности конверсии, полученных в диапазоне рабочих температур устройства SCR и посредством искусственного повышения уровней NOx подаваемых газов во время высоких рабочих характеристик SCR, чтобы обеспечить более надежную обратную связь по датчику. Более того, использование пониженного потока EGR для подъема уровней NOx подаваемых газов может давать стабильные условия сгорания, в силу этого улучшая ездовые качества, наряду с тем, что повышение NOx подаваемых газов посредством осуществления опережения установки момента впрыска топлива может положительно влиять на эффективность использования топлива. В одном из примеров, посредством искусственного подъема уровней NOx подаваемых газов, только когда ожидается, что катализатор SCR должен выполнять конверсию NOx эффективнее, выбросы на выхлопной трубе могут поддерживаться в приемлемых пределах. Например, уровни NOx подаваемых газов могут повышаться во время условий движения по автомагистрали, когда устройство SCR уже работает в диапазоне пиковой конверсии NOx. В еще одном примере, EGR может деактивироваться во время условий движения вверх по склону, и повышенная выработка NOx может преимущественно использоваться для контроля рабочих характеристик SCR. Таким образом, рабочие характеристики SCR могут диагностироваться во время движения транспортного средства и в разных ситуациях вождения с минимальным вмешательством в ездовые качества и выбросы.

Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схему двигателя с системой катализатора SCR.

Фиг. 2 изображает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для диагностирования устройства SCR с использованием разных режимов на основании температуры катализатора SCR.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для диагностирования катализатора SCR, когда температура катализатора SCR ниже порогового значения.

Фиг. 4 изображает блок-схему последовательности операций способа, показывающую процедуру для диагностирования катализатора SCR, когда температура катализатора SCR выше пороговой температуры.

Фиг. 5 показывает график эффективности каталитической конверсии SCR в зависимости от температуры газов на входе катализатора SCR.

Фиг. 6 показывает график, изображающий искусственное повышение, необходимое в NOx подаваемых газов, на основании начальных уровней NOx в отработавших газах, выходящих из двигателя.

Фиг. 7 - примерная операция диагностики SCR в различных условиях эксплуатации согласно этому раскрытию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Последующее описание относится к способам и системам для выявления ухудшения характеристик SCR в системе выпуска двигателя, такой как показанная на фиг. 1. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру, такую как примерная процедура по фиг. 2, для выбора режима диагностирования SCR на основании температуры катализатора. Фиг. 3 и 4 показывают два разных режима и процедуры, которые контроллер может выполнять в каждом режиме на основании температуры катализатора SCR и уровней NOx подаваемых газов в отработавших газах. Когда катализатор SCR является работающим в пределах своего диапазона пиковой конверсии (фиг. 5), уровни NOx в отработавших газах, выходящих из двигателя, могут искусственно повышаться, и необходимое повышение может зависеть от исходных уровней NOx в отработавших газах (фиг. 6). Искусственное повышение уровней NOx подаваемых газов у катализатора SCR может помогать улучшать точность показаний датчика NOx во время выбранных условий. Посредством регистрации результатов эффективности конверсии, полученных в диапазоне рабочих температур SCR, может производиться более точное определение ухудшения характеристик SCR (фиг. 7).

Далее, со ссылкой на фиг. 1, она показывает схему с одним цилиндром многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку транспортного средства. 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 36 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 (не показан), 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 отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания, соответственно, через 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 соответственные 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. Следует понимать, что цилиндр 30 может принимать топливо из множества впрысков во время цикла сгорания.

В одном из примеров, двигатель 10 может быть 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 соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции отработавших газов (EGR) может направлять требуемую порцию отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 140 EGR. Величина выдаваемой EGR может меняться контроллером 12 с помощью клапана 142 EGR. Например, посредством ввода отработавших 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 скомпонован внутри канала 140 EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации отработавших 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 отработавших 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 отработавших газов, присоединенный к выпускному каналу 48 выше по потоку от системы 150 очистки отработавших газов. Датчик 126 отработавших газов может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливо/воздушного соотношения отработавших газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик NOx, HC или CO. Система 150 очистки отработавших газов показана скомпонованной вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов.

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

Система 150 очистки отработавших газов дополнительно включает в себя датчик 162 отработавших газов выхлопной трубы, расположенный ниже по потоку от катализатора 152 SCR. В изображенном варианте осуществления, датчик 162 отработавших газов может быть датчиком NO_x, например, для измерения количества NO_x после SCR. Система 150 очистки отработавших газов дополнительно может включать в себя датчик 158 отработавших газов в подаваемых газах, расположенный выше по потоку от форсунки 156 для мочевины и катализатора 152 SCR. В изображенном примере, датчик 158 отработавших газов в подаваемых газах может быть датчиком NO_x, например, для измерения количества NO_x до SCR, принимаемых в выпускном канале для очистки в катализаторе SCR.

