СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 2019 года по МПК F01N11/00 F01N3/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в целом, к системе выпуска отработавших газов, содержащей первое устройство избирательного каталитического восстановления (ИКВ) и второе устройство ИКВ.

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Согласно одной из технологий дополнительной обработки отработавших газов двигателя используется избирательное каталитическое восстановление (ИКВ), способствующее прохождению определенных химических реакций между оксидами азота (NO_x) в отработавших газах и аммиаком (NH₃). NH₃ вводится в выпускную систему двигателя выше по потоку от устройства ИКВ путем впрыска восстановителя (в частности, мочевины) в тракт отработавших газов, или генерируется в верхнем по потоку каталитическом нейтрализаторе. Мочевина является одним из примеров восстановителя, причем мочевина энтропийно разлагается до NH₃ в условиях высокой температуры. ИКВ способствует реакции между NH₃ и NO* для преобразования NO_x в азот (N₂) и воду (Н₂O). Однако, как выявлено авторами настоящего изобретения, существуют проблемы с реакционной способностью, возникающие во время холодных запусков (в частности, когда температура двигателя ниже температуры окружающей среды), при которых устройство ИКВ может не достигать температуры, соответствующей реакции с NO_x.

Для учета выбросов во время холодного запуска выпускная система может включать в себя первое, компактное устройство ИКВ, расположенное вблизи или примыкающее к выпускному коллектору, и второе устройство ИКВ в области ниже по 30 потоку от первого устройства ИКВ относительно направления потока отработавших газов. За счет этого, первое устройство ИКВ может достигать температуры активации быстрее, даже во время холодных запусков, в то время как второе устройство ИКВ, большее первого устройства ИКВ, может обрабатывать выбросы вне условий холодного запуска двигателя. Однако, такие системы могут быть дорогостоящими и неэффективными. Согласно одному примеру, системы нескольких устройств ИКВ могут включать в себя отдельные инжекторы мочевины для подачи мочевины к первому и второму устройствам ИКВ. Это может подразумевать более сложную систему управления для управления инжекторами. Согласно другому примеру, системы нескольких устройств ИКВ могут включать в себя единичный инжектор мочевины выше по потоку от первого устройства ИКВ, который наполняет первое устройство ИКВ и позволяет отработавшим газам направлять избыточный NH₃ во второе устройство ИКВ. Однако, это может быть неэффективным, поскольку избыточная мочевина в первом устройстве ИКВ потребляется во время повышенных нагрузок двигателя (например, при высокой нагрузке).

Другие попытки решения проблем систем нескольких устройств ИКВ включают в себя перенаправление впрыска мочевины посредством перепускного канала. Один пример подхода показан Хирота (Hirota) и соавт. в патентном документе США №6,192,675. При этом перепускной канал перенаправляет часть отработавших газов, смешанных с мочевиной, во второе устройство ИКВ ниже по потоку от первого устройства ИКВ без протекания через первое устройство ИКВ. Кроме того, первое устройство ИКВ может содержать капилляры и/или другие каналы для потока, не содержащие каталитических компонентов так, чтобы мочевина проходила через них без взаимодействия с первым устройством ИКВ.

Однако, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с такими системами. Согласно одному примеру, клапан регулирования потока и соответствующий исполнительный механизм клапана размещены в перепускном канале, что увеличивает стоимость изготовления системы выпуска отработавших газов и вносит компоненты, подверженные деградации. Кроме того, перепускной канал вносит ограничения на компоновку системы выпуска отработавших газов, увеличивая ее размер и приводя к увеличению весу системы.

Согласно одному примеру, проблемы, раскрытые выше, могут быть решены посредством способа для обработки отработавших газов, в котором регулируют давление инжектора восстановителя, расположенного выше по потоку от первого каталитического нейтрализатора в выпускном канале, причем давление изменяет распределение восстановителя в выпускном канале, в зависимости от температуры ИКВ, причем второе устройство ИКВ расположено ниже по потоку от первого устройства ИКВ. Таким образом, восстановитель в достаточной мере подается в два устройства дополнительной обработки, размещенные последовательно по ходу канала, без перепускного канала и соответствующих перепускных клапанов.

Согласно одному примеру, первое устройство ИКВ дополнительно содержит одну или более проточных областей, которые позволяют восстановителю проходить из инжектора во второе устройство ИКВ. Проточные области имеют меньшее содержание катализатора по сравнению с каталитическими областями первого устройства ИКВ. Поэтому, отработавшие газы, несущие восстановитель, текущие через проточные области, не осаждают восстановитель или осаждают небольшое количество восстановителя. Количество восстановителя, протекающего через проточные области, регулируется за счет давления впрыска восстановителя, которое может изменять радиальное распределение восстановителя. Согласно одному примеру, проточные области расположены в наружной области первого устройства ИКВ, а каталитические области расположены вдоль центрального сердечника, поэтому при увеличении давления восстановителя восстановитель направляется к наружным областям первого устройства ИКВ. Таким образом, при снижении давления восстановителя относительно указанного повышенного давления восстановитель направляется к каталитическим областям (в частности, центральному сердечнику) первого устройства ИКВ. Таким образом, проточные области определенным образом расположены вдоль первого устройства ИКВ. Для большего уменьшения издержек, связанных с настоящим раскрытием, по сравнению с издержками, связанными с решением Хирота, первое устройство ИКВ может быть меньше второго устройства ИКВ. Поэтому, в настоящем раскрытии может потребоваться меньшее количество драгоценных металлов, по сравнению с решением Хирота.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан двигатель с цилиндром.

На фиг. 2 показана первая система выпуска отработавших газов, содержащая устройства дополнительной обработки, расположенные по ходу выпускного канала.

На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D показаны примерные варианты осуществления устройства дополнительной обработки, расположенного в верхней по потоку части выпускного канала.

На фиг. 4 показан способ осуществления мониторинга устройств дополнительной обработки в системе выпуска отработавших газов, а также впрыска мочевины из инжектора мочевины, расположенного в системе выпуска отработавших газов выше по потоку от устройств дополнительной обработки.

На фиг. 5 показана вторая система выпуска отработавших газов, содержащая устройства дополнительной обработки по ходу выпускного канала.

На фиг. 6 показан способ осуществления мониторинга устройств дополнительной обработки в системе выпуска отработавших газов, а также регулирования впрыска мочевины из инжектора мочевины, расположенного в системе выпуска отработавших газов выше по потоку от устройств дополнительной обработки.

На фиг. 7 показан график примерной последовательности работы двигателя по времени, причем давление впрыска мочевины регулируют на основе состояния одного или более устройств дополнительной обработки.

На фиг. 8 показан график примерной последовательности работы двигателя по времени, причем диагностическая программа выполняется после завершения пороговой продолжительности после впрыска.

Осуществление изобретения

Последующее раскрытие относится к системам и способам для выпускного канала, содержащего первое и второе устройства дополнительной обработки, последовательно расположенные по ходу выпускного канала. При этом устройства дополнительной обработки являются устройствами ИКВ. Выпускной канал соединен по текучей среде с выходным отверстием двигателя, содержащего один или более цилиндров, как показано на фиг. 1. Выпускной канал содержит единственный инжектор мочевины, расположенный выше по потоку от самого верхнего по потоку устройства ИКВ, как показано на фиг. 2. На фигуре также показано первое устройство ИКВ, расположенное выше по потоку от второго устройства ИКВ относительно направления потока отработавших газов. Устройства ИКВ размещены по ходу выпускного канала и соединены по текучей среде с выпускным каналом. По существу, нет других выходных отверстий и/или каналов, расположенных между первым и вторым устройствами ИКВ. Первое устройство ИКВ частично покрыто тонким покрытием ИКВ (англ. "washcoat") (в частности, каталитическими элементами), а второе устройство ИКВ полностью покрыто указанным тонким покрытием. Посредством этого, могут быть реализованы различные геометрии проточных каналов (в частности, области без каталитических элементов), расположенных в первом устройстве ИКВ, как показано на фиг. 3А, 3В, 3С и 3D. Проточные и/или перепускные каналы первого устройства ИКВ выполнены с возможностью свободного пропуска потока восстановителя из инжектора выше по потоку от первого устройства ИКВ во второе устройство ИКВ.

На фиг. 4 показан способ эксплуатации инжектора выше по потоку от первого устройства ИКВ. На фиг. 5 показан второй вариант осуществления выпускного канала. При этом выпускной канал содержит первый и второй датчики NO_x, расположенные непосредственно ниже по потоку от и вблизи первого устройства ИКВ, и третий датчик NO_x, расположенный непосредственно ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Датчики ниже по потоку от первого устройства ИКВ отличаются тем, что первый датчик расположен ниже по потоку от каталитической области, а второй датчик расположен за проточной областью. На фиг. 6 показан способ регулирования давления впрыска на основе информации, полученной от датчиков, показанных на фиг. 5. На фиг. 7 показана первая рабочая последовательность, отображающая изменения условий впрыска для первого и второго устройств ИКВ по времени. На фиг. 8 показана вторая рабочая последовательность, отображающая последовательность диагностики по истечении пороговой продолжительности после впрыска.

На фиг. 1-3D и 5 показаны примеры конфигураций с относительным расположением различных компонентов. Если показано, что элементы непосредственно контактируют друг с другом или непосредственно соединены, то такие элементы могут называться непосредственно контактирующими или непосредственно соединенными, соответственно, по меньшей мере в одном примере. Аналогично, элементы, показанные соседними или смежными друг другу могут быть соседними или смежными друг другу соответственно, по меньшей мере в одном примере. Например, компоненты, находящиеся в поверхностном контакте друг с другом, могут называться находящимися в поверхностном контакте. Согласно другому примеру, элементы, расположенные отдельно друг от друга с некоторым промежутком между без других компонентов, могут так и называться, по меньшей мере в одном примере. Согласно иному примеру, элементы, показанные выше/ниже друг относительно друга, с противоположных сторон друг относительно друга или слева/справа друг относительно друга, могут так и быть обозначены, друг относительно друга. Кроме того, как показано на фигурах, самый высокий элемент или точка элемента может называться «верхом» компонента, а самый нижний элемент или точка элемента может называться «низом» компонента, по меньшей мере в одном примере. В контексте настоящей заявки, верх/низ, более высокий/более низкий выше/ниже, могут обозначать положения относительно вертикальной оси фигур и использоваться для описания расположения элементов на фигурах друг относительно друга. По существу, элементы, показанные выше других элементов, расположены вертикально выше других элементов, в одном примере. В ином примере, формы элементов, показанные на фигурах, могут называться имеющими такие формы (в частности, такие как круглые, прямые, плоские, изогнутые, сферические, скошенные, угловые или т.п.). Далее, элементы, показанные пересекающими друг друга, могут называться пересекающимися элементами или пересекающими друг друга, по меньшей мере в одном примере. Кроме того, элемент, показанный внутри другого элемента или показанный вне другого элемента, может так и называться, согласно одному примеру. Следует понимать, что один или более компонентов, называемых «по существу аналогичными и/или идентичными» отличаются друг от друга в соответствии с производственными допусками (в частности, в пределах 1-5% отклонения).

На фиг. 1 показано схематическое изображение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10 в системе 100 двигателя, которая может быть включена в состав движительной системы автомобиля. Двигатель 10 может управляться по меньшей мере частично с помощью системы управления, содержащей контроллер 12 и с помощью входного воздействия от водителя 132 транспортного средства посредством устройства 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положению педали. Камера 30 сгорания двигателя 10 может включать в себя цилиндр, образованный стенками 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным внутри них. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40, так что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Также стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для возможности начала работы двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газы горения через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через, соответственно, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Согласно некоторым примерам, камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.

В данном примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться кулачковым приводом посредством соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут каждая содержать один или более кулачков и могут использовать одну или более из следующих систем: переключения профиля кулачка (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапана (ИВПК), которые могут работать под управлением контроллера 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определять посредством датчиков 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных примерах впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством электропривода клапана. Например, цилиндр 30 может альтернативно содержать впускной клапан, управляемый посредством электропривода клапана, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР.

Показано, что топливный инжектор 69 непосредственно соединен с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала, полученного от контроллера 12. Таким образом, топливный инжектор 69 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливный инжектор может быть установлен, например, в боковине камеры сгорания или в верхней части камеры сгорания. Топливо может быть доставлено в топливный инжектор 69 посредством топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания может альтернативно или дополнительно включать в себя топливный инжектор, расположенный во впускном коллекторе 44 в конфигурации, которая обеспечивает так называемый распределенный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания. Предусмотрены датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель.

Хотя двигатель 10 показан как безыскровой двигатель, цилиндр 30 может быть оснащен свечой зажигания, без отклонения от объема настоящего раскрытия. Показано, что датчик 126 отработавших газов соединен с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов, в соответствии с направлением потока отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для выдачи показания воздушно-топливного отношения отработавших газов, такой как линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ), НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота (NO_x), углеводорода (НС) или окиси углерода (СО). Согласно одному примеру, датчик 126 отработавших газов, расположенный выше по потоку, является УДКОГ, выполненным с возможностью обеспечения выходного сигнала, такого как сигнал напряжения, пропорционального количеству кислорода, присутствующего в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал датчика кислорода в воздушно-топливное отношение отработавших газов с помощью передаточной функции датчика кислорода.

Показано, что устройство 70 снижения токсичности отработавших газов расположено по ходу выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их сочетаниями. Согласно некоторым примерам, во время работы двигателя 10 устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически восстанавливаться посредством работы по меньшей мере одного цилиндра двигателя при конкретном воздушно-топливном отношении.

В некоторых примерах устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может содержать одно или более устройств ИКВ, расположенных последовательно по ходу выпускного канала 48. Согласно одному примеру, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов содержит первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ, расположенное ниже по потоку от первого устройства ИКВ относительно направления потока отработавших газов. Как показано, инжектор 72 восстановителя расположен выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Резервуар 74 может подавать восстановитель в инжектор 72 при необходимости, как будет раскрыто ниже, на основе инструкций от контроллера 12. Согласно одному примеру, инжектор 72 восстановителя является инжектором мочевины, а резервуар 74 хранит мочевину. Дополнительно или альтернативно, восстановитель представляет собой AD-blue.

Система 140 рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 152 РОГ. Количество газов РОГ, подаваемых во впускной коллектор 44, может изменять контроллер 12 посредством клапана 144 РОГ. При некоторых условиях система 140 РОГ может быть использована для регулирования температуры топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания, тем самым обеспечивая способ управления моментом зажигания во время некоторых режимов сгорания.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в данном конкретном примере в виде чипа 106 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимую память (ЭНП) 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнении к тем сигналам, которые рассматривались ранее, включая измерение массового расхода впускного воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; температуры охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) от датчика 112 температуры, соединенного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), измеряющего положение коленчатого вала 40; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (АДК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя может быть сгенерирован контроллером 12 на основе показаний датчика 118 положения коленчатого вала. Сигнал давления в коллекторе также обеспечивает показание показания вакуума или давления во впускного коллекторе 44. Следует заметить, что могут быть использованы различные комбинации вышеперечисленных датчиков, например, датчик МРВ без датчика АДК или наоборот. Во время работы двигателя крутящий момент двигателя может быть определен на основе выходного сигнала датчика 122 АДК и частоты вращения двигателя. Кроме того, этот датчик совместно с замеренной частотой вращения двигателя может являться основой для оценки заряда (включая воздух), вводимого в цилиндр. В одном примере датчик 118 положения коленчатого вала, который также используется как датчик частоты вращения двигателя, может выдавать заданное число равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала. Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков по фиг. 1 и использует различные исполнительные механизмы по фиг. 1 для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, сохраненных в памяти контроллера 12. Например, регулирование впрыска восстановителя может включать в себя регулирование исполнительного механизма инжектора 72 для регулирования давления впрыска восстановителя на основе количества восстановителя в устройстве 70 снижения токсичности отработавших газов и/или температуры устройства 70 снижения токсичности отработавших газов, как будет раскрыто более подробно ниже.

Постоянное запоминающее устройство 106 носителя данных может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими долговременные инструкции, исполняемые процессором 102, для осуществления способов, раскрытых ниже, а также иных вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечисляются.

Как раскрывалось выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может аналогичным образом содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливный инжектор, свечу зажигания и т.д.

