CN101845982B - 选择催化还原系统的nox传感器故障的基于模型的诊断 - Google Patents

Abstract

本发明涉及选择催化还原系统的NO_X传感器故障的基于模型的诊断。用于检测氮氧化物传感器故障的方法和系统，其中氮氧化物传感器用于检测在燃烧发动机运行过程中由其释放的废气排气流中氮氧化物的存在，所述方法和系统包括：提供与由氮氧化物传感器测量的实际氮氧化物含量相比较的虚拟氮氧化物传感器测量值。

Description

选择催化还原系统的NOX传感器故障的基于模型的诊断

技术领域

本发明总体涉及燃烧过程产生的废气流的处理。

背景技术

本节的阐述仅仅提供与本发明相关的背景信息，可能并不构成现有技术。

众所周知，现代燃烧发动机装备有控制系统以控制其运行，包括控制它们的性能特性以及由这类发动机释放出的废气排气流的处理。这种对于发动机运行以及排气流的控制很大程度上通过在发动机周围放置各种类型的传感器而成为可能，这些传感器的输出被引导作为微处理器的输入，而微处理器又对各种发动机控制装置进行操作控制，所述发动机控制装置特别包括：燃料输送系统、排气再循环系统以及空气喷射器和反应器系统。

由于一般传感器的性质，有时会发生一个或者多个设置在发动机周围的传感器可能经历运行功效劣化、性能下降甚至故障，以至于它们不能被用于预期目的。传感器故障可能在操作者操作设置有该种发动机且该发动机被用作原动力装置的机动车辆时发生。

发明内容

本发明涉及以下方案：

方案1.一种用于检测传感器故障的系统，所述传感器设置在具有活塞驱动式燃烧发动机的机动车辆上，所述发动机具有进气管和废气排气管，所述系统包括：

催化剂室，其包括所述废气排气管的一部分并且包含设置于其中的固态催化剂，所述催化剂室具有上游侧和下游侧；

多个传感器，其设置在所述系统周围，每个所述传感器用于感测与所述发动机相关的运行参数，所述多个传感器包括第一氮氧化物传感器，所述第一氮氧化物传感器提供存在于废气排气中的氮氧化物的测量含量；

至少一个控制模块，其被配置成接收多个输入、响应于所述输入中的至少一个提供至少一个输出信号，并且还被配置成：

基于所述运行参数产生虚拟氮氧化物传感器模型，所述虚拟氮氧化物传感器模型提供所述发动机运行过程中来自所述发动机的氮氧化物的估计输出，

基于所述估计输出和所述测量含量间的差异确定余值，

确定所述固态催化剂的转化效率，并且

监测所述发动机运行过程中的所述余值和所述转化效率。

方案2.根据方案1的系统，还包括：

分配器，其可操作地连接到所述至少一个控制模块的所述至少一个输出，并且被有效地定位成在所述发动机运行过程中，响应于所述余值和所述转化效率的变化，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的废气排气中。

方案3.根据方案2的系统，其中，所述至少一个控制模块还被配置成：

将所述余值和所述转化效率与余值和转化效率的预定数值相比较。

方案4.根据方案3的系统，其中，所述至少一个控制模块被配置成提供至少一个输出信号，所述至少一个输出信号包括对所述第一氮氧化物传感器的故障指示。

方案5.根据方案4的系统，其中，所述故障指示是基于所述余值和所述转化效率与余值和转化效率的预定数值进行的比较产生的。

方案6.根据方案1的系统，其中，所述还原剂包括尿素。

方案7.根据方案1的系统，其中，所述运行参数包括选自以下组的至少一个参数：废气排气的氮氧化物含量、废气排气再循环率、发动机燃烧室中50％的燃料已被燃烧时的曲轴角、发动机燃烧室中的平均燃烧温度、发动机燃烧室中达到的平均最大压力、形成气缸峰值压力时的以度数衡量的曲轴位置、空气/燃料比、燃料输送率(rate of fuel delivery)、喷射起始角、进入发动机燃烧室的空气湿度、以及进气岐管温度。