В некоторых примерах, эффективность системы SCR может определяться на основании выходного сигнала одного или более датчика 162 отработавших газов в выхлопной трубе и датчика 158 отработавших газов в подаваемых газах. Например, эффективность системы SCR может определяться посредством сравнения уровней NO_x выше по потоку от катализатора SCR (через датчик 158) с уровнями NO_x ниже по потоку от катализатора SCR (через датчик 162). В некоторых вариантах осуществления, которые не включают в себя специальный датчик 158 NOx выше по потоку от катализатора 152 SCR, эффективность конверсии может быть основана на датчике 126 отработавших газов (например, когда датчик 126 отработавших газов измеряет NO_x), расположенного выше по потоку от системы SCR.

Система 150 выпуска дополнительно включает в себя датчик 160 температуры, расположенный прямо выше по потоку и рядом с катализатором 152 SCR, для измерения температуры отработавших газов, поступающих в катализатор. Контроллер 12, таким образом, может принимать измерение температуры катализатора 152 SCR с датчика 160 температуры. В качестве альтернативы, датчик 160 может быть расположен, из условия чтобы он выдавал указание температуры выпускного коллектора.

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, дежурную 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 засасываемого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости 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 отработавших газов с датчиков 126 и 158 отработавших газов. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP.

Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано постоянными машинно-читаемыми 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 настоящей заявки со ссылкой на фиг. 2-4.

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.

Далее, обратимся к фиг. 2, где показана примерная процедура 200 для диагностирования ухудшения характеристик катализатора SCR. Более точно, процедура выбирает один из двух режимов на основании температуры катализатора SCR и указывает ухудшение характеристик SCR на основании накопленных данных из обоих режимов. Указание ухудшения характеристик может включать в себя сообщение, отображаемое водителю транспортного средства, что было идентифицировано ухудшение характеристик двигателя, и дополнительно может включать в себя установку диагностического кода, хранимого в постоянной памяти, соответствующего ухудшению характеристик катализатора SCR, и, в особенности, идентификацию катализатора SCR в качестве компонента, который подвергнут ухудшению характеристик. Диагностический код может быть извлекаемым через интерфейсный порт на борту транспортного средства.

На этапе 202, процедура 200 включает в себя определение условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, температуру двигателя, уровни NOx на выходе из двигателя, эффективность катализатора (например, в качестве определяемой на основании обратной связи с датчиков отработавших газов) и розжиг SCR (например, достигло или нет SCR своей температуры розжига). Например, диагностика может ожидать до тех пор, пока катализатор SCR не достигает розжига, перед продолжением. В качестве еще одного примера, диагностика может выполняться, только когда двигатель является работающим и выдающим мощность привода на транспортное средство, чтобы поддерживать его в движении. На этапе 204, может подтверждаться, подходяще ли время для выполнения процедуры диагностики SCR. Процедура диагностики SCR может быть показана, если пороговое время истекло после того, как выполнялась предыдущая процедура. Если процедура диагностики SCR не показана, процедура 200 возвращается в начало.

Если время, истекшее поле предыдущей процедуры диагностики, больше, чем пороговое значение, на этапе 206, может определяться, выше ли температура SCR, чем минимальное пороговое значение. Температура SCR может быть выведена из температуры отработавших газов на входе катализатора SCR. Например, минимальное пороговое значение температуры может быть таким, выше которого эффективность конверсии SCR находится на требуемом пороговом уровне, большем, чем эффективность розжига, и на или ниже пиковой эффективности. В качестве еще одного примера, процедура может определять, такова ли температура, чтобы эффективность находилась в пределах 10% от пиковой интенсивности для не подвергнутого ухудшению характеристик катализатора SCR.

Далее, со ссылкой на фиг. 5, она показывает график эффективности каталитической конверсии SCR в зависимости от температуры газов на входе (или подаваемых газов) катализатора SCR. Многомерная характеристика 500 представляет собой пример эффективности конверсии NOx для катализатора 152 SCR по фиг. 1. Ось Y представляет эффективность конверсии NOx в процентах. Ось X представляет температуру газа на впуске SCR в градусах Цельсия.