Специалисту в данной области следует понимать, что раскрытые ниже конкретные алгоритмы в блок-схемах могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Хоть это специально не показано, одно или несколько из иллюстрируемых действий или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, эти фигуры графически представляют код, подлежащий программированию в машиночитаемый носитель данных в контроллере 12 для исполнения контроллером в сочетании с аппаратным обеспечением двигателя, как проиллюстрировано на фиг. 1.

Вернемся на фиг. 2, на ней показана первая примерная система 200 выпуска отработавших газов, которая может использоваться в качестве устройства 70 снижения токсичности отработавших газов по фиг. 1. Таким образом, выпускной канал 202 может использоваться аналогично выпускному каналу 48 по фиг. 1, и инжектор 270 восстановителя может использоваться аналогично инжектору 72 восстановителя по фиг. 1.

Система 200 выпуска отработавших газов содержит первый каталитический нейтрализатор 210 выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора 220 относительно направления потока отработавших газов (стрелка 298). При этом первый каталитический нейтрализатор 210 представляет собой первое устройство 210 ИКВ, а второй каталитический нейтрализатор 220 представляет собой второе устройство 220 ИКВ. Первое устройство 210 ИКВ и второе устройство 220 ИКВ расположены последовательно вдоль горизонтальной оси 295, параллельной направлению потока отработавших газов (стрелка 298). Согласно одному примеру, горизонтальная ось 295 представляет собой центральную продольную ось выпускного канала 202 и проходит через центральные сердечники первого 210 и второго 220 устройств ИКВ. Первое устройство 210 ИКВ и второе устройство 220 ИКВ выполнены с возможностью пропуска потока отработавших газов через них и обработки NO_x.

Первое устройство 210 ИКВ и второе устройство 220 ИКВ могут иметь неодинаковый состав элементов. Кроме того, первое устройство 210 ИКВ и второе устройство 220 ИКВ могут иметь различный размер. Например, диаметры первого 210 и второго устройств ИКВ по существу равны, но длины устройств по оси 295 могут быть неравными. Согласно одному примеру, второе устройство 220 ИКВ длиннее первого устройства 210 ИКВ. Следует понимать, что первое 210 и второе 220 устройства ИКВ могут иметь по существу равные размеры без отклонения от объема настоящего раскрытия. Разница размеров показана на втором устройстве 220 ИКВ, при этом сплошная белая секция 222 отображает размер первого устройства 210 ИКВ, а штриховая секция 224 отображает дополнительный участок ИКВ второго устройства 220 ИКВ. Секции 222 и 224 являются иллюстративными и следует понимать, что второе устройство 220 ИКВ является единым и непрерывным устройством.

Согласно одному примеру, первое устройство 210 ИКВ достигает больших температур, чем первое устройство 220 ИКВ вследствие его близости к выпускному коллектору. Таким образом, первое устройство 210 ИКВ содержит большее количество элементов, обеспечивающих более высокую термическую стойкость, чем второе устройство 220 ИКВ. Согласно одному примеру, первое устройство ИКВ содержит большее количество цеолитных катализаторов и/или цеолиты с замещенными ионами железа и меди, чем второе устройство 220 ИКВ. Другие переходные металлы (в частности, драгоценные металлы) также могут использоваться без отклонения от объема настоящего раскрытия. Катализаторы покрывают подложку, которая может состоять из керамических материалов в форме сот, форме гофр или в иной пористой форме для пропускания потока отработавших газов через них. Согласно одному примеру, подложка первого устройства 210 ИКВ может содержать активированный уголь для содействия восстановлению NO_x при пониженных температурах, а подложка второго устройства 220 ИКВ может его не содержать. По существу, первое устройство 210 ИКВ может быть выполнено с возможностью обработки отработавших газов во время холодных запусков, при которых температура двигателя ниже температуры окружающей среды.

Первое устройство 210 ИКВ и второе устройство 220 ИКВ могут также различаться их соответствующими количествами тонкого покрытия ИКВ. При этом тонкое покрытие ИКВ представляет собой каталитический материал, покрывающий участки подложки ИКВ, причем катализаторы способны хранить восстановитель и реагировать с NO_x. Первое устройство 210 ИКВ содержит меньше 100% тонкого покрытия ИКВ в одном примере. Иначе говоря, первое устройство 210 ИКВ содержит области без тонкого покрытия ИКВ (в частности, проточные области и/или перепускные области) и области с тонким покрытием ИКВ (в частности, каталитические области). 50-90% первого устройства 210 ИКВ может иметь тонкое покрытие ИКВ, в то время как второе устройство 220 ИКВ полностью покрыто (в частности, 100% покрытие). Как раскрывалось выше, второе устройство 220 ИКВ больше первого устройства 210 ИКВ на величину заштрихованный области 224. По существу, общая масса тонкого покрытия ИКВ, нанесенного на второе устройство 220 ИКВ, больше количества, нанесенного на первое устройство 210 ИКВ. Таким образом, второе устройство 220 ИКВ способно более интенсивно обрабатывать выбросы NO_x, чем первое устройство 210 ИКВ во время некоторых условий работы двигателя (в частности, условий работы двигателя вне холодного запуска).

Таким образом, первое устройство 210 ИКВ содержит перепускные и каталитические области, а второе устройство 220 ИКВ содержит каталитические области без перепускных областей, в одном примере. Посредством этого, восстановитель из инжектора 270 восстановителя может свободно течь через перепускные области первого устройства 210 ИКВ, при этом накапливаясь в каталитических областях первого устройства 210 ИКВ. Восстановитель, текущий через перепускные области, течет ко второму устройству 220 ИКВ, где восстановитель может накапливаться и не может течь через него свободно.

Инжектор 270 восстановителя расположен выше по потоку от первого устройства 210 ИКВ посредством одно или более из сварных швов, плавки, клеевого соединения, выступов и других пригодных соединительных элементов. Как показано, инжектор 270 может впрыскивать восстановитель в направлении, по существу перпендикулярном направлению потока 298 отработавших газов и горизонтальной оси 295. Дополнительно или альтернативно, инжектор 270 может быть расположен с наклоном к направлению потока 298 отработавших газов и ориентирован как в направлении выше по потоку (от первого устройства 210 ИКВ), так и в направлении ниже по потоку (к первому устройству 210 ИКВ). В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, инжектор 270 может также содержать исполнительный механизм, выполненный с возможностью приведения в действие инжектора, посредством чего регулируют угол инжектора 270. Согласно одному примеру, исполнительный механизм может перемещать инжектор на угол 270±45° от показанного перпендикулярного положения. Инжектор 270 также выполнен с возможностью впрыска восстановителя при различных давлениях на основе сигнала от контроллера исполнительному механизму инжектора 270 (в частности, от контроллера 12 по фиг. 1). Давление может быть отрегулировано на основе температуры первого устройства 210 ИКВ и/или температуры второго устройства 220 ИКВ. Дополнительно или альтернативно, давление может быть отрегулировано на основе измеренного просачивания NH₃ через первое 210 и/или второе 220 устройства ИКВ. Регулирование давления впрыска раскрыто более подробно ниже в отношении фиг. 4 и 6.

В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, между инжектором 270 восстановителя и первым устройством 210 ИКВ расположен смеситель. Смеситель выполнен с возможностью смешивания отработавших газов и потоков впрыска восстановителя. Смеситель может направлять восстановитель в требуемые участки выпускного канала 202 на основе давления впрыска, причем требуемые участки зависят от измеренных условий первого устройства 210 ИКВ и/или второго устройства 220 ИКВ, раскрытых выше. Например, наружный сердечник первого устройства ИКВ может представлять собой проточную область и/или перепускную область, а центральный сердечник может представлять собой каталитическую область. По существу, условия впрыска могут быть отрегулированы для направления большего количества восстановителя в наружные области, когда второе устройство 220 ИКВ запрашивает восстановитель. Согласно одному примеру, давление и/или величина впрыска могут быть отрегулированы для смещения радиального распределения восстановителя в область протекания отработавших газов выше по потоку от первого устройства 210 ИКВ. Согласно одному примеру, повышение давления впрыска приводит к тому, что большее количество восстановителя течет в наружные радиальные области выпускного канала, приводя к тому, что большее количество восстановителя течет во второе устройство 220 ИКВ. Таким образом, понижение давления впрыска приводит к тому, что большее количество восстановителя течет во внутренние радиальные области выпускного канала, приводя к тому, что меньшее количество восстановителя течет во второе устройство 220 ИКВ.

Из-за такого расположения первого устройства 210 ИКВ и второго устройства 220 ИКВ, отработавшие газы, и, следовательно, отработавшие газы, содержащие восстановитель, текут через первое устройство 210 ИКВ перед тем, как направляются во второе устройство 220 ИКВ. Выходной конус 242 расположен у нижнего по потоку конца первого устройства ИКВ (в частности, выходного отверстия 240). Диаметр выходного конуса 242 уменьшается в направлении вниз по потоку, причем больший диаметр конуса соответствует выходному отверстию 240, а меньший диаметр соответствует соединительному каналу 244. Диаметр соединительного канала 244 остается по существу постоянным вдоль горизонтальной оси 295 в направлении вниз по потоку. Соединительный канал 244 может просто представлять участок выпускного канала 202, расположенный между выходным конусом 240 и входным конусом 246. В отличие от выходного конуса 240, входной конус 246 увеличивается в диаметре в направлении вниз по потоку, причем меньший диаметр входного конуса расположен у соединительного канала 244, а больший диаметр расположен у входного отверстия 248 второго устройства 220 ИКВ. Таким образом, между первым устройством 210 ИКВ и вторым устройством 220 ИКВ не расположено других выходных отверстий и/или каналов. По существу, в одном примере, отработавшие газы текут через первое устройство ИКВ перед прохождением во второе устройство 220 ИКВ.

В нижней части соединительного канала 244 расположен датчик 216. Однако, датчик 216 может быть расположен в других частях соединительного канала 244 (в частности, в верхней части) без отклонения от объема настоящего раскрытия. Датчик 216 представляет собой датчик NO_x в одном примере. По существу, датчик 216 предоставляет данные обратной связи относительно потока NO_x через первое устройство 210 ИКВ. Согласно одному примеру, если показание NO_x, полученное от датчика 216, больше первого порогового значения NO_x, то первое устройство 210 ИКВ содержит количество NH₃, меньшее первого порогового значения NH₃. Таким образом, из первого устройства 210 ИКВ вытекает слишком много NO_x, и запрашивается впрыск для восстановления запаса NH₃ в первом устройстве 210 ИКВ.

Кроме того, дополнительно или альтернативно, датчик 216 может измерять температуру отработавших газов, текущих через первое устройство 210 ИКВ. Контроллер может оценивать температуру первого устройства 210 ИКВ и температуру второго устройства 220 ИКВ на основе температуры отработавших газов, измеряемой датчиком 216. Таким образом, датчик 216 может иметь множество функций. Альтернативно, множество датчиков может располагаться в соединительном канале 244, выполненных с возможностью осуществления функций, раскрытых выше.

В нижней части выпускного канала 202 ниже по потоку от второго устройства 220 ИКВ расположен датчик 226. При этом датчик 216 является верхним по потоку датчиком 216, а датчик 226 является нижним по потоку датчиком 226. Нижний по потоку датчик 226 может быть расположен в других радиальных частях выпускного канала 202 (в частности, в верхней части), без отклонения от объема настоящего раскрытия. Согласно одному примеру, нижний по потоку датчик 226 расположен на участке выпускного канала 202, радиально совпадающем с местоположением верхнего по потоку датчика 216 в соединительном канале 244. Согласно одному примеру, если верхний по потоку датчик 216 расположен в нижней части соединительного канала 244, то нижний по потоку датчик 226 также расположен в нижней части выпускного канала 202. Нижний по потоку датчик 226 по существу идентичен верхнему по потоку датчику 216 и выполнен с возможностью измерения NO_x и/или концентрации восстановителя в отработавших газах и/или температуры. Посредством этого, сигналы обратной связи от этих датчиков могут сравнивать, получая более надежные оценки условий в первом устройстве 210 ИКВ и втором устройстве 220 ИКВ.

Нижний по потоку датчик 226 по аналогии с первым устройством 210 ИКВ и верхним по потоку датчиком 216 может осуществлять мониторинг запаса NH₃ во втором устройстве 220 ИКВ. Конкретнее, нижний по потоку датчик 226 может осуществлять мониторинг превышения концентрации NO_x ниже по потоку от второго устройства 220 ИКВ второго порогового значения концентрации NO_x. Если NO_x ниже по потоку от второго устройства ИКВ превышает второе пороговое значение NO_x, то количество NH₃ на втором устройстве 220 ИКВ меньше второго порогового значения NH₃, и впрыск запрашивают.

Как показано, первое устройство 210 ИКВ расположено на пути потока восстановителя из инжектора 270 восстановителя во второе устройство 220 ИКВ. Первое устройство 210 ИКВ может иметь один или более профилей и геометрических особенностей для улучшения потока восстановителя во второе устройство 220 ИКВ. Например, восстановитель может течь через перепускные каналы (проточные каналы), расположенные в первом устройстве 210 ИКВ, без накопления в этих каналах. По существу, в менее каталитически плотных участках может откладываться меньше восстановителя, по сравнению с более каталитически плотными участками, позволяя восстановителю свободно течь через перепускные каналы первого устройства 210 ИКВ во второе устройство 220 ИКВ. Таким образом, поток восстановителя во второе устройство 220 ИКВ может быть улучшен при использовании лишь одного инжектора выше по потоку от первого устройства 210 ИКВ. Кроме того, впрыски из инжектора 270 восстановителя могут быть отрегулированы для направления восстановителя и для его смешивания с отработавшими газами, текущими через менее каталитически плотные участки первого устройства 210 ИКВ, когда второе устройство 220 ИКВ запрашивает восстановитель. Может быть справедливо обратное, когда первое устройство 210 ИКВ запрашивает восстановитель (в частности, впрыск направлен в отработавшие газы, текущие через каталитически плотные участки первого устройства 210 ИКВ. Варианты осуществления первого устройства 210 ИКВ раскрыты ниже в отношении фиг. 3A-3D. Способ впрыска восстановителя в выпускной канал 202 раскрыт на фиг. 4.

Таким образом, система выпуска отработавших газов содержит выпускной канал, первое и второе устройства ИКВ, расположенные последовательно по ходу выпускного канала, причем первое устройство ИКВ, расположенное вблизи выпускного коллектора, находится выше по потоку от второго устройства ИКВ относительно направления потока отработавших газов, инжектор восстановителя, расположенный выше по потоку от первого устройства ИКВ; и контроллер с носителем данных, имеющим машиночитаемые инструкции, сохраненные в нем, для регулирования давления впрыска и параметров работы двигателя в ответ на то, что концентрация NO_x ниже по потоку от первого или второго устройств ИКВ выше пороговой концентрации NO_x. Первое устройство ИКВ имеет первую концентрацию NO_x, а второе устройство ИКВ имеет вторую концентрацию NO_x, при этом концентрации NO_x измеряются первым датчиком, расположенным между первым и вторым устройствами ИКВ и вторым датчиком, расположенным ниже по потоку от второго устройства ИКВ, соответственно. Первый датчик проходит до центральной оси выпускного канала и измеряет отработавшие газы непосредственно ниже по потоку от каталитической области первого устройства ИКВ.

Контроллер может регулировать условия впрыска на основе концентрации NO_x во входящем газе, количества накопленного NH₃ и/или температур первого и/или второго устройств ИКВ. При этом количество NO_x во входящем газе называется количеством NO_x на выходе двигателя. Условия впрыска раскрыты согласно способам ниже.

На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D показаны примерные варианты осуществления первого устройства ИКВ (в частности, первого устройства 210 ИКВ по фиг. 2). В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, показанные варианты осуществления могут также представлять варианты осуществления второго устройства ИКВ (в частности, второго устройства 220 ИКВ по фиг. 2). Участки второго устройства ИКВ, которые содержат большее количество тонкого покрытия ИКВ (в частности, каталитических элементов), показаны белыми областями, более плотно закрашенными черными точками. Наоборот, участки первого устройства ИКВ, содержащие меньшее количество тонкого покрытия ИКВ, показаны в белом цвете или белыми областями, закрашенными менее плотно черными точками. Таким образом, участки первого устройства ИКВ, содержащие большее количество тонкого покрытия ИКВ, содержат большее количество черных точек. А полностью белые участки устройств ИКВ полностью лишены тонкого покрытия ИКВ.

