CN100529348C - 处理从发动机排出的废气的废气处理系统和其监测方法 - Google Patents
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Abstract
处理从发动机排出的废气的废气处理系统和监测处理发动机的废气的一个配量系统的工作的方法,处理发动机废气系统具有接收从发动机排出的废气的催化剂,方法包括监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度;监测该配量系统的下游和催化剂上游的废气的下游温度,和喷射配量剂。一个控制组件根据喷射的配量剂的量,确定温度差阈值,并根据所述上游温度和所述下游温度来计算温度差。该控制组件还可根据该温度差和该温度差阈值,评估该配量系统的工作。
Description
技术领域
本发明涉及机动车排气系统,尤其涉及处理发动机的废气。
背景技术
发动机工作包括燃烧过程和排气过程。在燃烧过程中,空气/燃料混合物在气缸内燃烧,以驱动活塞(没有示出)。作为空气和燃料燃烧的结果,车辆发动机产生废气。在排气过程中,废气从气缸放出,进入排气系统中。废气包含一氧化二氮(NOx)和一氧化碳(CO),这些气体要在从车辆排出废气前处理。
为了减少废气中的排放(例如NOx)的量,使用一种废气处理系统。一个控制组件监测发动机工作和排放值,并且一个配量系统将还原剂喷射在催化剂上游的废气中。要处理的废气与该催化剂反应,并产生减小排放值的化学反应。
该配量系统包括一个配量剂供给源和一个喷射器。为了有效地处理废气,必要输送与排放值相应的适当量的配量剂。有故障的喷射器或配量剂供给源不充分造成适当处理废气的配量剂的量不合适。因此,希望监测该配量系统和确定它是否正确工作。
发明发明
因此,本发明提供一种处理从发动机排出的废气的废气处理系统。该废气处理系统包括一个接收从发动机排出的废气的催化剂;一个监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度的上游温度传感器;一个监测在所述配量系统下游和催化剂上游的废气下游温度的下游传感器和一个有选择地将配量剂喷射至废气中的配量系统。一个控制组件根据该配量剂的量,确定温度差的阈值,并且根据上游温度和下游温度,计算废气的温度差。该控制组件还根据该温度差和该温度差阈值,评估该配量系统的工作。
在一个要点中,该废气处理系统还包括监测废气的NOx值的一个NOx传感器。根据该NOx值,可确定喷入废气中的配量剂的量。
在另一个要点中,该控制组件确定该发动机是否在稳态下工作。当该发动机在稳态下工作时,喷射一个预先确定量的配量剂。
在另一个要点中,该温度差阈值为由上温度差和下温度差确定的一个阈值范围。
在再一个要点中,当该温度差在该阈值范围内时,该控制组件指示该配量系统的PASS状态;而当该温度差在该阈值范围外时,指示该配量系的FAIL状态。该温度差根据该下游温度确定。
在又一个要点中,一个上游温度传感器监测该配量系统的上游废气的上游温度。
在再一个要点中,根据该上游温度和下游温度,确定该温度差。
另外,本发明也提出一种监测用于处理发动机废气系统的配量系统的工作的方法,处理发动机废气系统具有接收从发动机排出的废气的催化剂,方法包括:
监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度;
监测在所述配量系统下游和催化剂上游的所述废气的下游温度;
将配量剂喷入所述废气中;
根据所述配量剂的量,确定温度差阈值;
根据所述上游温度和所述下游温度,计算所述废气的温度差;和
根据所述温度差和所述温度差阈值,评估所述配量系统的工作。
本发发明还提出一种监测用于处理发动机废气系统的配量系统的工作的方法,处理发动机废气系统具有接收从发动机排出的废气的催化剂,所述方法包括:
监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度;
监测在所述配量系统下游和催化剂上游的所述废气的下游温度;
将配量剂喷入所述废气中;