方案8.根据方案1的系统，还包括第二氮氧化物传感器，其中，所述第一氮氧化物传感器被定位成有效地感测所述催化剂室上游侧的废气排气，所述第二氮氧化物传感器被定位成有效地感测所述催化剂室下游侧的废气排气。

方案9.根据方案8的系统，还包括：

分配器，其可操作地连接到所述至少一个控制模块的所述至少一个输出，并且被有效地定位成在所述发动机运行过程中，响应于所述余值和所述转化效率的变化，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的废气排气中。

方案10.一种确定传感器故障的方法，所述传感器测量来自于燃烧发动机的废气排气流中的氮氧化物，所述发动机具有：包括催化剂室及其中设置的固态催化剂的废气排气管；以及，被有效地定位成将液态还原剂配送到所述废气排气流中的分配器，该方法包括：

以第一速率配送液态还原剂给所述废气排气流；

基于在所述发动机运行过程中与所述发动机有关的运行参数，产生虚拟氮氧化物传感器模型，所述虚拟氮氧化物传感器模型提供来自所述发动机的氮氧化物的估计输出；

测量所述发动机运行过程中由所述发动机产生的废气排气流中的实际氮氧化物含量；

基于所述估计输出和所述实际氮氧化物含量间的差异确定余值；

确定所述固态催化剂的转化效率；

监测所述发动机运行过程中的所述余值和所述转化效率；

将所述余值和所述转化效率与相应的预定数值阈值相比较；以及

在所述余值和所述转化效率降低至它们相应的预定数值阈值以下时，作出存在潜在故障的决定。

方案11.根据方案10的方法，还包括：

在所述作出存在潜在故障的决定之后，以第二速率配送所述液态还原剂；

在所述以第二速率配送所述液态还原剂之后，确定所述转化效率；

比较以所述第一速率配送所述液态还原剂期间确定的所述转化效率与以所述第二速率配送所述液态还原剂期间确定的转化效率。

方案12.根据方案11的方法，还包括：

如果在以所述第二速率配送之后所述转化效率增加到与在以所述第一速率配送所述还原剂时确定的转化效率基本上相同，则作出所述传感器存在故障的决定。

方案13.根据方案11的方法，其中配送所述还原剂的所述第二速率大于配送所述还原剂的所述第一速率。

方案14.一种用于检测传感器故障的系统，所述传感器设置在具有活塞驱动式燃烧发动机的机动车辆上，所述发动机具有进气管和废气排气管，所述系统包括：

催化剂室，其包括所述废气排气管的一部分并且包含设置于其中的固态催化剂，所述催化剂室具有上游侧和下游侧；

多个传感器，其设置在所述系统周围，每个所述传感器用于感测与所述发动机相关的运行参数，所述多个传感器包括第一氮氧化物传感器和第二氮氧化物传感器，所述第一氮氧化物传感器被定位成有效地与所述催化剂室上游侧的废气排气接触，所述第二氮氧化物传感器被定位成有效地与所述催化剂室下游侧的废气排气接触，其中每个所述的氮氧化物传感器提供废气排气中的氮氧化物的测量含量；

至少一个控制模块，其被配置成：接收多个输入，所述多个输入包括来自于所述第一氮氧化物传感器的输入和来自于所述第二氮氧化物传感器的输入；响应于所述多个输入中的至少一个提供至少一个输出信号；以及，基于由所述第一和第二氮氧化物传感器测量的废气排气中氮氧化物的测量含量之间的差异，确定余值。

方案15.根据方案14的系统，其中，所述控制模块还被配置成将所述余值与预定值比较。

方案16.根据方案15的系统，其中，所述预定值约为零。

方案17.根据方案15的系统，其中，所述至少一个控制模块还被配置成提供至少一个输出信号，所述至少一个输出信号包括对与所述第一和第二氮氧化物传感器中的至少一个相关联的故障指示。