Здесь, график 510 эффективности SCR показывает, что катализатор SCR может иметь низкую эффективность конверсии NOx при температурах ниже 150°C. Например, эффективность конверсии NOx при 150°C находится около 40 процентов и понижается для более низких температур газов на входе. Эффективность конверсии NOx быстро возрастает и достигает приблизительно 90 процентов приблизительно при 185°C, как указано вертикальной меткой 513. Эффективность конверсии NOx катализатора SCR медленно повышается при температуре выше 185°C и приближается к эффективности 100 процентов. Около 390°C, эффективность конверсии NOx снижается обратно до приблизительно 90 процентов, как указано вертикальной меткой 515. За вертикальной меткой 515, эффективность конверсии NOx продолжает снижаться по мере того, как продолжает увеличиваться температура на впуске SCR. В этом примере, область между вертикальными метками 513 и 515 может быть предварительно определенной рабочей областью катализатора SCR для требуемой эффективности конверсии NOx, как описано со ссылкой на этапе 206.

Далее, возвращаясь к процедуре 200 по фиг. 2, первый режим диагностирования (A) выбирается на этапе 208, если температура SCR определена находящейся ниже минимальной температуры для требуемой работы (например, вертикальная метка 513 на фиг. 5). Если определено, что температура SCR выше минимального порогового значения температуры (например, вертикальная метка 513 по фиг. 5), выбирается второй режим диагностирования (B). Режимы A и B будут соответственно конкретизированы ниже на фиг. 4 и 5.

Каждый режим диагностирования SCR может рассчитывать данные эффективности конверсии и соотносить их с наличием или отсутствием ухудшения характеристик SCR. Например, счетчику показаний ухудшения характеристик может даваться приращение на единицу, если рассчитанная эффективность конверсии SCR ниже, чем ожидаемая эффективность конверсии. Подобным образом, если рассчитанная эффективность сопоставима или выше, чем ожидаемая эффективность конверсии, счетчику не дается приращение. Таким образом, на этапе 212, может определяться, выше ли совокупные показания ухудшения характеристик SCR, полученные из режимов A и B, чем минимальное пороговое значение. Например, контроллер может принимать значимые данные из режима A диагностирования SCR, если транспортное средство главным образом используется для коротких расстояний или езды по городу, в каких ситуациях, температура катализатора SCR не достигает минимальной требуемой для пиковой конверсии NOx. Поэтому, в зависимости от размера выборки полученных показаний, контроллер может предпочесть сигнализировать об ухудшении характеристик (если указано) или ожидать показаний, полученных из режима B диагностирования SCR. Например, если существенное количество показаний ухудшения характеристик получено только во время режима A, контроллер может сигнализировать об ухудшении характеристик. В еще одном примере, если результаты диагностирования, полученные режимом A, имеют различный характер, контроллер может ожидать для получения большего количества данных из режима B диагностирования SCR. По существу, данные различного характера указывают смесь «удовлетворительных» или «ухудшенных» показаний.

Если установлено, что совокупные показания ухудшения характеристик являются большими, чем пороговое значение, процедура 200 указывает ухудшение характеристик SCR на этапе 214 и может включать лампу индикатора неисправности (MIL) на приборной панели. Если количество показаний ухудшения характеристик определено находящимся ниже порогового значения, процедура 200 возвращается в начало и продолжает выполнять процедуры диагностики, когда удовлетворены условия эксплуатации.

Далее, с обращением к фиг. 3, она описывает примерную процедуру 300, которая демонстрирует режим A диагностирования SCR, выполняемый контроллером, когда температура SCR определена находящейся ниже, чем минимальное пороговое значение, но выше, чем температуры розжига. Более точно, процедура 300 рассчитывает эффективность конверсии SCR на основании разности показаний уровня NOx до и после катализатора SCR и сравнивает рассчитанную эффективность конверсии с ожидаемой эффективностью. Многочисленные показания могут быть получены, чтобы гарантировать более высокую достоверность.

На этапе 302, концентрация NOx в отработавших газах, поступающих в катализатор SCR (NOx_IN), может определяться по датчику NOx, размещенному выше по потоку от катализатора SCR. На этапе 304, концентрация NOx в отработавших газах, выходящих из катализатора SCR (NOx_OUT), может определяться по датчику NOx, размещенному ниже по потоку от катализатора. На этапе 306, эффективность конверсии NOx может оцениваться на основании относительного изменения в процентах между NOx_IN и NOx_OUT. Например, когда уровни NOx подаваемых газов (NOx_IN) имеют значение 70 миллионных долей, а уровни NOx в газах, выходящих из SCR (NOx_OUT) имеют значение 35 миллионных долей, эффективность конверсии может рассчитываться имеющей значение 50%.