根据所述配量剂的量,确定温度差阈值;
根据所述上游温度和所述下游温度,计算所述废气的温度差;
根据所述温度差和所述温度差阈值,产生PASS状态和FAIL状态中的一种状态;和
根据所述的PASS状态和所述的FAIL状态,确定所述配量系统是否有故障。
本发明的其他应用领域,从下面的详细说明中将会清楚。应当了解,表示本发明的优选实施例的详细说明和具体例子只是为了说明,不是对本发明范围的限制。
附图说明
从详细说明和附图,将可以更充分地了解本发明。其中:
图1为根据本发明的一个发动机系统的功能方框图,该系统包括一个在废气从发动机的气缸排出之前,将配量剂喷射在废气中的配量系统;
图2为根据本发明的另一个发动机系统的功能方框图,该系统包括在废气达到催化剂之前,将配量剂喷射在废气中的一个配量系统;
图3为根据本发明的再一个发动机系统的功能方框图,该系统包括在废气达到第二催化剂之前,将配量剂喷射在废气中的一个配量系统;
图4为表示由根据本发明的一个非侵入式(non-intrusive)废气处理诊断法执行的步骤的流程图;
图5为表示根据本发明的,在车辆稳态工作过程中,废气处理系统的步骤的流程图。
具体实施方式
优选实施例的下述说明的性质只是示例性的,不是要限制本发明,限制其应用或使用。为了清楚起见,在图中,相同的代号用于表示相同的零件。这里所用的术语“组件”是指一个特定的应用集成电路(ASIC),一个电子电路,一个处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器,一个综合的逻辑电路或其他提供所述的功能的适当的组成部分。
图1中示意性表示一个发动机系统10。该发动机系统10包括一台发动机12,一个排气系统14和一个配量系统16。该发动机12包括一个气缸18,一个入口支管20,一个支管绝对压力(MAP)传感器22和一个发动机速度传感器24。空气通过该入口支管20流入该发动机12,并在该气缸18中与燃料燃烧,驱动活塞(没有示出)。虽然只表示了一个气缸18,但该发动机12可以包括另外的气缸18。例如,发动机可以具有2,3,4,5,6,8,10,12和16个气缸。
作为燃烧过程的结果,在气缸18内产生废气。该排气系统14提供通向大气的一条通道,在排出至大气之前,可通过该通道处理废气。该排气系统14包括一个排气支管和催化剂29。该排气支管将从该气缸排出的废气引向催化剂29。在该催化剂内处理废气,以减少其排放。
一个温度传感器26放在该气缸18的下游,和一个废气传感器28放在催化剂29的上游。该温度传感器26响应从发动机12排出的废气的温度,并根据该温度产生一个温度信号。该废气传感器28响应废气的排放值(例如,NOx值),并根据该值产生一个排放信号。
该配量系统16包括一个配量剂供给源30和一个配量喷射器32。该配量系统16有选择地将配量剂喷入废气中。该配量剂与废气混合,并且当废气/配量剂混合物暴露在催化剂29中时,进一步减小该排放值。在图1的结构中,该配量喷射器32为燃料喷射器,该配量剂为燃料。更具体地说,该配量喷射器32在燃烧过程后,有选择地将一定量的配量剂喷射至该气缸18内的废气中。废气/配量剂混合物从该气缸,并通过该排气系统14排出。
根据本发明,一个控制组件34调节该发动机系统10的工作和监测该配量系统16的工作。该控制组件34从该温度传感器26接收温度信号,和从该废气传感器28接收排放(例如NOx)信号。该控制组件34确定喷入废气中的配量剂的量,和根据该温度信号,监测废气温度的改变。如下面更详细地说明那样,该控制组件34根据喷射的配量剂的量和废气温度的改变,监测该配量系统16的工作。
图2示例性地表示另一个发动机系统10’。该发动机系统10’与上面详细说明的发动机系统10相似。因此,利用相同的代号表示相同的零件。该发动机系统10’包括发动机12,一个排气系统14’和一个配量系统16’。