На фиг. 3А показан первый примерный вариант осуществления 300 первого устройства 210 ИКВ. Как показано, вариант осуществления 300 разделен на радиальные зоны, содержащие тонкое покрытие ИКВ (в частности, каталитические зоны 306) и зоны без тонкого покрытия ИКВ (в частности, проточные зоны 304). Каталитические зоны 306 и проточные зоны 304 чередуются так, что одни и те же зоны не соседствуют друг с другом. Иначе говоря, каждая каталитическая зона из каталитических зон 306 окружена двумя проточными зонами 304. Каталитические зоны 306 и проточные зоны 304 проходят от центра первого устройства 210 ИКВ до выхлопной трубы 302 выпускного канала (в частности, выпускного канала 48 по фиг. 1 или выпускного канала 202 по фиг. 2). Согласно одному примеру, зоны имеют по существу одинаковые размер и форму, причем форма зон является по существу треугольной, однако могут быть реализованы другие формы без отклонения от объема настоящего раскрытия.

Как показано, первый примерный вариант осуществления 300 содержит каталитические зоны 306 и проточные зоны 304 по существу одинакового объема. Каталитические зоны 306 могут получать и хранить восстановитель, а проточные зоны 304 могут легко пропускать отработавшие газы и восстановитель, проходящие через них, во второе устройство ИКВ. Согласно одному примеру, проточные зоны 304 герметично изолированы от каталитических зон 306. Так, отработавшие газы в проточной зоне из проточных зон 304 не могут проходить в соседние каталитические зоны 306 или другие проточные зоны 304.

В некоторых примерах каталитические зоны 306 и проточные зоны 304 могут представлять собой кольцевые зоны, концентрически расположенные вокруг центра первого устройства 210 ИКВ. Зоны могут также чередоваться, увеличиваясь в диаметре от центра до выхлопной трубы 302.

На фиг. 3В показан второй примерный вариант осуществления 320 первого устройства 210 ИКВ. Как показано, второй вариант осуществления 320 содержит множество проточных отверстий 326, проходящих через каталитическую зону 324. Проточные отверстия 326 расположены вблизи выхлопной трубы 322 выпускного канала (в частности, выпускного канала 48 по фиг. 1 и/или выпускного канала 202 по фиг. 2), равномерно отстоя от центра первого устройства 210 ИКВ. Однако, проточные отверстия 326 могут быть расположены вблизи центра первого устройства 210 ИКВ (в частности, на удалении от выхлопной трубы 322) без отклонения от объема настоящего раскрытия. Проточные отверстия 326 просверлены через каталитическую зону 324 и могут быть герметично изолированы от каталитической зоны 324 и друг от друга.

На фиг. 3С показан третий примерный вариант осуществления 340 первого устройства 210 ИКВ. Как показано, третий вариант осуществления 340 содержит кольцевой проточный канал 346, расположенный между каталитической зоной 344 и выхлопной трубой 342 выпускного канала (в частности, выпускного канала 48 по фиг. 1 и/или выпускного канала 202 по фиг. 2). Таким образом, каталитическая зона 344 располагается вдоль центра первого устройства 210 ИКВ, а проточный канал 346 располагается на удалении от данного центра. Альтернативно, каталитическая зона 344 может быть расположена между выхлопной трубой 342 и проточным каналом 346. Таким образом, отработавшие газы, проходящие через проточный канал 346, не осаждают восстановитель и не текут через каталитическую зону 344.

На фиг. 3D показан четвертый примерный вариант осуществления 360 первого устройства 210 ИКВ. Как показано, четвертый примерный вариант осуществления 360 по существу идентичен третьему примерному варианту осуществления 340. Однако, проточная область 366, которая расположена между каталитической зоной 364 и выхлопной трубой 362, содержит меньшее количество тонкого покрытия ИКВ. Как раскрывалось выше, проточные области (в частности, проточные зоны 304, проточные отверстия 326 и проточный канал 346) содержат нулевое количество тонкого покрытия ИКВ. Однако, проточная область 366 содержит некоторое количество тонкого покрытия ИКВ, которое меньше, чем количество тонкого покрытия ИКВ, нанесенное на каталитическую зону 364. Поэтому в проточной области 366 накапливается меньшее количество восстановителя по сравнению с каталитической зоной 364. Согласно одному примеру, в проточной зоне 366 накапливается 10% восстановителя, накапливаемого в каталитической зоне 364. Следует понимать, что в проточной зоне 366 могут накапливаться иные количества восстановителя без отклонения от объема настоящего раскрытия. Таким образом, через проточную область 366 проходит большее количество восстановителя во второе устройство ИКВ (в частности, второе устройство 220 ИКВ) по сравнению с каталитической зоной 364. Дополнительно, вариант осуществления 360 в полной мере способен обрабатывать NO_x, хотя показано, что только части вариантов осуществления, показанных выше, могут обрабатывать NO_x.

На фиг. 4 показан способ 400 для осуществления мониторинга первого устройства ИКВ и второго устройства ИКВ (в частности, первого устройства 210 ИКВ и второго устройства 220 ИКВ по фиг. 2). Инструкции для осуществления способа 400 и остальных способов, включенных в настоящую заявку (в частности, способ 600 по фиг. 6), могут быть исполнены контроллером (в частности, контроллером 12 по фиг. 1) на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии со способами, раскрываемыми ниже.

Способ 400 начинается на этапе 402, на котором способ 400 определяет, оценивает и/или измеряет текущие параметры работы двигателя. Текущие параметры работы двигателя могут включать в себя одно или более из следующего: температура двигателя, нагрузка двигателя, температура окружающей среды, влажность окружающей среды, расход РОГ, частота вращения двигателя, скорость транспортного средства, температура отработавших газов и воздушно-топливное отношение.

На шаге 404 способ 400 включает в себя определение того, активен ли инжектор восстановителя (в частности, инжектор 270 по фиг. 2). Инжектор является активным, если восстановитель впрыскивается в выпускной канал выше по потоку от первого устройства ИКВ. По существу, если инжектор активен, то способ 400 переходит на шаг 406 для деактивации инжектора.

Во всяком случае, после шага 404 или 406 способ 400 переходит на шаг 408 для определения того, прошла ли пороговая продолжительность. Датчики NO_x перекрестно реагируют на NO_x и NH₃, причем сигнал обратной связи от датчика NO_x может быть неестественно выше, если датчик также реагирует на NH₃. Поэтому, пороговая продолжительность может быть по существу равна количеству времени, необходимому для того, чтобы больше не обнаруживался NH₃ датчиками выше по потоку и ниже по потоку после впрыска. Иначе говоря, просачивание NH₃ больше не возникает после пороговой продолжительности. В некоторых примерах пороговую продолжительность регулируют на основе величины впрыска, давления впрыска, нагрузки двигателя, температуры двигателя, влажности окружающей среды, вращения двигателя, расхода отработавших газов, расхода РОГ и воздушно-топливного отношения. Например, пороговая продолжительность увеличивается при увеличении величины впрыска и/или давления впрыска. Поэтому, если прошло недостаточное количество времени, и пороговая продолжительность не завершена, то способ 400 переходит на шаг 410 для продолжения осуществления мониторинга достижения пороговой продолжительности.

Если пороговая продолжительность завершена, и прошло достаточное количество времени, то способ 400 переходит на шаг 412, на котором способ 400 определяет, проваливает ли первое устройство ИКВ функциональный бортовой диагностический (БД) мониторинг. Если концентрация NO_x во входящем газе по существу равна концентрации NO_x, измеренной на верхнем по потоку датчике, то первое устройство ИКВ имеет каталитическую активность, меньшую первой пороговой величины, и проваливает функциональный БД мониторинг. Если концентрация NO_x, измеренная верхним по потоку датчиком ниже концентрации NO_x во входящем газе, то первое устройство ИКВ имеет каталитическую активность, равную по меньшей мере первой пороговой величине, и успешно проходит функциональный БД мониторинг. Согласно одному примеру, первая пороговая величина каталитической активности равна минимальной величине каталитической активности. Концентрация NO_x во входящем газе зависит от одного или более из следующего: температуры отработавших газов, потока РОГ, влажности окружающей среды, температуры двигателя, воздушно-топливного отношения и давления в коллекторе. Дополнительно или альтернативно, концентрация NO_x во входящем газе зависит от экспериментальных значений, сохраненных в справочной таблице, соответствующих одному или более текущим параметрам работы двигателя, включая, но не ограничиваясь, температуру отработавших газов, поток РОГ, влажность окружающей среды, температуру двигателя, воздушно-топливное отношение и давление в коллекторе. Таким образом, первое устройство ИКВ успешно проходит функциональный БД мониторинг, если измерено по меньшей мере некоторое снижение концентрации NO_x, что соответствует тому, что значение NO_x, измеренное верхним по потоку датчиком, меньше оцененного значения NO_x во входящем газе.

Если первое устройство ИКВ проваливает функциональный БД мониторинг, то способ 400 переходит на шаг 416 для активирования индикаторной лампы. Таким образом, первое устройство ИКВ может иметь нулевую каталитическую активность, и может быть неисправно. Альтернативно, если первое устройство ИКВ успешно проходит функциональный БД мониторинг, то способ 400 переходит на шаг 418. Дополнительно или альтернативно, способ 400 может перейти на шаг 418 после установки флага (в частности, активирования индикаторной лампы) деградации первого устройства ИКВ на шаге 416.

На шаге 418 способ 400 определяет, проваливает ли второе устройство ИКВ пороговый БД мониторинг. Пороговый БД мониторинг определяет, снижает ли второе устройство ИКВ количество поступающих NO_x до второго порогового количества NO_x. Второе пороговое количество NO_x представляет собой фиксированное количество, по существу равное стандарту выбросов, независящее от количества поступающих NO_x, в одном примере. Таким образом, если нижний по потоку датчик измеряет количество NO_x, большее второго порогового количества NO_x, то второе устройство ИКВ имеет каталитическую активность, меньшую второй пороговой величины, и проваливает пороговый БД мониторинг. Альтернативно, если нижний по потоку датчик измеряет количество NO_x, меньшее второго порогового количества NO_x, то второе устройство ИКВ имеет каталитическую активность, большую второй пороговой величины.

Путем выполнения диагностической программы, включающей функциональный и пороговый БД мониторинг, после впрыска мочевины во время диагностики можно предположить, что первое и/или второе устройства ИКВ достаточно загружены NH₃ для правильной обработки выбросов NO_x. Таким образом, измерения NO_x на верхнем по потоку и нижнем по потоку датчиках, превышающие ожидаемые, могут служить признаками деградации катализатора первого и второго устройств ИКВ соответственно.

Если второе устройство ИКВ проваливает пороговый БД мониторинг, то способ 400 переходит на шаг 416 для активирования индикаторной лампы. В связи с этим, второе устройство ИКВ может иметь величину каталитической активности, меньшую требуемой, и, таким образом, не может в достаточной степени обрабатывать NO_x. В некоторых примерах согласно способу 400 могут регулировать параметры работы двигателя в ответ на то, что первое устройство ИКВ проваливает функциональный БД мониторинг, и/или второе устройство ИКВ проваливает пороговый БД мониторинг. По существу, регулировки двигателя в ответ на то, что первое устройство ИКВ проваливает функциональный БД мониторинг могут быть менее интрузивными, чем регулировки в ответ на то, что второе устройство ИКВ проваливает пороговый БД мониторинг. Например, регулировка параметров работы двигателя в ответ на то, что первое устройство ИКВ проваливает функциональный БД мониторинг, могут включать в себя предотвращение дальнейшего впрыска, обусловленного только первым устройством ИКВ, в то время как регулировка параметров работы двигателя в ответ на то, что второе устройство ИКВ проваливает пороговый БД мониторинг, включает в себя одно или более из следующего: увеличение потока РОГ, смещение зажигания в сторону запаздывания, уменьшение воздушно-топливного отношения и увеличение и/или активацию впрыска воды в цилиндр.

В некоторых вариантах осуществления, дополнительно или альтернативно, пороговый БД мониторинг может быть основан на средней эффективности второго устройства ИКВ, определенной в течение некоторого периода времени, причем данный период времени включает в себя различные эффективности, соответствующие различным параметрам работы двигателя. Таким образом, одна средняя эффективность второго устройства ИКВ может использоваться для множества параметров работы двигателя для выполнения порогового БД мониторинга.

Альтернативно, средняя эффективность может соответствовать конкретному набору текущих параметров работы двигателя. Например, первая средняя эффективность может относиться к холодному запуску, который предусматривает, что температура двигателя ниже температуры окружающей среды, а вторая средняя эффективность может относиться к средней нагрузке двигателя с 10% расходом РОГ. Таким образом, пороговый БД мониторинг может выбирать среднюю эффективность из множества средних эффективностей из справочной таблицы, которая наиболее соответствует текущим параметрам работы двигателя, для сравнения текущей эффективности второго устройства ИКВ с выбранной средней эффективностью.

В одном примере средняя эффективность соответствует ожидаемой восстановительной способности второго устройства ИКВ при данном наборе параметров работы двигателя. Согласно одному примеру, второе устройство ИКВ может восстанавливать 98% NO_x, текущих через него, когда его температура выше пороговой температуры активации и когда накопление NH₃ в нем выше 50%. Если второе устройство ИКВ восстанавливает ниже 98% текущих через него NO_x (например, восстанавливает 90%), когда его температура выше пороговой температуры активации и когда накопление NH₃ в нем выше 50%, то второе устройство ИКВ может провалить пороговый БД мониторинг.

Если второе устройство ИКВ успешно проходит пороговый БД мониторинг, то способ 400 переходит на шаг 420 для определения того, требуется ли впрыск. При этом восстановитель представляет собой мочевину, которая разлагается до NH₃ при смешивании с горячими отработавшими газами. В способе 400 могут оценивать количество просачивающихся NO_x и сравнивать данное оценочное значение с фактическим количеством просачивающихся NO_x. Согласно одному примеру, данное оценочное значение лежит в некотором диапазоне (в частности, 10±.5). Кроме того, при сравнении могут измерять величину разницы между фактическим количеством и оценочным диапазоном. Например, если диапазон 9.5-10.5, а фактическое значение равно 10.7, то получают значение 0.2. Альтернативно, если диапазон 9.5-10.5, а фактическое значение равно 9.3, то получают значение -0.2. Таким образом, положительные значения применяют, если фактическое значение больше диапазона, а отрицательные значения получают, если фактическое значение меньше диапазона. Если фактическое значение попадает в диапазон, то может быть приписано нулевое значение. Значения подсчитывают, и оценочное значение накопления NH₃ может быть скорректировано для учета перекрестной взаимосвязи между показаниями NH₃ и NO_x на датчике. Например, оценочное значение накопления NH₃ первого устройства ИКВ может быть скорректировано в сторону увеличения NH₃, если подсчет содержит больше положительных значений, чем отрицательных значений, в соответствии с измерениями верхним по потоку датчиком. Это может быть обусловлено тем, что датчик ошибочно принимает NH₃ за NO_x, когда устройство ИКВ насыщено NH₃. Альтернативно, оценочное значение накопления NH₃ может быть скорректировано в сторону уменьшения NH₃ (в частности, увеличения NO_x), если подсчет содержит больше отрицательных значений, чем положительных. Таким образом, при впрыске могут впрыснуть больше мочевины, если происходит просачивание NO_x (в частности, подсчет содержит больше отрицательных значений). Таким образом, оценочный диапазон учитывает и/или пытается спрогнозировать просачивание NH₃ из устройства ИКВ. Альтернативно, при впрыске могут впрыснуть меньше мочевины или впрыск могут не активировать вовсе, если возникает просачивание NH₃ (в частности, подсчет содержит больше положительных значений).

Согласно одному примеру, дополнительно или альтернативно, могут определить присутствие NH₃ в потоке отработавших газов, когда эффективность ИКВ меньше нуля. Эффективность ИКВ, меньшая нуля, может иметь месть, когда датчик NO_x обнаруживает NO_x и NH₃ от впрыска. Просачивание NH₃ также могут определять посредством датчика NO_x, имеющего перекрестную чувствительность к NO_x, путем низкочастотной фильтрации концентрации выходного сигнала от нижнего по потоку датчика NO_x и выходного сигнала от верхнего по потоку датчика NO_x или на основе модели. Согласно одному примеру, если результат низкочастотной фильтрации концентрации NO_x от нижнего по потоку датчика NO_x (в частности, первого датчика 512) минус результат низкочастотной фильтрации концентрации NO_x от верхнего по потоку датчика NO_x (в частности, второго датчика 514) или модель минус пороговая концентрация NO_x во входящем газе выше нуля, могут определять просачивание NH₃.