Затем, на этапе 308, рассчитанная эффективность конверсии может сравниваться с ожидаемой эффективностью конверсии при такой температуре. Если определено, что рассчитанная эффективность ниже, чем ожидаемая эффективность, на этапе 310, контроллер дает приращение счетчику показаний ухудшения характеристик на единицу и возвращается в начало. С другой стороны, если рассчитанная эффективность определена сопоставимой с ожидаемой эффективностью конверсии, процедура возвращается на начало и ожидает, чтобы выполнять диагностику вновь, когда удовлетворены необходимые условия.

Далее, со ссылкой на фиг. 4, она показывает примерную процедуру 400, включающую в себя режим B диагностирования SCR, который может выполняться контроллером, когда температура SCR выше минимального порогового значения. Более точно, уровни NOx подаваемых газов искусственно и временно повышаются для улучшения точности показаний датчика NOx, и эффективность конверсии SCR рассчитывается в условиях более высоких NOx подаваемых газов.

На этапе 402, может определяться, находится ли катализатор SCR в установившемся прогретом состоянии. По существу, это может указывать, что устройство SCR достигло розжига и способно восстанавливать NOx в отработавших газах. Если определено, что катализатор SCR не достиг розжига, процедура деактивирует диагностику на этапе 404 и возвращается на начало в процедуре 200. Если подтверждено, что катализатор SCR достиг розжига, на этапе 406, может подтверждаться, выше ли эффективность конверсии SCR, чем минимальное пороговое значение. Например, может определяться, является ли катализатор работающим в пределах требуемого диапазона эффективности, как описано ранее в ссылке на фиг. 5. Например, процедура 400 может продолжать режим B диагностирования SCR, только когда эффективность конверсии SCR измерена имеющей значение 90% или более. Если эффективность конверсии SCR определена находящейся ниже, чем минимальное пороговое значение, на этапе 404, диагностика оставляется без движения и возвращается на начало процедуры 200 для ожидания, чтобы были удовлетворены условия эксплуатации.

Если эффективность конверсии SCR определена находящейся выше, чем минимальное пороговое значение, на этапе 408, может подтверждаться, ниже ли уровни NOx подаваемых газов, чем минимальное пороговое значение. Это помогает определять величину искусственного повышения NOx, которое может планироваться для обеспечения более высокой точности определений эффективности конверсии. В одном из примеров, уровни NOx в отработавших газах могут удерживаться ниже минимальных требований посредством повышенного потока EGR на впуск, когда транспортное средство является движущимся на скоростях автомагистрали с минимальными нагрузками. В еще одном примере, уровни NOx подаваемых газов могут быть более высокими, чем пороговое значение вследствие повышенных нагрузок двигателя во время условий движения вверх по склону.

Многомерная характеристика 600 по фиг. 6 иллюстрирует зависимость между уровнями NOx в отработавших газах, выходящих из двигателя и необходимыми искусственными повышениями для уровней NOx подаваемых газов. Ось Y представляет собой искусственные повышения для уровней NOx наряду с тем, что ось X представляет собой температуру на входе SCR.

График 610 изображает изменение планируемых искусственных повышений для уровней NOx в подаваемых газах в зависимости от температуры, когда выработка NOx двигателем высока. График 612 показывает изменение планируемых искусственных повышений для уровней NOx, когда выработка NOx двигателем является более низкой, наряду с тем, что график 614 демонстрирует изменение, когда выработка NOx двигателем является низшей. Вертикальные метки 613 и 615 изображают диапазон пиковой эффективности конверсии катализатора SCR.

Может быть отмечено по многомерной характеристике 600, что, по мере того, как уровни NOx в отработавших газах, выходящих из двигателя, снижаются, большее искусственное повышение уровней NOx планируется, чтобы поднимать уровни NOx подаваемых газов, поступающих в катализатор SCR. Например, если уровни NOx, поступающие в катализатор SCR, имеют значение 50 миллионных долей, и контроллер определяет, что следует повышать уровни NOx до 200 миллионных долей для режима B диагностирования SCR, выбирается повышение 150 миллионных долей. Если уровни NOx в отработавших газах, выходящих из двигателя, имеют значение около 100 миллионных долей, контроллер будет повышать уровни NOx подаваемых газов на 100 миллионных долей, чтобы добиваться необходимых уровней NOx в 200 миллионных долей для режима B диагностирования.