方案18.一种确定传感器故障的方法，所述传感器测量来自于燃烧发动机的废气排气流中的氮氧化物，所述燃烧发动机包括：

废气排气管，其包含催化剂室，该催化剂室具有在其中设置的固态催化剂，所述催化剂室具有上游侧和下游侧；

第一氮氧化物传感器，其被定位成有效地与所述催化剂室上游侧的发动机废气排气相接触，以及

第二氮氧化物传感器，其被定位成有效地与所述催化剂室下游侧的发动机废气排气相接触；

所述方法包括：

基于所述第一氮氧化物传感器的输出和所述第二氮氧化物传感器的输出之间的差异确定余值；

将所述余值与预定值比较，以及

如果所述余值超过所述预定值，则作出所述第一和第二氮氧化物传感器中的一个存在故障的决定。

方案19.根据方案18的方法，其中，所述发动机还包括：

分配器，其被有效地定位成在所述发动机运行过程中，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的所述发动机的废气排气流中。

方案20.根据方案19的方法，其中，在将所述余值与预定值相比较时，所述分配器不将任何液态还原剂配送到所述发动机的废气排气流中。

附图说明

接下来将以示例方式并结合附图对一个或多个实施例进行描述，其中：

图1为根据本发明的燃烧发动机及与其运行有关的附件的示意图；以及

图2示出了根据本发明的后处理系统附件的组成系统。

具体实施方式

现在参考附图，这些附图仅仅是为说明示例性实施例而提供的，并不用于限制这些实施例。图1示出了根据本发明的一个实施例的燃烧发动机70的示意图，该燃烧发动机包括活塞、气缸以及与其运行相关的附件。所述燃烧发动机可以是火花点火式发动机或者压燃式发动机，在优选实施例中为活塞驱动的。进气管3将途中的环境空气输送到一个或多个发动机气缸。排气管5输送燃烧发动机70在其正常运行中排放的排气。在一些实施例中，还提供了压缩机7以压缩进气，从而增大进气的密度以在供给发动机的空气中提供更高的氧浓度。压缩机7可以是由设置在排气管中的涡轮9进行轴驱动的，正如在涡轮增压领域中所知的一样。在一个实施例中，排气的再循环是由设置在导管21中的可选择性致动的阀13来实现的，其中导管21设置在进气管3和排气管5之间。在此类实施例中，优选地还设置了冷却器15，用以在再循环排气与通过进气管3送入的空气混合之前降低再循环排气的温度。优选地，在压缩机7的高压侧还设置了压缩空气冷却器11，当该冷却器11存在时用以消散由于压缩进气而产生的部分热量。在优选的实施例中，后处理系统10设置于发动机70的排气歧管和排气管5上的向大气释放排气的点之间。在一个实施例中，后处理系统10包括氧化催化剂、微粒过滤器和氮氧化物(“NOx”)选择性催化还原系统(“SCR”)。虽然以上所述各种构件均在示意图中绘出，然而本领域的普通技术人员应该理解，所描述的许多元件(包括进气管和排气管)可以通过整体铸造来提供，例如包括一个或多个这种构件的进气和排气歧管，其限度是这些结构是本领域公知的。在一个实施例中，发动机70是压燃式发动机，其运行以柴油馏分、油或者酯(诸如“生物柴油”)为燃料。在另一个实施例中，发动机70是火花点火式发动机，其运行以汽油、乙醇、汽油乙醇的混合物、或者其他通常为液态的碳氢化合物和含氧燃料(oxygenates)为燃料。

发动机70的运行可以通过在沿图1所示进气管3的所绘大概位置处设置传感器17和传感器19来有利地控制。适合作为传感器17的传感器包括但不限于，诸如可以用于测量进气歧管温度和压力的进气压力和温度传感器的传感器。适合作为传感器19的传感器包括但不限于，诸如质量空气流率传感器、环境空气温度传感器和环境空气压力传感器的传感器。在优选的实施例中，所存在的各种传感器提供输入给至少一个控制模块，所述控制模块可操作地连接于用于控制燃烧和发动机运行(包括但不限于压缩机增压压力、排气再循环、进入废气排气流的还原剂的配量以及在一些情况下的气门正时)的各种装置。