В некоторых примерах потребность во впрыске мочевины могут определить на основе сравнения концентрации NH₃ с пороговой концентрацией NH₃. NH₃ выпускается из устройства ИКВ, когда оно насыщено NH₃. Таким образом, пороговая концентрация NH₃ может зависеть от концентрации NH₃ в потоке отработавших газов, указывающей на то, что устройство ИКВ полностью насыщено NH₃. Альтернативно, пороговая концентрация NH₃ может зависеть от концентрации NH₃ в потоке отработавших газов, указывающей на то, что устройство ИКВ содержит слишком низкое количество NH₃ для достаточной обработки NO_x. По существу, впрыск мочевины требуется, если концентрация NH₃ меньше пороговой концентрации NH₃. Таким образом, впрыск мочевины не требуется, если концентрация NH₃ больше пороговой концентрации NH₃.

Дополнительно или альтернативно, потребность во впрыске мочевины основана на сравнении между концентрацией NO_x во входящем газе выше по потоку от устройства ИКВ и концентрацией NO_x в отработавших газах ниже по потоку от устройства ИКВ. Согласно одному примеру, для первого устройства ИКВ, концентрация NO_x во входящем газе оценивается на основе текущих параметров работы двигателя, а концентрация NO_x в отработавших газах измеряется верхним по потоку датчиком 216. Если концентрация NO_x в отработавших газах не ниже концентрации NO_x во входящем газе на первую пороговую величину (в частности, 50%), то накопление аммиака в первом устройстве ИКВ меньше, чем требуемая величина, и впрыск запрашивают. Иначе говоря, если концентрация NO_x ниже по потоку от устройства ИКВ больше пороговой концентрации NO_x, то устройство ИКВ выпускает слишком много NO_x и запрашивает впрыск. Пороговая концентрация NO_x может зависеть от количества NO_x выше по потоку от устройства ИКВ. Таким образом, если концентрация NO_x равна 80%, то устройство ИКВ, запрашивающее впрыск, восстанавливает меньше 20% текущих через него NO_x. Пороговая концентрация NO_x может быть по существу равна другому процентному значению, без отклонения от объема настоящего раскрытия.

Таким образом, первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ имеют первое пороговое значение концентрации NO_x и второе пороговое значение концентрации NO_x, соответственно. Если значение NO_x на выходе из любого из устройств ИКВ выше его соответствующего порогового значения, то устройство ИКВ запрашивает впрыск. Например, если значение NO_x на выходе из второго устройства ИКВ выше второго порогового значения концентрации NO_x, то значение NO_x на выходе слишком велико, и второе устройство ИКВ запрашивает впрыск. Кроме того, в связи с успешным прохождением раскрытого выше порогового БД мониторинга, высокое значение NO_x на выходе не приписывают деградации катализатора. Следует понимать, что первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ могут запрашивать впрыски по отдельности (в частности, значение NO_x на выходе первого устройства ИКВ меньше первого порогового значения концентрации NO_x, а значение NO_x на выходе второго устройства ИКВ выше второго порогового значения концентрации NO_x) или совместно.

Во всяком случае, если впрыск мочевины не требуется, то способ 400 переходит на шаг 422 для поддержания текущих параметров работы двигателя, а восстановитель не впрыскивают в поток отработавших газов. Если требуется впрыск восстановителя, то способ 400 переходит на шаг 424 для определения условий впрыска мочевины.

Условия впрыска могут включать в себя одно или более из следующего: давление впрыска, объем впрыска и регулировки работы двигателя. Согласно одному примеру, объем впрыска может быть увеличен в зависимости от разности между показанием NO_x, снятым ниже по потоку от устройства ИКВ, и пороговым значением концентрации NO_x. Например, по мере увеличения разности между значением NO_x на выходе из первого устройства ИКВ и первым пороговым значением концентрации NO_x, объем и/или величину впрыска соответствующим образом увеличивают. Согласно другому примеру, давление впрыска может быть увеличено, если второе устройство ИКВ запрашивает впрыск, а первое устройство ИКВ - нет, или если второе устройство ИКВ запрашивает большую величину впрыска, чем первое устройство ИКВ. Согласно одному примеру, если первое устройство ИКВ аналогично варианту осуществления 340 по фиг. 3С, то увеличенное давление может способствовать прохождению восстановителя в проточные участки первого устройства ИКВ, так что второе устройство ИКВ достигает большее количество восстановителя. Увеличенное давление может регулировать радиальное распределение восстановителя в выпускном канале, при этом большее количество восстановителя течет в наружные радиальные области выпускного канала по сравнению с ситуацией с пониженными давлениями впрыска. Дополнительно или альтернативно, массовый расход отработавших газов может быть отрегулирован для регулирования условий впрыска (в частности, больший массовый расход отработавших газов может способствовать протеканию мочевины во второе устройство ИКВ). Например, увеличение массового расхода отработавших газов может способствовать распределению восстановителя в наружные радиальные области выпускного канала. Однако, в одном примере, массовый расход отработавших газов и другие параметры работы двигателя могут быть отрегулированы только в соответствии с потребностью водителя. Кроме того, параметры работы двигателя могут быть отрегулированы при впрыске мочевины во время холостого хода двигателя.

На шаге 426 способ 400 включает в себя впрыск восстановителя в выпускной канал выше по потоку от первого устройства ИКВ. Мочевина смешивается с отработавшими газами и разлагается на NH₃. NH₃ и отработавшие газы могут течь через первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ, где NH₃ может накапливаться.

Таким образом, способ для системы выпуска отработавших газов, содержащей выпускной канал, первое и второе устройства ИКВ, расположенные последовательно по ходу выпускного канала, причем первое устройство ИКВ находится выше по потоку от второго устройства ИКВ относительно направления потока отработавших газов, инжектор восстановителя, расположенный выше по потоку от первого устройства ИКВ; и контроллер, хранящий инструкции в долговременной памяти, выполненный с возможностью, при выполнении указанных инструкций, регулирования давления впрыска и параметров работы двигателя в ответ на то, что концентрация NO_x ниже по потоку от первого или второго устройств ИКВ ниже пороговой концентрации NO_x.

Первое устройство ИКВ содержит первый датчик для измерения первой концентрации NO_x, второе устройство ИКВ содержит второй датчик для измерения второй концентрации NO_x, и при этом предусмотрена возможность сравнения первой и второй концентраций NO_x с первым и вторым пороговыми значениями концентрации NO_x, соответственно. Способ включает в себя впрыск на основе того, что измеренное значение NO_x превышает пороговое значение концентрации NO_x. Инжектор восстановителя представляет собой инжектор мочевины, расположенный с возможностью впрыска мочевины в выпускной канал выше по потоку от первого устройства ИКВ. Первый датчик проходит до центральной оси выпускного канала и измеряет отработавшие газы непосредственно ниже по потоку от каталитической области первого устройства ИКВ.

Контроллер дополнительно содержит инструкции для инициирования диагностической программы по завершению пороговой продолжительности после впрыска. Диагностическая программа содержит функциональный бортовой диагностический и пороговый бортовой диагностический мониторинг, причем функциональный бортовой диагностический мониторинг основан на том, что первое устройство ИКВ имеет первую пороговую величину каталитической активности, а пороговый бортовой диагностический мониторинг основан на том, что второе устройство ИКВ имеет вторую пороговую величину каталитической активности, причем вторая пороговая величина каталитической активности выше первой величины каталитической активности.

Первое устройство ИКВ содержит проточные области, отделенные по текучей среде от участков первого устройства ИКВ, покрытых тонким покрытием ИКВ, а второе устройство ИКВ полностью покрыто тонким покрытием ИКВ и не содержит проточных областей.

Вернемся на фиг. 5, на которой показана система 500 выпуска отработавших газов, которая может использоваться аналогично системе 200 выпуска отработавших газов. По существу, ранее раскрытые компоненты на последующих чертежах обозначены аналогично. Однако, система 500 выпуска отработавших газов может отличаться от системы 200 выпуска отработавших газов тем, что система 500 выпуска отработавших газов использует третий вариант 340 осуществления первого устройства 210 ИКВ, показанный на фиг. 3С, а также первый датчик 512 и второй датчик 514, расположенные в выходном конусе 242, прилежащем к первому устройству 210 ИКВ.

Первый датчик 512 и второй датчик 514 расположены вблизи выходного отверстия 240 первого устройства 210 ИКВ. Отверстия, сварные швы, клеевые вещества, сплавы и/или другие соединительные элементы могут использоваться для физического соединения первого датчика 512 и второго датчика 514 с выходным конусом 242. Первый датчик 512 физически соединен с нижним участком выпускного канала 202. Второй датчик 514 физически соединен с верхним участком выпускного канала 202. Конкретнее, первый датчик 512 проходит в выпускной канал 202 не дальше горизонтальной оси 295. При этом второй датчик 514 проходит в выпускной канал 202 не дальше проточного канала 346. По существу, первый датчик 512 расположен непосредственно ниже по потоку от каталитической зоны 344, а второй датчик 514 расположен непосредственно ниже по потоку от проточного канала 346. Как раскрывалось выше, проточный канал 346 является кольцевым и расположен между выхлопной трубой выпускного канала 202 и каталитической зоной 344. За счет этого, второй датчик 514 может измерять большую величину просачивания восстановителя (в частности, просачивания NH₃), чем первый датчик 512. Следует понимать, что первый датчик 512 и второй датчик 514 могут проходить на различные длины без отклонения от объема настоящего раскрытия. Например, первый датчик 512 может проходить на длину ниже горизонтальной оси 295, в то же время оставаясь ниже по потоку от каталитической зоны 344.

Иными словами, первый датчик 512 расположен непосредственно ниже по потоку от более каталитически плотного участка первого устройства 210 ИКВ. Таким образом, каталитическая зона 344 содержит большее количество каталитического тонкого покрытия, чем проточная зона 346. По существу, большее количество восстановителя может протекать через проточный канал 346, чем через каталитическую зону 344. Так, второй датчик 514 может измерять большую величину просачивания восстановителя через выпускной канал 202 у первого устройства 210 ИКВ, чем первый датчик 512. Первый датчик 512 и второй датчик 514 расположены вдоль общей плоскости, но в разных радиальных положениях относительно горизонтальной оси 295 (в частности, центральной продольной оси). Согласно одному примеру, первый датчик 512 расположен ближе к горизонтальной оси 295, чем второй датчик 514.

В одном примере первый 512 и второй 514 датчики являются датчиками NO_x. Дополнительно или альтернативно, первый 512 и второй 514 датчики могут иметь другие функции, такие как измерение температуры, массового расхода и т.д. Таким образом, первый 512 и второй 514 датчики могут выполнять измерения и функции аналогично верхнему по потоку датчику 216, раскрытому выше в отношении фиг. 2.

Работа датчиков может быть отрегулирована на основе различных параметров работы двигателя и/или впрыска. Согласно одному примеру, первый датчик является отключенным или осуществляет мониторинг параметров помимо NO_x (в частности, температуры отработавших газов), а второй датчик измеряет NO_x во время впрыска низкого давления, настроенного на подачу восстановителя в первое устройство ИКВ. По существу, второй датчик может осуществлять мониторинг величины впрыска, проходящего в наружную область первого устройства 210 ИКВ. Таким образом, обратная связь от второго датчика может использоваться для регулирования условий впрыска. Например, если вторым датчиком обнаруживается слишком большое количество восстановителя, то давление впрыска может быть еще больше уменьшено, или может быть уменьшен поток отработавших газов.

Согласно одному примеру, способ, раскрытый ниже в отношении фиг. 6, предусматривает пропуск отработавших газов двигателя последовательно через первое и второе устройства ИКВ, причем первое устройство содержит проточную область с меньшим количеством каталитического покрытия или без него, осуществление измерений первым и вторым датчиком NO_x в месте общего продольного канала между устройствами ИКВ, но в различных радиальных положениях относительно продольной оси указанного канала, и регулирование давления или величины впрыска восстановителя в соответствии с измерениями первого и второго датчиков NO_x. Дополнительно или альтернативно, первый датчик расположен ближе к центральной продольной оси, чем второй датчик, причем на центральную область первого устройства ИКВ нанесено покрытие, а на наружную область первого устройства ИКВ покрытие не нанесено, причем третий датчик радиально отстоит от центральной продольной оси ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Дополнительно или альтернативно, при повышенном давлении впрыска первый датчик измеряет NO_x, а второй датчик измеряет температуры отработавших газов, при пониженном давлении впрыска первый датчик измеряет температуры отработавших газов, а второй датчик измеряет NO_x, а при среднем давлении впрыска первый и второй датчики измеряют NO_x. Кроме того, третий датчик измеряет NO_x во время повышенного и среднего давлений впрыска. Дополнительно или альтернативно, активность первого, второго и третьего датчиков может также зависеть от расхода отработавших газов.

В альтернативных вариантах осуществления первый, второй и третий датчики являются постоянно активными в некотором диапазоне параметров работы двигателя и инжектора. Согласно одному примеру, датчики используются для постоянного обновления модели накопления NH₃. Накопление NH₃ во втором устройстве ИКВ могут определять на основе концентраций NO_x и NH₃, измеренных между первым и вторым устройствами ИКВ посредством первого и второго датчиков. Третий датчик, расположенный ниже по потоку от второго устройства ИКВ, может корректировать модель накопления NH₃ путем измерения концентраций NO_x и NH₃ ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Согласно одному примеру, с помощью модели накопления NH₃ могут оценить, что второй каталитический нейтрализатор ИКВ накапливает 50% NH₃, просачивающихся через первое устройство ИКВ и обрабатывает 95% NO_x, протекающих через первое устройство ИКВ. Однако, фактические значения накопления и обработки измеряются посредством третьего датчика, который может обнаруживать 60% просачивание NH₃ через второе устройство ИКВ (таким образом, накапливаются только 40% NH₃, просачивающихся через первое устройство ИКВ). По существу, модель накопления аммиака может быть скорректирована, в соответствии с чем модель накопления аммиака может запросить уменьшение на 10% впрыскиваемого восстановителя при последующем впрыске мочевины.

В отношении фиг. 4, сравнения между первым датчиком 512 и вторым датчиком 514 могут использоваться для выполнения функционального БД мониторинга для первого устройства 210 ИКВ. Например, если и первый 512, и второй 514 датчики показывают одинаковые концентрации NO_x и NH₃, то первое устройство 210 ИКВ может не пройти функциональный БД мониторинг, что указывает на то, что первое устройство 210 ИКВ может быть неисправно (в частности, иметь малую величину каталитической активности).

Вернемся к фиг. 6, на которой показан способ 600 для регулирования впрыска восстановителя на основе системы выпуска отработавших газов по фиг. 5. По существу, первое устройство 210 ИКВ, второе устройство 220 ИКВ, первый датчик 512, второй датчик 514 и третий датчик 226 по фиг. 5 могут использоваться в нижеследующем раскрытии. Однако, способ 600 также применим к системе 200 выпуска отработавших газов по фиг. 2. Восстановитель представляет собой мочевину в примере способа 600, а впрыск восстановителя может быть отрегулирован на основе запросов первого устройства ИКВ и второго устройства ИКВ и текущих параметров работы двигателя, как будет раскрыто ниже.

Способ 600 начинается на шаге 602, на котором способ 600 определяет, оценивает и/или измеряет текущие параметры работы двигателя. Текущие параметры работы двигателя могут включать в себя одно или более из следующего: температура двигателя, нагрузка двигателя, температура окружающей среды, массовый расход отработавших газов, массовый расход впускного воздуха, загруженность мочевиной резервуара мочевины, температура первого устройства ИКВ, температура второго устройства ИКВ и воздушно-топливное отношение.