В одном из примеров, уровни NOx подаваемых газов могут искусственно повышаться посредством понижения потока EGR во впускной коллектор. Снижение EGR в определенных условиях может улучшать эффективность использования топлива. В еще одном примере, естественно повышенные уровни NOx во время условий движения вверх по склону могут удачно использоваться для выполнения типа диагностирования SCR в режиме B, таким образом, давая возможность меньших искусственных повышений NOx на выходе двигателя. В еще одном другом примере, установка момента впрыска топлива может подвергаться опережению, чтобы создавать более высокие уровни NOx.

Если определено, что уровни NOx в отработавших газах, выходящих из двигателя, выше минимального порогового значения, на этапе 410, может создаваться меньшее искусственное повышение уровней NOx подаваемых газов. Например, поток EGR может понижаться на 5% для повышения уровней NOx. Если, однако, определено, что уровни NOx в отработавших газах ниже, чем минимальное пороговое значение, большее искусственное повышение NOx подаваемых газов может формироваться на этапе 412. Например, EGR может понижаться на 15%. По существу, понижение EGR и последующее искусственное повышение уровней NOx зависят от начальных уровней NOx в отработавших газах.

Как только уровни NOx подаваемых газов искусственно повышены, концентрация NOx в отработавших газах, поступающих в катализатор SCR (NOx_IN_B), может определяться по датчику NOx, размещенному выше по потоку от катализатора SCR, на этапе 414. На этапе 416, концентрация NOx в отработавших газах, выходящих из катализатора SCR (NOx_OUT_B), может определяться по датчику NOx, размещенному ниже по потоку от катализатора. На этапе 418, эффективность конверсии NOx может оцениваться на основании относительного изменения между NOx_IN_B и NOx_OUT_B. Временное искусственное повышение уровней NOx подаваемых газов может помогать улучшать отношение сигнал/шум в обратной связи датчика NOx и может обеспечить более точное определение эффективности конверсии, когда температура устройства SCR находится в диапазоне пиковой конверсии.

В одном из примеров, когда ожидается, что эффективность конверсии устройства SCR должна быть в своем пиковом диапазоне, датчик NOx подаваемых газов может определять NOx_IN_B в качестве 50 миллионных долей с погрешностью +/-20%, а датчик NOx на выхлопной трубе может измерять NOx_OUT_B в качестве 10 миллионных долей с погрешностью +/-10 миллионных долей. Поэтому, нормальное значение эффективности конверсии может быть оценено в качестве 80%, но с разбросом эффективности от 50% до 100% вследствие погрешностей датчиков. При более широком разбросе эффективностей конверсии, определение ухудшения характеристик устройства SCR может быть неточным. Например, устройство SCR с рассчитанной эффективностью 60% может не сигнализироваться в качестве подвергнутого ухудшению характеристик, так как эффективность 60% подпадает под диапазон 50% -100%. Далее, если уровни NOx подаваемых газов могут повышаться, так что датчик NOx подаваемых газов измеряет NOx_IN_B в качестве 200 миллионных долей с погрешностью +/-20%, а датчик NOx на выхлопной трубе измеряет NOx_OUT_B в качестве 80 миллионных долей +/-10 миллионных долей, нормальное значение эффективности конверсии может оцениваться в качестве 60%, но с более узким разбросом от 44% до 70%. Однако, если ожидаемая эффективность конверсии имеет значение по меньшей мере 80%, среднее рассчитанное значение эффективности конверсии в 60% значительно ниже, чем ожидаемые 80%, и устройство SCR может точнее диагностироваться в качестве подвергнутого ухудшению характеристик. Таким образом, повышение выработки NOx подаваемых газов может помогать улучшению отношения сигнал/шум в обратной связи датчика NOx, а потому, улучшать надежность контроля SCR. Кроме того, посредством настройки величины временного повышения NOx на выходе двигателя в зависимости от условий эксплуатации, используются всего лишь настолько избыточные NOx, насколько необходимо для улучшения определения эффективности конверсии, таким образом, улучшая общее функционирование и уменьшая возмущения в работе двигателя. Например, чем ближе температура к пиковой эффективности конверсии, тем больше искусственное повышение NOx, и наоборот. Дополнительно, чем ниже уровни NOx на выходе двигателя во время контроля эффективности, тем больше искусственное повышение NOx, и наоборот.