该排气系统14’包括柴油机氧化催化剂(DOC)36,一个上游温度传感器38,一个下游温度传感器26’和一个排放传感器28’。该排气系统14’还包括一个最好为选择性的还原催化剂(SCR)的催化剂40。该DOC36与废气反应,以减小废气的排放值。如下面所述,该上游温度传感器38,在喷射该配量剂之前,监测废气的温度。该下游温度传感器26’安置在该配量系统16’的下游,最好在该配量系统16’形成的喷雾烟柱内。如下面所述,该下游温度传感器26’,监测在喷射该配量剂后的废气温度。该排气传感器28’响应废气的排放(例如NOx)的值。虽然表示的该废气处理系统10’包括一个上游温度传感器38和一个下游温度传感器26,但如以下更详细地所述那样,只使用该下游温度传感器26’,可以进行本发明的废气处理诊断。
该配量系统16’包括一个配量剂供给源30’和一个喷射器32’。该配量系统16’有选择地将配量剂喷射至废气中。当废气/配量剂的混合物暴露在催化剂40中时,该配量剂与废气混合,进一步使该排放还原。在图2的结构中,该配量剂最好为尿素,它可与废气混合,并在催化剂40中处理。
根据本发明,一个控制组件34调节该发动机系统10”的工作和监测该配量系统16”的工作。该控制组件34从温度传感器26’,38接收温度信号,并从该废气传感器28’接收排放(例如NOx)信号。在使用一个温度传感器的情况下,该控制组件34从该温度传感器26’接收温度信号。该控制组件34确定喷射至废气中的配量剂的量,并根据该温度信号,监测废气温度的改变。如下面更详细地所述那样,该控制组件34根据该喷射的配量剂和废气温度的改变,监测该配量系统16’的工作。
图3示意性地表示废气处理系统10”的再一个结构。该废气处理系统10”包括一个发动机12,一个排气系统14”和一个配量系统16”。
该排气系统14”包括第一催化剂36”和最好为柴油机氧化催化剂(DOC)的第二催化剂42,与一个受催化作用的柴油机颗粒过滤器(CDPF)44。在废气到达大气之前,该CDPF44收集废气烟灰。该CDPF44有选择地被恢复,从而烧掉该烟灰,使CDPF44清洁。该排气系统14”还包括最好为选择性还原催化剂(SCR)的催化剂40”。该第一催化剂36”和第二催化剂42与废气反应,以减小该排放值。一个废气传感器28”响应在进入该催化剂40”之前,废气的排放(例如NOx)值。
该配量系统16”包括第一配量子系统16a和第二配量子系统16b。该第一配量子系统16a包括第一配量剂供给源30a和一个配量喷射器32a。该第二配量子系统16b包括一个配量剂供给源30b和一个喷射器32b。该第一配量子系统16a有选择地将配量剂(例如尿素)喷入废气中。该第二配量子系统16b有选择地将配量剂(例如,燃料)喷入废气中,以被恢复该CDPF44。
一个温度传感器50安置在该配量喷射器32a的下游,最好是该配量喷射器32a形成的喷雾烟柱内。一个温度传感器38”监测在该配量喷射器32b上游的废气的温度。一个温度传感器26”监测在该配量喷射器32b下游的废气温度,并且最好放在该配量喷射器32b形成的喷雾烟柱内。另外,该温度传感器26”监测在DOC上该配量剂燃烧造成的温度改变。虽然,该第一配量子系统16a带有一个温度传感器50,在该配量喷射器32a的上游,可以安置另一个温度传感器。同样,虽然第二配量子系统16b带有多个温度传感器26”,38”。但也可以使用一个下游的温度传感器26”。
根据本发明,该控制组件34调节该发动机系统10”的工作和监测该配量系统16”的工作。该控制组件34从温度传感器26”,38”,50接收温度信号,并且从废气传感器28”接收排放(例如NOx)信号。在使用一个温度传感器的情况下,该控制组件34从温度传感器28”,50接收温度信号。对于每一个配量子系统16a,16b,该控制组件34确定喷入废气中的配量剂的量。该控制组件34根据温度信号监测废气温度的改变。如下面更详细地说明的那样,该控制组件34根据在每一个配量子系统16a,16b中喷射的配量剂和废气温度的改变,监测该配量系统16’的工作。