На шаге 604 способ 600 включает в себя определение того, прошла ли пороговая продолжительность. Как раскрывалось выше, пороговая продолжительность зависит от количества времени, необходимого для прохождения мочевины к первому и второму датчикам, расположенным вблизи первого устройства ИКВ, после завершения впрыска мочевины. Дополнительно или альтернативно, вторая пороговая продолжительность может зависеть от количества времени, необходимого для прохождения мочевины к датчику, расположенному вблизи второго устройства ИКВ, после завершения впрыска мочевины. По существу, вторая пороговая продолжительность больше указанной пороговой продолжительности. Кроме того, первый и второй датчики могут быть активированы перед активацией датчика, расположенного ниже по потоку от второго устройства ИКВ. При этом, датчик ниже по потоку от второго устройства ИКВ (в частности, датчик 226), называется третьим датчиком. Тем не менее, в текущем примере способа 600, указанная пороговая продолжительность относится к первому, второму и третьему датчикам. Если пороговая продолжительность не прошла, то способ переходит на шаг 606 для поддержания текущих параметров работы двигателя и не активирует первый, второй и третий датчики для измерения NO_x и/или NH₃ в потоке отработавших газов.

Если пороговая продолжительность прошла, то способ 600 переходит на шаг 608 для определения того, требуется ли впрыск. По существу, первый, второй и третий датчики являются активированными и осуществляют мониторинг того, выше ли концентрация NO_x порогового значения концентрации NO_x. Согласно одному примеру, шаг 608 может быть по существу идентичен шагу 420 по фиг. 4, раскрытому выше, при этом первое устройство ИКВ имеет первое пороговое значение концентрации NO_x, а второе устройство ИКВ имеет второе пороговое значение концентрации NO_x. Если впрыск мочевины не требуется, то способ 608 переходит на шаг 606 для поддержания текущих параметров работы двигателя, а восстановитель не впрыскивают. Таким образом, первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ достаточно насыщены мочевиной. Однако, если впрыск требуется, то способ 600 переходит на шаг 610 для определения того, требуют ли и первое, и второе устройства ИКВ впрыск.

Если оба устройства, первое устройство ИКВ, и второе устройство ИКВ, запрашивают впрыск мочевины, то способ 600 переходит на шаг 611 для определения величины впрыска. Таким образом, концентрация NO_x измеряемая первым датчиком, превышает первое пороговое значение концентрации NO_x, а концентрация NO_x, измеряемая третьим датчиком, превышает второе пороговое значение концентрации NO_x. Разницы между измеренными значениями концентраций NO_x и соответствующими пороговыми значениями подсчитывают, при этом впрыск основан на сумме данных разниц. Это может снизить излишнее потребление мочевины, тем самым снижая эксплуатационные расходы транспортного средства.

Дополнительно или альтернативно, величина впрыска может зависеть от модели накопления аммиака, определяемой на основе обратной связи от первого, второго и третьего датчиков. Как раскрывалось выше, модель накопления аммиака может отслеживать потребление NH₃ на основе условий работы двигателя. Например, большее количество NH₃ может потребляться, когда температуры двигателя выше пороговой температуры двигателя, причем значение NO_x на выходе двигателя увеличивается. Таким образом, посредством модели накопления аммиака могут прогнозировать количество NH₃, накопленного на устройстве ИКВ, путем отслеживания потребления NH₃ после предыдущего впрыска. В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, впрыск может быть инициирован, если посредством модели накопления аммиака определяют, что накопление NH₃ на устройстве ИКВ меньше порогового накопления (в частности, меньше 50% загруженности).

На шаге 612 способ 600 включает в себя регулирование параметров работы двигателя. Как раскрывалось выше, инжектор мочевины расположен выше по потоку от первого устройства ИКВ. По существу, условия могут быть изменены для стимулирования потока мочевины в первое и второе устройства ИКВ. Согласно одному примеру, расход РОГ может быть отрегулирован для регулирования массового расхода отработавших газов, что изменяет схему впрыска. Согласно одному примеру, уменьшение расхода РОГ приводит к увеличению массового расхода отработавших газов, что приводит к уменьшению ламинарного потока. Это может способствовать направлению во второе устройство ИКВ большего количества мочевины, чем в первое устройство ИКВ. Таким образом, параметры работы двигателя может быть отрегулированы на основе количества мочевины, требуемого каждым из первого и второго устройств ИКВ. В некоторых примерах шаг 612 может быть исключен из способа 600 или пропущен, когда может быть невозможно регулирование параметров работы двигателя. Например, необходимость соблюдения требования водителя может отменить регулирование параметров работы двигателя, как будет раскрыто ниже.

Регулировки выполняют в ответ на обратную связь от одного или более из первого, второго и третьего датчиков. Например, если впрыск настроен и в первое, и во второе устройства ИКВ в равной степени, то разность между величиной впрыска и измерением NO_x у второго датчика служит указанием на количество NH₃, текущих к первому устройству ИКВ. Иначе говоря, второй датчик измеряет количество NH₃, текущих через перепускные области первого устройства ИКВ ко второму устройству ИКВ, а разность между NH₃ у второго датчика и величиной впрыска соответствует количеству NH₃, направляющихся в первое устройство ИКВ. Если слишком много NH₃ обходит первое устройство ИКВ, то давление впрыска может быть уменьшено, или величина впрыска может быть увеличена.

На шаге 614 способ 600 включает в себя впрыск мочевины при среднем давлении, причем среднее давление выше нижнего порогового давления и ниже верхнего порогового давления. Путем впрыска при среднем давлении по существу равные количества мочевины могут протекать в наружные и центральные области выпускного канала. Таким образом, мочевина в центральной области может течь в каталитическую область первого устройства ИКВ и может быть накоплена на нем. Мочевина в наружной области течет через проточную область первого устройства ИКВ ко второму устройству ИКВ, на котором накапливается NH₃. Согласно одному примеру, среднее давление может представлять собой среднее давление, включая пониженное среднее давление и повышенное среднее давление. По существу, среднее давление может быть отрегулировано на основе отрицательных подсчетов первого и второго устройств ИКВ. Например, если первое устройство ИКВ имеет больше отрицательных подсчетов, чем второе устройство ИКВ, то давление впрыска может быть отрегулировано до пониженного среднего давления для направления большего количества мочевины в первое устройство ИКВ. Таким образом, если второе устройство ИКВ имеет больше отрицательных подсчетов, чем первое устройство ИКВ, то давление впрыска может быть отрегулировано до повышенного среднего давления для направления большего количества мочевины во второе устройство ИКВ.

В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, величина впрыска для первого и второго устройств ИКВ может быть определена на основе того, что величина просачивания NO_x через первое и второе устройства ИКВ выше порогового просачивания. Пороговое просачивание зависит от максимально допустимого количества NO_x для выпуска в окружающую среду в соответствии со стандартами по выбросам. По существу, по мере увеличения величины просачивания (в частности, при увеличении просачивания NO_x), могут увеличивать величину впрыска. Таким образом, по мере уменьшения величины просачивания (в частности, при уменьшении просачивания NO_x), могут уменьшить величину впрыска.

Дополнительно или альтернативно, при среднем давлении впрыска первый, второй и третий датчики NO_x активируют для обеспечения обратной связи впрыска. Например, при среднем давлении впрыска, впрыск настраивают на прохождение мочевины как к первому, так и ко второму устройствам ИКВ. По существу, если посредством первого датчика измеряют недостаточное просачивание NH₃, что может быть обнаружено при измерении первым датчиком увеличения NO_x, то давление впрыска уменьшают. Альтернативно, если посредством второго и/или третьего датчиков измеряют недостаточное просачивание NH₃, которое может быть обнаружено, когда второй или третий датчики не измеряют увеличение NO_x, аналогичное ожидаемому увеличению NO_x, то давление впрыска увеличивают. Ожидаемое увеличение NO_x основано на комбинации параметров работы двигателя и условий впрыска. Наконец, если посредством первого, второго и третьего датчиков измеряют недостаточное просачивание NH₃, то увеличивают продолжительность и/или величину впрыска.

В некоторых вариантах осуществления, дополнительно или альтернативно, только первый и третий датчики активируют в ответ на среднее давление впрыска. По существу, второй датчик деактивируют, а обратная связь от второго датчика может быть оценена на основе обратной связи от третьего датчика. Например, обратная связь от второго датчика оценивается на основе просачивания NH₃, измеренного третьим датчиком, в сочетании с количеством NH₃, запрошенным вторым устройством ИКВ. Это может обеспечить способ для оценки просачивания NH₃ через проточный канал первого устройства ИКВ. Посредством этого эффективность использования топлива может быть увеличена.

На шаге 616 способ 600 предусматривает завершение впрыска. Это включает в себя отключение исполнительного механизма инжектора для того, чтобы больше не подавать мочевину из инжектора мочевины. После завершения впрыска могут запустить счетчик для измерения времени для определения завершения пороговой продолжительности.

Вернемся на шаг 610, если оба: первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ, не требуют впрыска, то способ 600 переходит на шаг 618 для определения того, требует ли впрыска первое устройство ИКВ. Согласно одному примеру, первое устройство ИКВ требует впрыска, если его температура ниже пороговой температуры, а его масса NH₃ ниже пороговой массы. Масса NH₃ может быть оценена на основе просачивания NO_x и/или просачивания NH₃, как раскрывалось выше. По существу, второе устройство ИКВ может не требовать впрыска, если его масса NH₃ выше пороговой массы. Пороговая температура зависит от температуры, при которой происходит окисление NH₃. По существу, если первая температура ИКВ ниже пороговой температуры, то NH₃ не может неэкономно окисляться первым устройством ИКВ.

Если первое устройство ИКВ требует впрыск, то способ 600 переходит на шаг 619 для определения величины впрыска для первого устройства ИКВ. Величина впрыска зависит от числа отрицательных подсчетов, связанных с первым устройством ИКВ, как раскрывалось выше. При этом число отрицательных подсчетов, относящихся ко второму устройству ИКВ, не учитывается при определении величины впрыска только для первого устройства ИКВ. Величина впрыска увеличивается при увеличении числа отрицательных подсчетов и уменьшается при уменьшении числа отрицательных подсчетов. Величина впрыска может альтернативно зависеть от просачивания NO_x только через первое устройство ИКВ, как раскрывалось выше на шаге 611. Просачивание NO_x могут вычислить путем вычисления разности между значениями NO_x, измеренными первым и вторым датчиками. Таким образом, разность между значениями NO_x, измеренными первым и вторым датчиками, по существу равны просачиванию NO_x. Следует понимать, что количество NO_x, измеряемое первым датчиком, ниже количества NO_x, измеряемого вторым датчиком.

На шаге 620 способ 600 включает в себя регулирование параметров работы двигателя в сочетании с требованием водителя. Как раскрывалось выше, в одном примере, параметры работы двигателя регулируют до тех пор, пока не будет соблюдено требование водителя. Альтернативно, параметры работы двигателя могут отрегулировать так, чтобы требование водителя больше не соблюдалось. Эта ситуация может иметь место для предотвращения будущих условий работы двигателя, при которых не достигается соблюдение требования водителя. Например, если условия работы двигателя не регулируют, и мочевину не впрыскивают при требуемых условиях, то эффективность устройства ИКВ может быть уменьшена. Это может привести к будущему целенаправленному уменьшению выходных мощностей двигателя для уменьшения выбросов в результате ошибочно сниженной эффективности устройства ИКВ. По существу, способ может не соблюдать требование водителя во время условий впрыска для предотвращения в будущем событий при вождении, в которых не соблюдается требование водителя и/или предотвращения деградации устройства ИКВ.

Согласно одному примеру, регулировки параметров работы двигателя во время условий впрыска для первого устройства ИКВ могут включать в себя одно или более из следующего: увеличение потока РОГ, уменьшение потока впускного воздуха, уменьшение расхода отработавших газов, установка опережения зажигания и установка опережения впрысков топлива. По существу, массовый расход отработавших газов может быть уменьшен для содействия более ламинарному потоку отработавших газов через выпускной канал. Это может направить впрыск мочевины к каталитическим зонам (в частности, областям, имеющим тонкое покрытие ИКВ, содержащее каталитические элементы) так, чтобы первое устройство ИКВ могло накапливать большее количество мочевины, чем если бы регулировки работы двигателя не проводились.

На шаге 622 способ 600 включает в себя впрыск мочевины при нижнем пороговом давлении, которое зависит от давления впрыска для впрыска мочевины к центру выпускного канала. Регулировка параметров работы двигателя и давлений впрыска может изменить траекторию потока 5-30% мочевины, поступающей в выпускной канал. Согласно одному примеру, регулировка параметров работы двигателя и давлений впрыска изменяет траекторию потока до 20% мочевины, поступающей в выпускной канал. По существу, нижнее пороговое давление ниже среднего давления, раскрытого выше на шаге 614. Таким образом, нижнее пороговое давление направляет основной поток мочевины к центральной области выпускного канала, соответствующей каталитической области первого устройства ИКВ. Согласно одному примеру, давление впрыска уменьшается по мере увеличения расхода отработавших газов для большего стимулирования ламинарного потока.

Согласно одному примеру, впрыск на шаге 622 может быть дольше впрыска на шаге 614 при аналогичных объемах впрыска, вследствии пониженного давления впрыска. Однако, продолжительности впрыска могут быть равны в некоторых примерах, т.к. впрыск на шаге 614 подает мочевину для первого устройства ИКВ и второго устройства ИКВ, в то время как впрыск на шаге 622 подает мочевину только для первого устройства ИКВ. Способ 600 переходит на шаг 616 для остановки впрыска, как раскрывалось выше.

В некоторых вариантах осуществления, при пониженном давлении впрыска (в частности, давлении впрыска ниже нижнего порогового давления) активируют только первый датчик. Дополнительно или альтернативно, второй и/или третий датчики также активируют. Согласно одному примеру, активируют только первый датчик, если давление впрыска ниже нижнего порогового давления, и массовый расход отработавших газов низкий. Таким образом, второй и третий датчики деактивируют, и сберегают энергию. Однако, второй и третий датчики могут быть активированы при пониженном давлении впрыска, если массовый расход отработавших газов выше низкого расхода. Так, пониженное давление впрыска может меньше допускать направление NH₃ в центральную область выпускного канала, а второй и третий датчики могут обеспечивать обратную связь касательно отклонения впрыска восстановителя. Например, повышенный массовый расход отработавших газов может привести к увеличению потока NH₃ в наружные области выпускного канала и в результате, второй и/или третий датчики могут обнаруживать увеличенный поток NH₃, а обратная связь от датчиков может привести к увеличению величины и/или продолжительности впрыска.

Согласно одному примеру, объем мочевины, подлежащей впрыску, регулируют на основе разности между концентрацией NH₃, измеренной непосредственно ниже по потоку от первого устройства ИКВ первым датчиком 512, и первой пороговой концентрацией NH₃, которая может быть рассчитана на основе требуемой концентрации NH₃, коррелирующей с количеством тонкого покрытия ИКВ на первом устройстве ИКВ. Для примера, если количество тонкого покрытия ИКВ увеличивается, то требуемая концентрация NH₃ также увеличивается вследствие увеличения способности первого устройства ИКВ накапливать больше NH₃. Таким образом, при увеличении разности (в частности, уменьшении NH₃ в отработавших газах), объем впрыскиваемой мочевины может также увеличиться. Дополнительно, разность, рассчитанная для первого устройства ИКВ, может быть добавлена к разности, рассчитанной для второго устройства ИКВ, что может также изменить объем впрыскиваемой мочевины.

Вернемся к шагу 618, если способ 600 определяет, что первое устройство ИКВ не требует впрыска мочевины, то способ переходит на шаг 624, на котором второе устройство ИКВ требует впрыска мочевины. В некоторых примерах первое устройство ИКВ не требует впрыска мочевины, если температура первого устройства ИКВ выше пороговой температуры и/или концентрация NH₃, измеренная ниже по потоку от первого устройства ИКВ, выше первой пороговой концентрации NH₃. Согласно одному примеру, пороговая температуры зависит от температуры первого устройства ИКВ, при которой возможно окисление накопленного NH₃, за счет чего снижается эффективность по NH₃ первого устройства ИКВ. Пороговая концентрация NH₃ зависит от концентрации NH₃, измеренной первым датчиком (в частности, первым датчиком 512 по фиг. 5) непосредственно ниже по потоку от каталитической зоны первого устройства ИКВ, которая слишком низкая для обработки достаточного количества NO_x. То есть, когда концентрация NH₃, измеренная в отработавших газах, выше первой пороговой концентрации, способ 600 определяет, что первое устройство ИКВ имеет достаточное количество накопленного в нем NH₃.