На этапе 420, рассчитанная эффективность конверсии может сравниваться с ожидаемой эффективностью конверсии при такой температуре. Если определено, что рассчитанная эффективность ниже, чем ожидаемая эффективность, на этапе 422, контроллер дает приращение счетчику показаний ухудшения характеристик на единицу и возвращается в начало. С другой стороны, если рассчитанная эффективность определена сопоставимой с ожидаемой эффективностью конверсии, процедура возвращается на начало и ожидает, чтобы выполнять диагностику вновь, когда удовлетворены необходимые условия.

Следует понимать, что более высокие уровни NOx формируются, только когда катализатор SCR является работающим в области высокой эффективности. Это гарантирует, что восстанавливается большая часть NOx, поступающих в катализатор, и выбросы NOx на выхлопной трубе поддерживаются в пределах приемлемых пределов, в то время как выполняется режим B диагностирования SCR. Таким образом, режим B диагностирования SCR может деактивироваться, если устройство SCR не функционирует в своем диапазоне пиковой производительности.

Дополнительно следует понимать, что понижение потока EGR для искусственного повышения уровней NOx подаваемых газов может давать в результате условия стабильного сгорания и пониженный расход топлива. В еще одном примере, NOx подаваемых газов могут повышаться посредством осуществления опережения установки момента впрыска топлива, которое также может положительно влиять на эффективность использования топлива. Поэтому, оценка устройства SCR может выполняться во время непрерывной работы двигателя и движения транспортного средства, которая может оказывать положительное влияние на экономию топлива без значительных отрицательных воздействий на ездовые качества транспортного средства. Кроме того, посредством контроля и накопления результатов рабочих характеристик SCR в диапазоне рабочих температур SCR, может производиться более точное диагностирование ухудшения характеристик SCR.

Примерное диагностирование SCR, иллюстрирующее два режима, описано со ссылкой на фиг. 7. Многомерная характеристика 700 по фиг. 7 изображает условия, в которых может формироваться искусственное повышение NOx. Многомерная характеристика 700 изображает результаты диагностирования SCR на графике 702, поток EGR на графике 704, ожидаемую эффективность конверсии SCR на графике 706, рассчитанную эффективность конверсии SCR на графике 708, температуру SCR на графике 710, измеренную выработку NOx из двигателя на графике 712 и скорость транспортного средства (Vs) на графике 714. Все графики изображены по времени, графически изображенному по оси x. Дополнительно, линия 707 представляет собой минимальный пороговый предел для эффективности конверсии SCR, линии 713 и 715 представляют собой минимальный и максимальный пороговые пределы, соответственно, для температуры SCR, а линия 717 соответствует минимальному пороговому значению уровней NOx в отработавших газах.

До t1, скорость транспортного средства (Vs) быстро возрастает из неподвижного состояния. Поток EGR может понижаться или деактивироваться в течение периодов условий высокого числа оборотов двигателя и широко открытого дросселя. До t1, уровни NOx неуклонно повышаются, температура SCR ниже минимального порогового значения (линия 713), но выше температуры розжига, а эффективность конверсии SCR является меньшей, чем минимальная (линия 707). В этих условиях эксплуатации, режим A диагностирования SCR может выполняться для расчета эффективности конверсии SCR. В t1, температура SCR достигает минимального порогового значения, эффективность конверсии SCR возрастает до выше минимального порогового значения для пиковой конверсии NOx, а Vs стабилизируется на высокой скорости. Например, транспортное средство может находиться на крейсерских скоростях на автомагистрали, и может быть обеспечен более высокий поток EGR для понижения уровней NOx (график 712) ниже минимального порогового значения 717.

Между t1 и t2 удовлетворены все условия для выполнения режима B диагностирования SCR: SCR достиг розжига, эффективность конверсии выше порогового значения 707, а уровни NOx в отработавших газах ниже минимального порогового значения 717.

Поэтому, в t2, поток EGR значительно понижается, давая в результате повышенные уровни NOx в выпуске двигателя, предоставляющие возможность для более точного измерения эффективности конверсии (график 708). Многочисленные результаты эффективности конверсии здесь могут получаться для улучшения достоверности диагностирования ухудшения характеристик. Как только получено существенное количество результатов, поток EGR повышается в t3 для понижения уровней NOx. Таким образом, уровни NOx временно повышаются на короткие интервалы, чтобы минимизировать отрицательное влияние на выбросы.

В t4, еще одно диагностирование в режиме B может выполняться, поскольку эффективность конверсии SCR остается в пиковом диапазоне. Так как уровни NOx теперь выше минимального порогового значения, понижение потока EGR является меньшим, чем необходимо в t2 (как конкретизировано ранее со ссылкой на фиг. 6). С понижением EGR, уровни NOx повышаются, и эффективность конверсии SCR вновь рассчитывается. Может быть определено, что рассчитанная эффективность сопоставима с ожидаемыми числами эффективности по всему диапазону испытываемых температур, и диагностирование SCR указывает «Удовлетворительный» результат (график 702). В t5, диагностирование заканчивается, и поток EGR повышается. После t5, Vs убывает и, в итоге, транспортное средство может замедляться до окончательной остановки в t6.