根据在喷射配量剂之前的废气温度(TPRE)、在喷射配量剂后的废气温度(TPOST)和喷射的配量配量(NDA),本发明的废气处理诊断确定该配量系统16,16’,16a,16b是否工作正常。TPRE可以在配量剂喷射之前,由安置在该配量喷射器上游的温度传感器或安置在该配量喷射器下游的温度传感器确定。TPOST由安置在该配量喷射器下游的温度传感器确定。在一个模式中,该控制组件34根据废气的排放值确定VDA。在另一个模式中,如下面更详细地说明那样,该控制组件34根据诊断程序确定VDA。该控制组件34根据VDA确定温度差的阈值范围(ΔTTHR)。ΔTTHR由最小的ΔT和最大的ΔT确定。该控制组件34根据TPRE和TPOST进一步计算废气的温度差(ΔT)。
该控制组件34根据ΔT和ΔTTHR评估该配量系统的性能。更具体地说,当ΔT在ΔTTHR内时,该控制组件34指示PASS状态,而当ΔT和ΔTTHR外时,指示FAIL状态。该控制组件34根据FAIL指示的数目最终确定该配量系统16是否有故障。
在第一或非侵入模式中,配量系统16,16’,16a,16b在正常的发动机工作过程中喷射配量剂。更具体地说,该控制组件34根据排放传感器信号监测排放值,并根据该排放值确定VDA。该控制组件34在喷射配量剂之前确定TPRE和在喷射配量剂后确定TPOST。ΔT根据TPRE和TPOST确定,并与ΔTTHR比较,以确定PASS/FAIL状态。
在第二或侵入模式中,该控制组件34根据MAP信号和发动机速度信号确定该发动机12是否在稳态工作。该控制组件34根据诊断规程确定VDA。例如,在第一诊断顺序过程中,可以确定VDA的第一值。在接着的诊断顺序过程中,可以确定VDA的第二值。该第二值与第一值不同。这样,该废气处理诊断根据不同的VDA值,监测该配量系统的性能。如上所述,在喷射配量剂之前,该控制组件34根据从下游的温度传感器或上游的温度传感器来的信号,确定TPRE。在喷射配量剂后,该控制组件34根据从该下游的温度传感器来的信号确定TPOST。
现参见图4,流程图表示在非侵入模式中由该废气处理诊断控制执行的步骤。在步骤400中,该控制确定废气的排放值。在步骤402中,该控制根据排放值确定VDA。VDA可根据该排放值,从查询表确定,或者可从根据该排放值的一个式子中计算。在步骤404中,该控制根据VDA确定ΔTTHR。在步骤406中,该控制确定TPRE。在步骤408中,该控制喷射VDA至废气中。在步骤410中,该控制确定TPOST。在步骤412中,该控制根据TPRE和TPOST确定ΔT。在步骤414中,该控制确定ΔT是否在ΔTTHR内。如果ΔT在ΔTTHR内,则在步骤416中,该控制指示,PASS状态和控制结束。如果ΔT在ΔTTHR外,则在步骤418中,该控制指示FAIL状态,并且控制结束。
现参见图5,流程图表示在侵入模式中,由废气处理诊断控制执行的步骤。在步骤500中,该控制确定该发动机12是否在稳态下工作。在步骤502中,该控制选择VDA。在步骤504中,该控制根据VDA确定ΔTTHR。在步骤506中,该控制确定TPRE。在步骤508中,该控制喷射配量剂入废气中。在步骤510中,该控制确定TPOST。在步骤512中,该控制根据TPRE和TPOST确定ΔT。在步骤514中,该控制确定ΔT是否在ΔTTHR内。如果ΔT在ΔTTHR内,则在步骤516中,该控制指示PASS状态,和控制结束。如果ΔT在ΔTTHR外,则在步骤518中,该控制指示FAIL状态和控制结束。
该控制根据该FAIL状态确定该配量系统是否有故障。这点可用许多方法达到。例如,根据单一一个FAIL状态,该控制可以指示一个有故障的配量系统。另一种方案是,该控制可以计算FAILS的数目,并且当FAILS的数目超过预先确定的阈值时,指示一个有故障的配量系统。作为再一个可供选择的方案,该控制可以进行预先确定数目的诊断测试,并且如果FAILS的数目构成诊断测试数目的一个阈值百分数,则指示一个有故障的配量系统(例如在10个诊断测试中有6个FAILS)。在又一个可供选择的方案中,具体至侵入模式,可以使用各种VDA(例如,大量,中等量和少量)进行多个诊断测度。对于各种诊断测试,根据FAILS的数目,可以确定该配量系统的工作状态。