Второе устройство ИКВ требует впрыска, когда концентрация NH₃, измеренная третьим датчиком 226 по фиг. 5, без впрыска мочевины, ниже пороговой концентрации NH₃. В некоторых примерах вторая пороговая концентрация NH₃ по существу равна первой пороговой концентрации NH₃. В других примерах пороговые значения могут быть не равны из-за разного количества тонкого покрытия ИКВ, нанесенного на первое и второе устройства ИКВ. Например, если первое устройство ИКВ содержит 75% тонкого покрытия ИКВ, второе устройство ИКВ содержит 50% тонкого покрытия ИКВ, то первая пороговая концентрация NH₃ выше второй пороговой концентрации NH₃ на 25%.

На шаге 625 способ 600 определяет величину впрыска для второго устройства ИКВ. Это могут выполнять на основе числа отрицательных подсчетов для второго устройства ИКВ. Таким образом, число отрицательных подсчетов, связанное с первым устройством ИКВ, не учитывают. Альтернативно, величина впрыска может зависеть от просачивания NO_x через второе устройство ИКВ. Согласно одному примеру, просачивание NO_x определяют путем сравнения количества NO_x, измеренного вторым и третьим датчиками, при этом разность между количествами NO_x, измеренными у датчиков, по существу равна просачиванию NO_x. Следует понимать, что количество NO_x, измеряемое третьим датчиком, ниже количества NO_x, измеряемого вторым датчиком.

На шаге 626 способ 600 включает в себя регулирование параметров работы двигателя. Согласно одному примеру, регулирование параметров работы двигателя включает в себя одно или более из следующего: уменьшение потока РОГ, увеличение массового расхода впускного воздуха, увеличение давления дополнительного впрыска (в частности, впрыска топлива, следующего за первичным впрыском топлива), увеличение расхода отработавших газов и установка запаздывания зажигания. То есть, регулировки могут увеличить турбулентность и/или массовый расход отработавших газов, приводя к уменьшению ламинарного потока и содействию потоку отработавших газов к наружным областям выпускного канала.

На шаге 628 способ 600 включает в себя впрыск мочевины при верхнем пороговом давлении, которое выше среднего давления и нижнего порогового давления. То есть, скорость распыляющейся мочевины, поступающей в выпускной канал, увеличивается, что еще больше уменьшает ламинарный поток отработавших газов и мочевины, приводя к увеличению количества мочевины, текущей к наружным областям выпускного канала от каталитического участка первого устройства ИКВ. Как раскрывалось выше, поток мочевины к наружным областям выпускного канала, соответствующим проточным каналам первого устройства ИКВ, может быть увеличен до 20% путем увеличения давления впрыска. Согласно одному примеру, давление впрыска увеличивается по мере уменьшения расхода отработавших газов. Способ 600 переходит на шаг 616 для прекращения впрыска.

В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, после прекращения впрыска мочевины после пороговой продолжительности способ может включать в себя осуществление мониторинга условий отработавших газов. Согласно одному примеру, условия отработавших газов после впрыска мочевины могут обеспечивать обратную связь об эффективности предшествующего впрыска. Например, если была обусловлена подача впрыска мочевины во второе устройство ИКВ, то первый датчик 512, второй датчик 514 и датчик 226 могут осуществлять мониторинг возможности достижения мочевиной второго устройства ИКВ. Например, если первый датчик 512 измеряет количество NH₃ в пределах порогового диапазона мочевины, измеряемого вторым датчиком 514, то будущие впрыски мочевины только для второго устройства ИКВ могут включать в себя дополнительные регулировки, также способствующие движению потока мочевины во второе устройство ИКВ. Однако, если датчик 226 измеряет концентрацию NH₃, большую или равную второй пороговой концентрации NH₃, то могут определить, что впрыск только для второго устройства ИКВ был успешен, и аналогичные условия для будущих впрысков могут использоваться только для второго устройства ИКВ, если это возможно.

То есть, способ 600 показывает три различных условия впрыска, предназначенные для направления восстановителя в первое устройство ИКВ, второе устройство ИКВ, или в оба устройства. Согласно одному примеру, во время первого условия, при котором только первое устройство ИКВ запрашивает восстановитель, активируют только первый датчик, а второй и третий датчики деактивированы. Во время второго условия, при котором только второе устройство ИКВ запрашивает восстановитель, активируют только второй и третий датчики, а первый датчик деактивирован. Наконец, во время третьего условия, когда и первое, и второе устройства ИКВ запрашивают восстановитель, активируют первый, второй и третий датчики.

В некоторых вариантах осуществления, дополнительно или альтернативно, активация и деактивация датчиков может зависеть от расхода отработавших газов. Например, при повышенных расходах отработавших газов, больших верхнего порогового расхода (в частности, 10 г/с), второй и третий датчики активируют. При этом, при первом условии с повышенными расходами отработавших газов, первый, второй и третий датчик активируют. Альтернативно, при пониженных расходах отработавших газов, меньших нижнего порогового расхода (в частности, 2 г/с), первый датчик активируют. При этом, при втором условии с пониженными расходами отработавших газов, первый, второй и третий датчик активируют. Так, первый, второй и третий датчики могут быть активированы независимо от первого, второго и третьего условий.

Таким образом, способ содержит шаги, на которых регулируют давление инжектора восстановителя, расположенного выше по потоку от первого устройства ИКВ в выпускном канале, причем давление изменяет распределение восстановителя в выпускном канале, в зависимости от температуры ИКВ, причем второе устройство ИКВ расположено ниже по потоку от первого устройства ИКВ. Первое устройство ИКВ и второе устройство ИКВ частично покрыты тонким покрытием ИКВ, причем первое устройство ИКВ покрыто в его центральном сердечнике. Наружная область первого устройства ИКВ не имеет тонкого покрытия ИКВ, что позволяет отработавшим газам проходить через нее без реагирования с каталитическими элементами. За счет этого NH₃ не накапливаются в наружной области первого устройства ИКВ. Давление инжектора восстановителя выше, когда температура ИКВ первого устройства ИКВ выше пороговой температуры и когда концентрация NH₃, измеряемая ниже по потоку от второго устройства ИКВ, ниже второй пороговой концентрации NH₃. Альтернативно, давление инжектора восстановителя ниже, когда температура ИКВ первого устройства ИКВ ниже пороговой температуры, концентрация NH₃, измеряемая ниже по потоку от первого устройства ИКВ, ниже первой пороговой концентрации NH₃, а концентрация NH₃ ниже по потоку от второго устройства ИКВ выше второй пороговой концентрации NH₃.

В альтернативном варианте осуществления способ содержит осуществление мониторинга просачивания NH₃ через первое и второе устройства ИКВ, причем первое устройство ИКВ расположено выше по потоку от второго устройства ИКВ, расчет разности между просачиванием NH₃ и пороговой концентрацией NH₃ для первого и второго устройств ИКВ, подачу некоторого количества мочевины в первое и второе устройства ИКВ в соответствии с рассчитанными разностями, и регулирование давления впрыска мочевины в соответствии с рассчитанными разностями, причем инжектор мочевины расположен выше по потоку от первого устройства ИКВ. Инжектор мочевины представляет собой единственный инжектор мочевины в выпускном канале. Количество мочевины увеличивается при увеличении разности. Давление впрыска мочевины увеличивают, когда разность, рассчитанная для второго устройства ИКВ, выше разности, рассчитанной для первого устройства ИКВ. Первое устройство ИКВ накапливает большее количество NH₃, чем второе устройство ИКВ.

Таким образом, первое устройство ИКВ содержит первый датчик, расположенный ниже по потоку от центральной области, и второй датчик, расположенный ниже по потоку от наружной области. Первый датчик выполнен с возможностью измерения просачиваний NH₃ и NO_x через каталитическую область первого устройства ИКВ. Второй датчик выполнен с возможностью измерения потока NH₃ и NO_x через наружную область. Значения первого и второго датчиков могут сравнивать для определения деградации первого устройства ИКВ на основе функционального БД мониторинга. Альтернативно, второй датчик может отсутствовать, а обратная связь от первого датчика может использоваться для оценки условий первого устройства ИКВ, а так же концентрации NO_x и NH₃ в потоке отработавших газов во второе устройство ИКВ.

Второе устройство ИКВ содержит третий датчик, расположенный ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Третий датчик выполнен с возможностью измерения просачиваний NH₃ и NO_x через второе устройство ИКВ. Обратную связь от третьего датчика могут сравнивать с обратной связью от первого и второго датчиков для определения того, проходит ли второе устройство ИКВ успешно пороговый БД мониторинг. Например, пороговый БД мониторинг может зависеть от оцененного изменения концентрации NO_x от области выше по потоку от второго устройства ИКВ до области ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Таким образом, оцененное изменение может увеличиваться по мере увеличения просачивания NO_x, измеренного первым и/или вторым датчиками. Так, если просачивание NO_x, измеренное третьим датчиком, слишком велико, то второе устройство ИКВ не восстанавливает NO_x в достаточной степени, а его параметры ниже требований порогового БД мониторинга.

Обратимся к фиг. 7, на которой показана рабочая последовательность 7, иллюстрирующая примерные результаты для системы выпуска отработавших газов, содержащей два устройства ИКВ, последовательно расположенные по ходу выпускного канала. Согласно одному примеру, рабочая последовательность 700 иллюстрирует примерные результаты для системы 500 выпуска отработавших газов по фиг. 5, которая работает согласно способам, раскрытым на фиг. 6. Линия 702 отображает концентрацию NO_x первого датчика, штриховая линия 704 отображает первое пороговое значение концентрации NO_x, линия 706 отображает концентрацию NO_x второго датчика, линия 708 отображает концентрацию NO_x третьего датчика, штриховая линия 710 отображает второе пороговое значение концентрации NO_x, линия 712 отображает температуру первого устройства ИКВ, штриховая линия 714 отображает пороговую температуру, линия 716 отображает давление впрыска, а линия 718 отображает величину впрыска. Линии 716 и 718 видимы, только когда инжектор мочевины производит впрыск мочевины. Первый, второй и третий датчики соответствуют первому датчику 512, второму датчику 514 и третьему датчику 226 по фиг. 5, соответственно. Для целей иллюстрации, первый, второй и третий датчики показаны работающими во время впрысков мочевины и в отсутствии впрысков. Однако, следует понимать, что датчики могут быть активированы после прохождения пороговой продолжительности после впрыска мочевины, как раскрывалось выше. Таким образом, штриховые линии 703, 707 и 709 были наложены на первый, второй и третий графики, соответственно, для того, чтобы показать реальное время активации/деактивации датчиков, причем датчик используется только согласно способу по фиг. 6, когда этот датчик активируется для обеспечения информации о NO_x на основе давления впрыска, величины впрыска и/или расхода отработавших газов, как раскрывалось выше. Дополнительно или альтернативно, датчики могут быть постоянно активными для обеспечения информации относительно накопления аммиака, среди прочего, как раскрывалось выше. Горизонтальные оси на каждом графике представляют время, которое увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.

До момента t₁ инициируют запуск двигателя, при этом запуск двигателя представляет собой холодный запуск. Таким образом, температура двигателя ниже температуры окружающей среды. То есть, температура первого устройства ИКВ ниже пороговой температуры, и соответствует сравнительно низкой температуре, как показано линиями 712 и 714 соответственно. В процессе холодного запуска температура первого устройства ИКВ увеличивается к пороговой температуре из-за близости первого устройства ИКВ к выпускному коллектору. Хотя это не показано, температура второго устройства ИКВ не увеличивается так быстро, как температура первого устройства ИКВ, поскольку второе устройство ИКВ находится дальше от выпускного коллектора, чем первое устройство ИКВ. Показание NO_x второго датчика сравнительно низкое, как показано линией 706. Показание NO_x второго датчика соответствует значению NO_x на выходе двигателя (в частности, концентрации NO_x во входящем газе). Дополнительно, показание NO_x первого датчика увеличивается к пороговому значению концентрации NO_x, как показано линиями 702 и 704 соответственно. Когда показание NO_x первого датчика выше первого порогового значения NO_x, загруженность NH₃ первого устройства ИКВ ниже первой пороговой загруженности, и есть запрос впрыска. Так, загруженность NH₃ первого устройства ИКВ недостаточна для обработки NO_x до величины, меньшей или равной пороговому значению NO_x первого датчика. Следует понимать, что показание NO_x первого датчика также может служить измерением NH₃, текущего через первое устройство ИКВ из-за перекрестной взаимосвязи показаний датчиков NO_x. Таким образом, показание NO_x первого датчика выше значения NO_x во входящем газе, когда NH₃ просачивается через первое устройство ИКВ. Показание NO_x третьего датчика ниже второго порогового значения концентрации NO_x, как показано линиями 708 и 710 соответственно. Так, второе устройство ИКВ достаточно загружено NH₃ и в достаточной степени обрабатывает выбросы NO_x до величины, меньшей второго порогового значения концентрации NO_x. Таким образом, когда показание NO_x третьего датчика выше второго порогового значения концентрации NO_x, загруженность NH₃ второго устройства ИКВ ниже второй пороговой загруженности, и второе устройство ИКВ запрашивает впрыск. Поскольку ни одно из устройств ИКВ не запрашивает впрыск (в частности, оба выходных показания NO_x ниже соответствующих пороговых значений), давление и величина впрыска равны нулю, и впрыск не производят, как показано линиями 716 и 718 соответственно. Первый, второй и третий датчики активны (в частности, включены), как показано линиями 703, 707 и 709 соответственно.

В момент t1 показание NO_x первого датчика выше первого порогового значения концентрации NO_x, что указывает на то, что загруженность NH₃ первого устройства ИКВ ниже первой пороговой загруженности. В результате впрыск активируют, давление впрыска увеличивают до сравнительно низкого давления, и увеличивают величину впрыска до величины между высокой и низкой. Показание NO_x второго датчика и показание NO_x третьего датчика остаются сравнительно постоянными. Конкретнее, показание третьего датчика NO_x остается ниже второго порогового значения концентрации NO_x. Первая температура ИКВ продолжает увеличиваться в сторону пороговой температуры. Первый, второй и третий датчики деактивируют в ответ на активацию впрыска. Следует понимать, что первый, второй и третий датчики остаются активированными во время впрыска, но осуществляют мониторинг других параметров. Например, во время впрыска датчики могут осуществлять мониторинг температуры отработавших газов вместо значений NO_x.

После момента t1 и до момента t2 впрыск мочевины продолжается. Давление впрыска остается по существу низким. Показание NO_x первого датчика уменьшается к первому пороговому значению концентрации NO_x, что указывает на уменьшающееся значение NO_x на выходе из первого устройства ИКВ. Поскольку давление впрыска сравнительно низкое, показание NO_x второго датчика немного увеличивается, несмотря на то, что величина впрыска находится между высокой и низкой величинами. Это может быть обусловлено небольшим количеством NH₃, текущим к наружной области выпускного канала, в то время как основной поток NH₃ течет к центральному сердечнику первого устройства ИКВ, содержащему тонкое покрытие ИКВ. Другими словами, только небольшая часть впрыска мочевины течет ко второму датчику, причем при впрыске второй датчик может быть подвержен перекрестному влиянию значения NO_x во входящем газе. Показание NO_x третьего датчика может также немного увеличиваться в соответствии с количеством NH₃, пропускаемого вторым датчиком и просачивающегося из первого устройства ИКВ. Однако, этот NH₃ может накапливаться вторым устройством ИКВ и может быть направлен в окружающую среду. Однако, следует понимать, что основная часть впрыснутого NH₃ течет через каталитический участок первого устройства ИКВ и накапливается в нем. Температура первого устройства ИКВ продолжает увеличиваться при увеличении рабочей температуры двигателя. Согласно одному примеру, нагрузка двигателя может увеличиваться в сторону высокой нагрузки двигателя. Таким образом, рабочая последовательность 700 может отображать условия от запуска двигателя до работы двигателя при высоких нагрузках двигателя. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

В момент t2 показание NO_x первого датчика ниже первого порогового значения концентрации NO_x, что указывает на то, что загруженность NH₃ первого устройства ИКВ выше первого порогового значения (в частности, 95% загруженности). Таким образом, первое устройство ИКВ насыщено NH₃ и может в достаточной степени обрабатывать NO_x. В ответ на это впрыск мочевины прекращают, величина впрыска уменьшается до 0, и давление впрыска уменьшается до нуля. Таким образом, показание NO_x второго датчика уменьшается в сторону количества NO_x во входящем газе. Показание NO_x третьего датчика начинает увеличиваться в сторону второго порогового значения концентрации NO_x по мере потребления накопленного NH₃. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

После момента t2 и до момента t3 показание NO_x первого датчика остается по существу постоянным ниже первого порогового значения концентрации NO_x. Показание NO_x второго датчика уменьшается и становится по существу равным концентрации NO_x во входящем газе по мере удаления NH₃ из отработавших газов. Как раскрывалось выше, пороговая продолжительность соответствует продолжительности времени, необходимой для очистки отработавших газов от NH₃. Согласно одному примеру, пороговая продолжительность графически представлена расстоянием между линией t2 и линией 703, линией 705 или линией 707. Как показано, пороговая продолжительность по существу равна для каждого из первого, второго и третьего датчиков. Так, когда первый, второй и третий датчики активированы, показание NO_x второго датчика по существу равно значению NO_x во входящем газе, и NH₃ больше не оказывает влияние на показание второго датчика. Показание NH₃ третьего датчика увеличивается в сторону второго порогового значения концентрации NO_x. Первая температура ИКВ продолжает увеличиваться в сторону пороговой температуры. Впрыск мочевины остается деактивированным.