Между t6 и t7, указан длительный временной интервал, в течение которого транспортное средство может использоваться непротиворечиво. По существу, графики после t7 являются примерами диагностирования SCR, когда катализатор SCR подвергнут ухудшению характеристик.

В t7, скорость транспортного средства (Vs) быстро повышается и, между t7 и t12, те же самые три этапа диагностирования могут выполняться с двумя режимами, основанными на удовлетворении необходимых условий. Таким образом, между t7 и t8, проводится режим A диагностирования SCR, поскольку температура SCR ниже минимального порогового значения. Между t8 и t9, условия эксплуатации для режима B диагностирования SCR удовлетворены, и диагностирование в режиме B выполняется между с t9 до t10 и с t11 до t12. Рассчитанная эффективность конверсии (график 708) значительно ниже, чем ожидаемая эффективность конверсии (график 706) во время всех этапов диагностирования в диапазоне температур SCR. Поэтому, на основании совокупных результатов из обоих режимов диагностирования, контроллер указывает ухудшение характеристик, как показано на графике 702 между t7 и t12.

Отметим, что, даже если эффективность конверсии продолжает рассчитываться между t1 и t2, t3 и t4, t8 и t9 и t10 и t11, данные могут быть менее достоверны, чем результаты таких расчетов, полученные при выполнении диагностирования SCR по типу режима A и режима B.

Таким образом, катализатор SCR может контролироваться в диапазоне температур SCR посредством выбора других режимов диагностирования, которые дают возможность совокупной и более точной оценки возможного ухудшения характеристик катализатора. Анализ ухудшения характеристик SCR может выполняться на транспортном средстве в движении на протяжении больших продолжительностей времени, чтобы добиваться удовлетворительного количества результатов, дающего возможность более достоверного анализа. Посредством повышения уровней NOx подаваемых газов, когда катализатор SCR является работающим на более высоких эффективностях конверсии, погрешности показаний датчика NOx могут понижаться, чтобы обеспечить более точную обратную связь наряду с сохранением выбросов на выхлопной трубе ниже минимальных требований. Кроме того, использование пониженного потока EGR или подвергнутой опережению установки момента впрыска топлива для искусственного повышения уровней NOx в отработавших газах может, соответственно, обеспечить более стабильное сгорание и положительно влиять на экономию топлива. Таким образом, ухудшение характеристик SCR может оцениваться на движущемся транспортном средстве с минимальными отрицательными воздействиями на ездовые качества и выбросы.

Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, 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 настоящей заявки, 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 машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, 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 настоящей заявки.

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. Должно быть понятно, 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.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора. Один из способов включает в себя контроль рабочих характеристик SCR с помощью расчета эффективности конверсии SCR при разных температурах катализатора. Кроме того, уровни NOx подаваемых газов искусственно повышаются, когда температура устройства SCR выше порогового значения, чтобы получать более достоверные показания с датчика NOx. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ для двигателя, выхлопной тракт которого включает в себя катализатор SCR, содержащий этапы, на которых:

для транспортного средства в движении:

в ответ на то, что температура SCR ниже первого порогового значения: контролируют эффективность конверсии SCR в первом режиме на основе концентраций NOx на входе и NOx на выходе, но без настройки работы двигателя для искусственного повышения NOx подаваемых газов;

в ответ на то, что температура SCR выше первого порогового значения, искусственно повышают NOx подаваемых газов посредством настройки клапана EGR на уменьшение потока EGR, и контролируют эффективность конверсии SCR во втором режиме на основе концентраций NOx на входе и NOx на выходе; и

указывают ухудшение характеристик SCR на основании контролируемой эффективности конверсии от каждого из первого и второго режимов.

2. Способ по п. 1, в котором датчики NOx расположены непосредственно выше по потоку и ниже по потоку от катализатора SCR.

3. Способ по п. 1, в котором, когда температура SCR выше первого порогового значения, повышают уровни NOx подаваемых газов посредством того, что осуществляют опережение установки момента впрыска топлива, причем искусственное повышение NOx является меньшим, когда NOx подаваемых газов больше порогового значения, и является большим, когда NOx подаваемых газов меньше порогового значения.