本领域的技术人员从上述说明中可知道,本发明的广泛的说明可用各种形式实现。因此,虽然结合具体例子说明了本发明,但技术熟练的实践者在研究附图,说明书和以下的权利要求书时将清楚知道会有其他的改进,本发明的实际范围不应受这样的限制。
Claims (15)
1.一种处理从发动机排出的废气的废气处理系统,包括:
一个接收从发动机排出的废气的催化剂;
一个监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度的上游温度传感器;
一个监测在所述配量系统下游和催化剂上游的所述废气的下游温度的下游传感器;
一个有选择地将配量剂喷入所述废气中的配量系统;和
一个控制组件,根据所述配量剂的量确定温度差的阈值;根据所述上游温度和所述下游温度,计算所述废气的温度差;和根据所述的温度差和所述的温度差阈值,评估所述配量系统的工作。
2.如权利要求1所述的废气处理系统,其特征为,还包括一个监测所述废气的NOx值的NOx传感器,其中,根据所述的NOx值确定所述配量剂的量。
3.如权利要求2所述的废气处理系统,其特征为,所述控制组件确定所述发动机是否正在稳态下运转;其中,当所述发动机在稳态运转时,喷射所述配量剂。
4.如权利要求1所述的废气处理系统,其特征为,所述温度差阈值为由上温度差和下温度差限定的一个阈值范围。
5.如权利要求4所述的废气处理系统,其特征为,当所述温度差处在所述阈值范围内时,所述控制组件指示所述配量系统的PASS状态,并当所述温度差处在所述阈值范围外时,指示所述配量系统的FAIL状态。
6.一种监测用于处理发动机废气系统的配量系统的工作的方法,处理发动机废气系统具有接收从发动机排出的废气的催化剂,方法包括:
监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度;
监测在所述配量系统下游和催化剂上游的所述废气的下游温度;
将配量剂喷入所述废气中;
根据所述配量剂的量,确定温度差阈值;
根据所述上游温度和所述下游温度,计算所述废气的温度差;和
根据所述温度差和所述温度差阈值,评估所述配量系统的工作。
7.如权利要求6所述的方法,其特征为,还包括:
监测所述废气的NOx值;和
其中,根据所述的NOx值确定所述配量剂的量。
8.如权利要求7所述的方法,其特征为,还包括:
确定所述发动机是否处在稳态下运转;和
其中,当所述发动机正在稳态运转时,喷射所述配量剂。
9.如权利要求6所述的方法,其特征为,所述温度差阈值为由上温度差和下温度差限定的一个阈值范围。
10.如权利要求9所述的方法,其特征为,还包括:
当所述温度差处在所术阈值范围内时,指示所述配量系统的PASS状态;和
当所述温度差处在所述阈值范围外时,指示所述配量系统的FAIL状态。
11.一种监测用于处理发动机废气系统的配量系统的工作的方法,处理发动机废气系统具有接收从发动机排出的废气的催化剂,所述方法包括:
监测在所述配量系统上游和催化剂上游的所述废气的上游温度;
监测在所述配量系统下游和催化剂上游的所述废气的下游温度;
将配量剂喷入所述废气中;
根据所述配量剂的量,确定温度差阈值;
根据所述上游温度和所述下游温度,计算所述废气的温度差;
根据所述温度差和所述温度差阈值,产生PASS状态和FAIL状态中的一种状态;和
根据所述的PASS状态和所述的FAIL状态,确定所述配量系统是否有故障。
12.如权利要求11所述的方法,其特征为,还包括:
监测所述废气的NOx值;和
其中,根据所述的NOx值,确定所述配量剂的量。
13.如权利要求12所述的方法,其特征为,还包括:
确定所述发动机是否正在稳态运转;和
其中,当所述发动机正在稳态运转时,喷射所述配量剂。
14.如权利要求11所述的方法,其特征为,所述温度差阈值为由上温度差和下温度差限定的一个阈值范围。
15.如权利要求14所述的方法,其特征为,还包括:
当所述温度差处在所述阈值范围内时,指示所述配量系统的所述PASS状态;和
当所述温度差处在所述阈值范围外时,指示所述配量系统的所述FAIL状态。
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