В момент t3 показание концентрации NO_x третьего датчика выше второго порогового значения концентрации NO_x, что указывает на запрос впрыска для второго устройства ИКВ. Так, загруженность NH₃ второго устройства ИКВ ниже второго порогового значения, a NO_x на выходе из второго устройства ИКВ выше требуемой величины. Величина впрыска находится между высокой и низкой величинами, аналогично впрыску между моментами t1 и t2. Однако, давление впрыска сравнительно высокое, что позволяет добиться распределения впрыска в наружные радиальные зоны выпускного канала. Иначе говоря, высокая скорость мочевины может способствовать движению потока мочевины в наружные области выпускного канала, соответствующие проточным областям первого устройства ИКВ. Так, показание NO_x первого датчика остается по существу постоянным, а показание NO_x второго датчика начинает увеличиваться. Таким образом, обратная связь второго датчика включает в себя сумму NO_x во входящем газе и NH₃ от впрыска, измеряемую как NO_x. Хотя величины впрыска для первого и второго устройств ИКВ показаны по существу равными, следует понимать, что величины впрыска для второго устройства ИКВ могут быть выше, чем величины впрыска для первого устройства ИКВ вследствие того, что второе устройство ИКВ имеет больше покрытия ИКВ, чем первое устройство ИКВ. Температура первого устройства ИКВ продолжает увеличиваться выше пороговой температуры. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

Согласно одному примеру, в момент t3 впрыск могут не подавать в первое устройство ИКВ, поскольку его температура выше пороговой температуры. Другими словами, если первое устройство ИКВ запрашивает впрыск, когда его температура выше пороговой температуры, то впрыск могут не активировать или отрегулировать для направления NH₃ в первое устройство ИКВ. Это обусловлено тем, что первое устройство ИКВ слишком горячее, что может приводить к окислению NH₃.

После момента t3 и до момента t4 давление впрыска остается высоким и в результате этого показание NO_x второго датчика увеличивается в сторону сравнительно высокой величины, а показание NO_x третьего датчика уменьшается в сторону второго порогового значения концентрации NO_x. Показание NO_x первого датчика остается по существу постоянным вследствие того, что основная часть мочевины течет к наружным областям выпускного канала по сравнению с центральной областью, соответствующей каталитической зоне первого устройства ИКВ. В некоторых примерах показание NO_x первого датчика может немного увеличиться при прохождении небольшого количества восстановителя к центральной области выпускного канала. Так, впрыск соответствует впрыску только для второго устройства ИКВ, и величина впрыска остается между высокой и низкой величинами. Температура первого устройства ИКВ остается по существу постоянной. В некоторых примерах впрыск может немного уменьшить температуру первого устройства ИКВ. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

В момент t4 впрыск прекращают, величина впрыска уменьшается до нуля, и давление впрыска уменьшается до нуля в ответ на то, что показание NO_x третьего датчика немного ниже второго порогового значения концентрации NO_x. Таким образом, второе устройство ИКВ в достаточной степени обрабатывает NO_x, а его загруженность NH₃ выше второго порогового значения. Показание NO_x первого датчика остается по существу постоянным и ниже первого порогового значения концентрации NO_x. Температура первого устройства ИКВ остается по существу постоянной. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

После момента t4 и до момента t5, показание NO_x второго датчика уменьшается в сторону концентрации NO_x во входящем газе. Показание NO_x третьего датчика уменьшается до величины, меньшей второго порогового значения концентрации NO_x. Показание NO_x первого устройства датчика остается по существу постоянным. В результате этого, первое и второе устройства ИКВ достаточно насыщены NH₃ и не запрашивают впрыски. Температура первого устройства ИКВ остается по существу постоянной, и инжектор остается деактивированным, в результате чего давление и величина впрыска остаются нулевыми. Первый, второй и третий датчики активируют после пороговой продолжительности.

В момент t5 показание NO_x второго датчика остается по существу постоянным, поскольку инжектор отключен. Показание NO_x первого датчика и показание NO_x третьего датчика начинают увеличиваться в сторону первого и второго пороговых значений концентрации NO_x соответственно, по мере потребления NH₃ вследствие обработки NO_x. Кроме того, температура первого устройства ИКВ начинает уменьшаться в сторону пороговой температуры. Давление и величина впрыска остаются на нулевом уровне. Первый, второй и третий датчики остаются активированными.

После момента t5 и до момента t6 измерения NO_x первого и второго датчиков продолжают увеличиваться. Температура первого устройства ИКВ продолжает уменьшаться в сторону пороговой температуры. Показание NO_x второго датчика остается по существу постоянным. Впрыск остается деактивированным. Давление и величина впрыска остаются на нулевом уровне. Первый, второй и третий датчики остаются активированными.

В момент t6 показание NO_x первого датчика выше первого порогового значения концентрации NO_x, а показание NO_x третьего датчика выше второго порогового значения концентрации NO_x. Показание NO_x второго датчика по существу постоянно. Дополнительно, температура первого устройства ИКВ по существу равна пороговой температуре. В результате этого инжектор включают, и давление впрыска равно среднему давлению между высоким и низким давлениями. За счет этого регулируют параметры работы двигателя и давление впрыска для рассеивания впрыска в наружные области выпускного канала по существу равномерно. Величину впрыска увеличивают до сравнительно высокой величины в ответ на запрос обоих устройств на впрыск. Согласно одному примеру, эта высокая величина вдвое выше величины, находящейся между высокой и низкой величинами, показанной между моментами t1 и t2 и между моментами t3 и t4. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

После момента t6 и до момента t7 показания концентрации NO_x первого и третьего датчиков увеличиваются в сторону эффективностей первого и второго устройств ИКВ соответственно при прохождении мочевины в первое и второе устройства ИКВ. Показание NO_x второго датчика увеличивается в сторону величины между сравнительно высокой и низкой. Однако, концентрация NO_x, определяемая между моментами t6 и t7 вторым датчиком, ниже величины, определенной между моментами t3 и t4. Это обусловлено тем, что впрыск настроен на поток в оба устройства - первое и второе устройства ИКВ, в то время как впрыск между t3 и t4 настроен на поток в основном во второе устройство ИКВ. Температура первого устройства ИКВ продолжает уменьшаться и находится ниже пороговой температуры. Давление впрыска остается на уровне среднего давления, а величина впрыска остается сравнительно высокой. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

В некоторых примерах давление впрыска может быть отрегулировано во время впрыска на основе обратной связи от одного или более из первого, второго и третьего датчиков. Например, первое устройство ИКВ может запрашивать больше мочевины, чем второе устройство ИКВ, если разность между показанием NO_x первого датчика и первым устройством ИКВ при потреблении NH₃ из-за обработки NO_x выше разности между показанием NO_x третьего датчика и вторым устройством ИКВ при потреблении NH₃ из-за обработки NO_x. Альтернативно, показание NO_x второго датчика может указывать на рассеивание впрыска в выпускном канале, причем параметры впрыска могут быть отрегулированы для соответствия требуемому рассеиванию впрыска.

В момент t7 показания NO_x первого и третьего датчиков ниже первого и второго пороговых значений концентрации NO_x соответственно. Таким образом, впрыск прекращают, величина впрыска уменьшается до нуля, и давление впрыска уменьшается до нуля. Показание NO_x второго датчика остается между высоким и низким уровнями. Температура первого устройства ИКВ продолжает уменьшаться. Первый, второй и третий датчики деактивированы.

После момента t7 показание NO_x первого датчика уменьшается ниже первого порогового значения концентрации NO_x. Аналогичным образом, показание NO_x третьего датчика уменьшается ниже второго порогового значения концентрации NO_x. Показание NO_x второго датчика уменьшается в сторону значения NO_x во входящем газе и по существу равно значению NO_x во входящем газе после пороговой продолжительности. Впрыск остается деактивированным, величина впрыска остается нулевой, и давление впрыска остается нулевым. Первый, второй и третий датчики активируют после пороговой продолжительности. Таким образом, пороговая продолжительность после момента t7 длинее, чем пороговая продолжительность после моментов t2 и t4. Это может быть обусловлено тем, что величина впрыска между t6 и t7 выше величины впрыска для предыдущих впрысков. Дополнительно или альтернативно, пороговая продолжительность может быть отрегулирована на основе одного или более из следующих параметров: массовый расход отработавших газов, расход РОГ и т.п. В некоторых примерах пороговая продолжительность представляет собой фиксированную продолжительность времени.

Обратимся к фиг. 8, на которой показана рабочая последовательность 800, иллюстрирующая примерные результаты для системы выпуска отработавших газов, содержащей два устройства ИКВ, последовательно расположенные по ходу выпускного канала. Согласно одному примеру, рабочая последовательность 800 иллюстрирует примерные результаты для системы 500 выпуска отработавших газов по фиг. 5, которая работает согласно способам, раскрытым на фиг. 4. Конкретнее, рабочая последовательность 800 графически представляет диагностическую программу, включающую функциональный БД мониторинг и пороговый БД мониторинг, раскрытые на фиг. 4. График 810 представляет активность инжектора, линия 820 представляет измерение NO_x первого датчика, линия 822 представляет концентрацию NO_x во входящем газе, линия 830 представляет измерение NO_x третьего датчика, линия 832 представляет пороговое выходное значение NO_x, линия 840 представляет активность индикаторной лампы, а линия 850 представляет, запущена ли диагностика. Диагностика может включать в себя функциональный БД мониторинг для первого устройства ИКВ и пороговый БД мониторинг для второго устройства ИКВ. Горизонтальные оси на каждом графике представляют время, которое увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.

До момента t1 инжектор включен (показано линией 810), и условия инжектора изменены для направления к первому устройству ИКВ большего количества мочевины, чем ко второму устройству ИКВ. Таким образом, показание NO_x первого датчика (показанное линией 820) увеличивается выше значения NO_x во входящем газе при измерении NO_x и NH₃ первым датчиком. Измерение NO_x третьего датчика (показанное линией 830) также увеличивается, однако на меньшую величину. Это может быть обусловлено тем, что большая часть NH₃ из впрыска накапливается на первом устройстве ИКВ. Индикаторная лампа выключена (показано линией 840), и диагностика не запущена (показано линией 850). Как раскрывалось выше, диагностика может не быть активирована во время впрыска из-за перекрестной взаимосвязи показаний первого и третьего датчиков.

В момент t1 впрыск деактивируют. Как раскрывалось выше, впрыск для первого устройства ИКВ деактивируют в ответ на то, что загруженность NH₃ первого устройства ИКВ становиться выше или равной первой пороговой загруженности. Это определяют посредством измерения того, что значение NO_x на выходе из первого устройства ИКВ ниже первого порогового значения концентрации NO_x. Значения NO_x первого и третьего датчиков начинают уменьшаться. Индикаторная лампа остается выключенной, и диагностика неактивна.

После момента t1 и до момента t2 впрыск выключен, а показание NO_x первого датчика уменьшается до сравнительно низкой величины. Показание NO_x третьего датчика остается сравнительно низким. Диагностика не активирована, поскольку пороговая продолжительность не прошла. Пороговая продолжительность показана двойной стрелкой 802, расположенной между t1 и t2. Индикаторная лампа отключена.

В момент t2 инициируют диагностику, и оба мониторинга - функциональный БД мониторинг и пороговый БД мониторинг - выполняют одновременно. Значения NO_x первого датчика и третьего датчика сравнительно низкие. Индикаторная лампа отключена.

После момента t2 и до момента t3 показание NO_x первого датчика сравнивают со значением функционального БД мониторинга. Согласно одному примеру, значение функционального БД мониторинга по существу равно значению NO_x во входящем газе (показано линией 822). Первое устройство ИКВ проваливает функциональный БД мониторинг, если показание NO_x первого датчика по существу равно значению NO_x во входящем газе. Как показано, показание NO_x первого датчика ниже значения NO_x во входящем газе, и первое устройство ИКВ успешно проходит функциональный БД мониторинг, что указывает на то, что первое устройство ИКВ каталитически активно. Дополнительно, показание NO_x третьего датчика сравнивают со значением порогового БД мониторинга. Согласно одному примеру, значение порогового БД мониторинга по существу равно процентному значению показания NO_x первого датчика. В одном примере процентное значение равно 20%. Таким образом, если второе устройство ИКВ обрабатывает менее 80% NO_x, текущих во второе устройство ИКВ, то второе устройство ИКВ проваливает пороговый БД мониторинг. Как показано, показание NO_x третьего датчика ниже значения порогового БД мониторинга (показанного линией 832), и второе устройство ИКВ успешно проходит пороговый БД мониторинг. Таким образом, индикаторная лампа остается выключенной, и ни первое, ни второе устройства ИКВ не деградированы. Впрыск остается выключенным.

В момент t3 диагностику деактивируют. Значения NO_x первого и второго датчиков увеличиваются по мере увеличения накопления NH₃ на первом и втором устройствах ИКВ. Впрыск активируют в ответ на запрос впрыска вторым устройством ИКВ. Индикаторная лампа отключена.

После момента t3 и до момента t4 переходят к впрыску восстановителя при условиях впрыска, настроенных на поток основной части впрыска во второе устройство ИКВ. Таким образом, показание NO_x третьего датчика увеличивается выше значения функционального БД мониторинга, поскольку третий датчик измеряет NO_x и NH₃. Показание NO_x первого датчика немного увеличивается во время впрыска. Однако, показание NO_x первого датчика не увеличивается так, как увеличивается показание NO_x третьего датчика, поскольку основная часть NH₃ течет во второе устройство ИКВ. Индикаторная лампа остается выключенной.

В момент t4 инжектор деактивируют, и начинается пороговая продолжительность (показано двойной стрелкой 804). Показание NO_x первого датчика и показание NO_{x третьего датчика начинают уменьшаться. Диагностика остается выключенной, и индикаторная лампа отключена.}

После момента t4 и до момента t5 пороговая продолжительность продолжается. Пороговая продолжительность после впрыска для второго устройства ИКВ длиннее, чем пороговая продолжительность после впрыска для первого устройства ИКВ. Это так, поскольку большее количество восстановителя впрыскивается в канал отработавших газов для второго устройства ИКВ по сравнению с первым устройством ИКВ. Больше восстановителя впрыскивается, поскольку второе устройство ИКВ больше, чем первое устройство ИКВ, и полностью покрыто и, таким образом, способно накапливать больше NH₃. Значения NO_x первого и третьего датчиков уменьшаются во время пороговой продолжительности при уменьшении концентрации NH₃ в отработавших газах. Индикаторная лампа отключена, и диагностика деактивирована.

В момент t5 пороговая продолжительность завершается, и диагностику активируют. Значения NO_x первого и третьего датчиков больше не уменьшаются и по существу равны концентрации NO_x в потоке отработавших газов. Индикаторная лампа и впрыск остаются деактивированными.