4. Способ по п. 1, в котором ухудшение характеристик SCR указывают на основании контролируемой эффективности конверсии с и без искусственного повышения NOx.

5. Способ по п. 1, в котором, во время движения транспортного средства и контроля эффективности конверсии SCR, двигатель эксплуатируют и поддерживают работающим, чтобы выдавать всю мощность привода на транспортное средство для поддержания движения транспортного средства.

6. Способ по п. 1, в котором катализатор SCR является работающим в условиях установившегося прогретого состояния.

7. Способ по п. 1, в котором уровни NOx подаваемых газов искусственно повышают, только когда эффективность каталитической конверсии SCR выше минимального порогового значения.

8. Способ по п. 1, в котором уровни NOx подаваемых газов искусственно повышают, только когда уровень NOx в подаваемых газах ниже порогового значения.

9. Способ контроля рабочих характеристик катализатора SCR в выхлопном тракте двигателя с датчиками NOx, содержащий этапы, на которых:

эксплуатируют двигатель в первом режиме, когда температура SCR ниже первого порогового значения, и контролируют эффективность конверсии SCR;

эксплуатируют двигатель во втором режиме, когда температура SCR выше первого порогового значения и концентрация NOx подаваемых газов выше порогового значения, посредством повышения NOx подаваемых газов на первую величину, и контролируют эффективность конверсии SCR;

эксплуатируют двигатель во втором режиме, когда температура SCR выше первого порогового значения и концентрация NOx подаваемых газов ниже порогового значения, посредством повышения NOx подаваемых газов на вторую величину, причем вторая величина больше, чем первая величина, и контролируют эффективность конверсии SCR; и

указывают ухудшение характеристик SCR на основании совокупной контролируемой эффективности упомянутых двух режимов.

10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором контролируют рабочие характеристики SCR, когда транспортное средство находится в движении, а двигатель поддерживается работающим, чтобы выдавать мощность привода на транспортное средство.

11. Способ по п. 10, в котором, во время второго режима работы двигателя, уровни NOx подаваемых газов повышают, когда эффективность конверсии SCR выше минимального порогового значения и когда уровни NOx подаваемых газов ниже, чем пороговое значение NOx.

12. Способ по п. 9, в котором уровни NOx подаваемых газов искусственно повышают посредством того, что уменьшают поток EGR или осуществляют опережение установки момента впрыска топлива.

13. Система для двигателя в транспортном средстве, содержащая:

катализатор SCR;

один или более датчиков NOx; и

контроллер с машинно-читаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:

когда транспортное средство движется:

во время первого состояния, когда температура катализатора SCR ниже первого порогового значения,

оценки эффективности конверсии SCR в первом режиме на основе концентраций NOx на входе и NOx на выходе; и

во время второго состояния, когда температура катализатора SCR выше первого порогового значения,

искусственного повышения уровней NOx подаваемых газов, причем искусственное повышение NOx является меньшим, когда концентрация NOx подаваемых газов больше порогового значения, и является большим, когда концентрация NOx подаваемых газов меньше порогового значения; и

контроля эффективности конверсии SCR во втором режиме на основе концентраций NOx на входе и NOx на выходе.

14. Система по п. 13, дополнительно содержащая индикацию ухудшения характеристик SCR на основании контролируемой эффективности конверсии во время обоих состояний.

15. Система по п. 13, в которой, во время контроля эффективности конверсии SCR, двигатель эксплуатируется и поддерживается работающим, чтобы выдавать всю мощность привода на транспортное средство для поддержания движения транспортного средства.

16. Система по п. 13, в которой, во время второго состояния, NOx подаваемых газов временно повышается посредством уменьшения EGR.

17. Система по п. 13, в которой, во время второго состояния, NOx подаваемых газов временно повышается посредством осуществления опережения установки момента впрыска топлива.

18. Система по п. 13, в которой NOx подаваемых газов повышается, только когда уровни NOx в отработавших газах, поступающих в катализатор SCR, снижаются ниже минимального порогового значения.

19. Система по п. 13, в которой уровни NOx в отработавших газах повышаются, только когда эффективность конверсии SCR выше минимального порогового значения.

20. Система по п. 13, дополнительно содержащая команды для, во время третьего состояния, когда температура катализатора SCR выше, чем первое пороговое значение, а уровни NOx подаваемых газов выше, чем минимальное пороговое значение:

повышения NOx подаваемых газов в меньшей степени; контроля эффективности конверсии SCR; и

указания ухудшения характеристик SCR на основании измерений, выполненных во всех трех состояниях.