После момента t5 и до момента t6 диагностика продолжается, и показание NO_x первого датчика сравнивают со значением функционального БД мониторинга. Показание NO_x первого датчика ниже, чем значение функционального БД мониторинга, и первое устройство ИКВ успешно проходит функциональный БД мониторинг. Таким образом, показание NO_x первого датчика имеет первую пороговую величину каталитической активности. Показание NO_x третьего датчика сравнивают со значением порогового БД мониторинга. Показание NO_x третьего датчика превышает значение порогового БД мониторинга, поэтому второе устройство ИКВ проваливает пороговый БД мониторинг. В связи с этим, второе устройство ИКВ имеет величину каталитической активности, меньшую второй пороговой величины. Согласно одному примеру, второе устройство ИКВ неспособно накапливать достаточное количество NH₃. Так, второе устройство ИКВ выбрасывает NO_x в количестве, большем, чем значение порогового БД мониторинга.

В момент t6 индикаторную лампу активируют, уведомляя водителя транспортного средства о необходимости технического обслуживания. В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, условия работы двигателя регулируют для уменьшения количества NO_x на выходе. Согласно одному примеру, регулировки включают в себя увеличение потока РОГ и увеличение впрысков воды в цилиндр. Диагностику деактивируют. Впрыск остается деактивированным. Значения NO_x первого и третьего датчиков продолжают увеличиваться.

После момента t6 индикаторная лампа остается активированной до тех пор, пока второе устройство ИКВ не пройдет успешно пороговый БД мониторинг. Первое и третье значения NO_x продолжают увеличиваться. Впрыск отключен, и диагностика отключена.

Таким образом, первое устройство ИКВ расположено выше по потоку от второго устройства ИКВ в выпускном канале при отсутствии перепускных каналов и/или клапанов, расположенных между ними. Инжектор восстановителя размещен выше по потоку от первого устройства ИКВ и расположен с возможностью впрыска восстановителя выше по потоку от первого устройства ИКВ. Давление впрыска может быть отрегулировано в зависимости от покрытия первого устройства ИКВ. Это давление также регулируют в зависимости от потребности в восстановителе первого и второго устройств ИКВ, причем потребность в восстановителе определяют на основе обратной связи от датчиков, расположенных непосредственно ниже по потоку от первого и второго устройств ИКВ. Согласно одному примеру, первый и второй датчики расположены ниже по потоку от первого устройства ИКВ, а третий датчик расположен ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Технический результат размещения двух датчиков непосредственно ниже по потоку от первого устройства ИКВ состоит в измерении отработавших газов непосредственно ниже по потоку от каталитической области первого устройства ИКВ посредством первого датчика и в измерении отработавших газов непосредственно ниже по потоку от проточной области второго устройства ИКВ. Датчики могут обеспечивать обратную связь о потоке восстановителя через первое и второе устройства ИКВ.

Способ для обработки отработавших газов содержит шаги, на которых регулируют давление инжектора восстановителя, расположенного выше по потоку от первого устройства ИКВ в выпускном канале, причем давление изменяет распределение восстановителя в выпускном канале, в зависимости от температуры ИКВ, причем второе устройство ИКВ расположено ниже по потоку от первого устройства ИКВ. Первый пример способа дополнительно включает в себя то, что регулирование дополнительно зависит от параметров работы двигателя, просачивания оксидов азота (NO_x) и температуры устройства ИКВ. Второй пример способа, опционально включающий в себя первый пример, дополнительно включает в себя то, что давление инжектора восстановителя высокое, когда температура ИКВ первого устройства ИКВ выше пороговой температуры ИКВ. Третий пример способа, опционально включающий в себя первый и/или второй примеры, дополнительно включает в себя то, что первое устройство ИКВ содержит множество каталитических областей, на которых нанесено тонкое покрытие ИКВ, содержащее каталитические элементы, выполненные с возможностью накапливания восстановителя. Четвертый пример способа, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по третий, дополнительно включает в себя то, что первое устройство ИКВ содержит по меньшей мере одну проточную область без тонкого покрытия ИКВ, через которую легко проходит восстановитель. Пятый пример способа, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по четвертый, дополнительно включает в себя то, что первое устройство ИКВ дополнительно содержит первый датчик, осуществляющий мониторинг отработавших газов, выходящих из центра первого устройства ИКВ, и второй датчик, осуществляющий мониторинг отработавших газов, выходящих из наружной области первого устройства ИКВ, соответствующей проточной области. Шестой пример способа, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по пятый, дополнительно включает в себя то, что второе устройство ИКВ полностью покрыто тонким покрытием ИКВ, и причем второе устройство ИКВ больше первого устройства ИКВ.

Система выпуска отработавших газов содержит выпускной канал, первое и второе устройства ИКВ, расположенные последовательно по ходу выпускного канала, причем первое устройство ИКВ находится выше по потоку от второго устройства ИКВ относительно направления потока отработавших газов, инжектор восстановителя, расположенный выше по потоку от первого устройства ИКВ; и контроллер, хранящий инструкции в долговременной памяти, выполненный с возможностью, при выполнении указанных инструкций, регулирования давления впрыска и параметров работы двигателя в ответ на то, что концентрация NO_x ниже по потоку от первого или второго устройств ИКВ ниже пороговой концентрации NO_x. Первый пример системы выпуска отработавших газов дополнительно включает в себя то, что первое устройство ИКВ содержит первый датчик для измерения первой концентрации NO_x, второе устройство ИКВ содержит второй датчик для измерения второй концентрации NO_x, и при этом предусмотрена возможность сравнения первой и второй концентраций NO_x с первым и вторым пороговыми значениями концентрации NO_x, соответственно. Второй пример системы выпуска отработавших газов, опционально включающий в себя первый пример, дополнительно включает в себя то, что первый датчик проходит до центральной оси выпускного канала и выполнен с возможностью измерения отработавших газов непосредственно ниже по потоку от каталитической области первого устройства ИКВ. Третий пример системы выпуска отработавших газов, опционально включающий в себя первый и/или второй примеры, дополнительно включает в себя то, что контроллер дополнительно содержит инструкции для инициирования диагностической программы по завершению пороговой продолжительности после впрыска. Четвертый пример системы выпуска отработавших газов, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по третий, дополнительно включает в себя то, что диагностическая программа содержит функциональный бортовой диагностический мониторинг и пороговый бортовой диагностический мониторинг, причем функциональный бортовой диагностический мониторинг основан на том, что первое устройство ИКВ имеет первую пороговую величину каталитической активности, а пороговый бортовой диагностический мониторинг основан на том, что второе устройство ИКВ имеет вторую пороговую величину каталитической активности, причем вторая пороговая величина каталитической активности выше первой величины каталитической активности. Пятый пример системы выпуска отработавших газов, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по четвертый, дополнительно включает в себя то, что первое устройство ИКВ содержит проточные области, отделенные по текучей среде от участков первого устройства ИКВ, покрытых тонким покрытием ИКВ, причем второе устройство ИКВ полностью покрыто тонким покрытием ИКВ и не содержит проточных областей. Шестой пример системы выпуска отработавших газов, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по пятый, дополнительно включает в себя то, что инжектор восстановителя представляет собой инжектор мочевины, расположенный с возможностью впрыска мочевины в выпускной канал выше по потоку от первого устройства ИКВ. Седьмой пример системы выпуска отработавших газов, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по шестой, дополнительно включает в себя то, что первое устройство ИКВ расположено вблизи выпускного коллектора.

Способ содержит шаги, на которых пропускают отработавшие газы двигателя последовательно через первое и второе устройства ИКВ, причем первое устройство ИКВ содержит проточную область с меньшим каталитическим покрытием, с помощью первого и второго датчиков NO_x, в общем продольном канале, расположенном между устройствами ИКВ, но в различных радиальных положениях относительно центральной продольной оси указанного канала, проводят измерения и регулируют давление или величину впрыска восстановителя в ответ на измерения первого и второго датчиков NO_x. Первый пример способа дополнительно включает в себя то, что первый датчик расположен ближе к центральной продольной оси, чем второй датчик, причем центральная область первого устройства ИКВ имеет покрытие, а наружная область первого устройства ИКВ не имеет покрытие, и причем третий датчик радиально отстоит от центральной продольной оси ниже по потоку от второго устройства ИКВ. Второй пример способа, опционально включающий в себя первый пример, дополнительно включает в себя то, что первый датчик и второй датчик регулируют на основе параметров работы двигателя и впрыска, причем первый и второй датчики переключают между мониторингом NO_x и мониторингом температур отработавших газов. Третий пример способа, опционально включающий в себя первый и/или второй примеры, дополнительно включает в себя то, что при повышенном давлении впрыска первый датчик измеряет NO_x, а второй датчик измеряет температуры отработавших газов, при пониженном давлении впрыска первый датчик измеряет температуры, а второй датчик измеряет NO_x, а при среднем давлении впрыска первый и второй датчики измеряют NO_x. Четвертый пример способа, опционально включающий в себя один или более из примеров с первого по третий, дополнительно включает в себя третий датчик ниже по потоку от второго устройства ИКВ, причем третий датчик выполнен с возможностью осуществления мониторинга NO_x и температур отработавших газов.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным оснащением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрываемые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрываемые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах выпуска отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Способ обработки отработавших газов заключается в том, что регулируют исполнительный механизм инжектора (270) восстановителя для регулирования давления инжектора (270) восстановителя, расположенного выше по потоку от первого устройства (210) избирательного каталитического восстановления (ИКВ) в выпускном канале (202). Давление инжектора (270) восстановителя изменяет распределение восстановителя в выпускном канале (202), в зависимости от измеренной температуры избирательного каталитического восстановления. Второе устройство (220) избирательного каталитического восстановления расположено ниже по потоку от первого устройства (210) избирательного каталитического восстановления. Первое устройство (210) избирательного каталитического восстановления содержит по меньшей мере одну проточную область, через которую легко проходит восстановитель без тонкого покрытия избирательного каталитического восстановления. Раскрыты вариант способа обработки отработавших газов и система выпуска отработавших газов. Технический результат заключается в снижении или предотвращении осаждения восстановителя потоком отработавших газов, несущих восстановитель. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ обработки отработавших газов, в котором:

регулируют исполнительный механизм инжектора восстановителя для регулирования давления инжектора восстановителя, расположенного выше по потоку от первого устройства избирательного каталитического восстановления (ИКВ) в выпускном канале, причем давление изменяет распределение восстановителя в выпускном канале, в зависимости от измеренной температуры избирательного каталитического восстановления, причем второе устройство избирательного каталитического восстановления расположено ниже по потоку от первого устройства избирательного каталитического восстановления, причем первое устройство избирательного каталитического восстановления содержит по меньшей мере одну проточную область без тонкого покрытия избирательного каталитического восстановления, через которую легко проходит восстановитель.

2. Способ по п. 1, в котором регулирование дополнительно зависит от параметров работы двигателя, просачивания оксидов азота (NO_x) и температуры второго устройства ИКВ.

3. Способ по п. 1, в котором указанное давление инжектора восстановителя высокое, когда измеренная температура ИКВ первого устройства ИКВ выше пороговой температуры ИКВ.

4. Способ по п. 1, в котором первое устройство ИКВ содержит множество каталитических областей, на которых нанесено тонкое покрытие ИКВ, содержащее каталитические элементы, выполненные с возможностью накапливания восстановителя.

5. Способ по п. 1, в котором первое устройство ИКВ дополнительно содержит первый датчик, осуществляющий мониторинг отработавших газов, выходящих из центра первого устройства ИКВ, и второй датчик, осуществляющий мониторинг отработавших газов, выходящих из наружной области первого устройства ИКВ, соответствующей указанной проточной области.

6. Способ по п. 1, в котором второе устройство ИКВ полностью покрыто тонким покрытием ИКВ, и причем второе устройство ИКВ больше первого устройства ИКВ.

7. Система выпуска отработавших газов, содержащая:

выпускной канал;

первое и второе устройства избирательного каталитического восстановления (ИКВ), последовательно расположенные по ходу выпускного канала, причем первое устройство избирательного каталитического восстановления расположено выше по потоку от второго устройства избирательного каталитического восстановления относительно направления потока отработавших газов, причем первое устройство избирательного каталитического восстановления содержит проточные области, отделенные по текучей среде от участков первого устройства избирательного каталитического восстановления, покрытых тонким покрытием избирательного каталитического восстановления, причем второе устройство избирательного каталитического восстановления полностью покрыто тонким покрытием избирательного каталитического восстановления и не содержит проточных областей;

инжектор восстановителя, расположенный выше по потоку от первого устройства избирательного каталитического восстановления; и

контроллер, хранящий инструкции в долговременной памяти, выполненный с возможностью при выполнении указанных инструкций:

регулирования давления впрыска и параметров работы двигателя в ответ на то, что концентрация оксидов азота (NO_x) ниже по потоку от первого или второго устройств избирательного каталитического восстановления ниже пороговой концентрации оксидов азота (NO_x).

8. Система выпуска отработавших газов по п. 7, в которой первое устройство ИКВ содержит первый датчик для измерения первой концентрации NO_x, второе устройство ИКВ содержит второй датчик для измерения второй концентрации NO_x, и при этом предусмотрена возможность сравнения первой и второй концентраций NO_x с первым и вторым пороговыми значениями концентрации NO_x соответственно.

9. Система выпуска отработавших газов по п. 8, в которой первый датчик проходит до центральной оси выпускного канала и выполнен с возможностью измерения отработавших газов непосредственно ниже по потоку от каталитической области первого устройства ИКВ.

10. Система выпуска отработавших газов по п. 7, в которой указанный контроллер дополнительно содержит инструкции для инициирования диагностической программы по завершению пороговой продолжительности после впрыска.

11. Система выпуска отработавших газов по п. 10, в которой диагностическая программа содержит функциональный бортовой диагностический мониторинг и пороговый бортовой диагностический мониторинг, причем функциональный бортовой диагностический мониторинг основан на том, что первое устройство ИКВ имеет первую пороговую величину каталитической активности, и причем пороговый бортовой диагностический мониторинг основан на том, что второе устройство ИКВ имеет вторую пороговую величину каталитической активности, причем вторая пороговая величина каталитической активности выше первой пороговой величины каталитической активности.

12. Система выпуска отработавших газов по п. 7, в которой указанный инжектор восстановителя представляет собой инжектор мочевины, расположенный с возможностью впрыска мочевины в указанный выпускной канал выше по потоку от первого устройства ИКВ.

13. Система выпуска отработавших газов по п. 7, в которой первое устройство ИКВ расположено вблизи выпускного коллектора.

14. Способ обработки отработавших газов, в котором:

пропускают отработавшие газы двигателя последовательно через первое и второе устройства избирательного каталитического восстановления (ИКВ), причем первое устройство избирательного каталитического восстановления содержит проточную область с меньшим каталитическим покрытием;

с помощью первого и второго датчиков оксидов азота (NO_x) проводят измерения концентрации оксидов азота (NO_x) на участке в общем продольном канале между устройствами избирательного каталитического восстановления, но в различных радиальных положениях относительно центральной продольной оси указанного канала; и

регулируют исполнительный механизм инжектора восстановителя для регулирования давления или величины впрыска восстановителя в ответ на концентрацию оксидов азота (NO_x), измеренную с помощью первого и второго датчиков оксидов азота (NO_x), причем первый датчик оксидов азота (NO_x) проходит до центральной оси канала и выполнен с возможностью измерения отработавших газов непосредственно ниже по потоку от каталитической области первого устройства избирательного каталитического восстановления.

15. Способ по п. 14, в котором первый датчик расположен ближе к центральной продольной оси, чем второй датчик, причем центральная область первого устройства ИКВ имеет покрытие, а наружная область первого устройства ИКВ не имеет покрытие, причем некоторый третий датчик радиально отстоит от центральной продольной оси ниже по потоку от второго устройства ИКВ.

16. Способ по п. 14, в котором первый датчик и второй датчик регулируют на основе параметров работы двигателя и впрыска, причем первый и второй датчики переключают между мониторингом NO_x и мониторингом температур отработавших газов.

17. Способ по п. 14, в котором дополнительно при повышенном давлении впрыска первый датчик измеряет NO_x, а второй датчик измеряет температуры отработавших газов, при пониженном давлении впрыска первый датчик измеряет температуры, а второй датчик измеряет NO_x, а при среднем давлении впрыска первый и второй датчики измеряют NO_x.

18. Способ по п. 17, в котором третий датчик выполнен с возможностью осуществления мониторинга NO_x и температур отработавших газов.