控制模块优选地为通用数字计算机，其通常包括微处理器或者中央处理单元、存储介质(包括：非易失性存储器，其包含只读存储器(ROM)和电可编程只读存储器(EPROM)；随机存取存储器(RAM))、高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A)转换电路、输入/输出电路和设备(I/O)以及合适的信号调节和缓冲电路。控制模块具有一套控制算法，包括驻留程序指令和校准，其被存储于非易失性存储器中并被执行以提供所期望的功能。所述算法通常在预先设定的循环周期中执行，使得每个算法在每个循环周期中至少被执行一次。所述算法由中央处理单元执行并且可运行以监测来自于前述传感装置的输入并采用预先设定的校准执行控制和诊断例行程序以控制致动器的运行。通常按照规则的时间间隔执行循环周期，例如在正在进行的发动机和车辆运行期间每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行一次。可替代地，所述算法可以响应于诸如特定曲柄角位置之类的事件的发生而被执行。

图2示出了根据本发明一个实施例的后处理系统10的组成系统。图2示出了排气管5，其具有作为一段沿其长度设置的催化剂室23；催化剂室23内包含呈催化剂床或整体材料形式的还原催化剂，发动机排气被致使以箭头所示的方向从中通过。可电子致动的分配器31(用于可控地分配来自导管管线的液态还原剂的任何类型分配器，其中液态还原剂在导管管线中保持在压力下)在催化剂室23的上游侧被提供给排气管5，用于将配送的液态还原剂与包含于排气管5中的流动性排气相混合。在一个实施例中，分配器31是螺线管控制阀。在优选的实施例中，通过分配器31配送的液体包含在储箱25中，并且通过导管管线29从储箱25输送到分配器31，采用泵41和管线压力传感器27来将导管管线29中的液体压力保持在选定的压力下，该选定的压力可以是大约15磅/平方英寸到大约150磅/平方英寸之间的任何压力，包括其间的所有压力和压力范围。为方便起见，储箱25还设有液位传感器。

图2中还示出了传感器33和35，在一个优选的实施例中，它们为NOx传感器。设置NOx传感器33以使其感测元件与在催化剂室23上游侧的排气管5中存在的气体有效地感测接触。设置NOx传感器35以使其感测元件与在催化剂室23下游侧的排气管5中存在的气体有效地感测接触。

在一个优选的实施例中，还设置了传感器37和39，其为温度传感器。设置温度传感器37以使其感测元件与在催化剂室23上游侧的排气管5中存在的气体有效地感测接触，并且设置温度传感器39以使其感测元件与在催化剂室23下游侧的排气管5中存在的气体有效地感测接触。在优选的实施例中，包含于储箱25中且通过分配器31配送到排气流中的液体包括“液态还原剂”，它是能够在排气流中存在的氮氧化物从发动机70(图1)排出之后将其还原的物质。优选地，所述还原发生在催化剂室23中设置的催化剂的表面上。

在一个实施例中，储箱25中的液态还原剂包括尿素水溶液。然而，也可以使用包括其它在本技术领域中已知的用于降低燃烧发动机废气排气流中氮氧化物含量的有机和无机还原剂的液体成分。这样的替代物可包括一种或者多种材料——它们的分子结构包含至少一个氮原子，并且至少一个氢原子附接于所述氮原子——包括尿素本身和有机取代尿素(统称为“尿素”)。

在燃烧发动机70(结合图1所示和所述的发动机，其具有附件，这些附件包括结合图2所示和所述的组成系统)的一种运行模式下，NOx传感器33、35和温度传感器37、39的输出被作为输入提供给至少一个控制模块(未示出)。这为分配器31的运行提供控制，以从储箱25分配有效氮氧化物还原量的液体给位于催化剂室23上游侧的排气管5中存在的排气，从而使经如此处理的排气中存在的NOx的量降低至预定的水平。位于催化剂室上游的和下游的排气管5中存在的NOx的量由传感器33、35产生，并且这些量能够容易地在控制模块中进行数学处理以便尤其确定由发动机70产生的废气中NOx的含量在采用储箱25中包含的液态还原剂在催化剂室23中的催化表面上进行处理之前和处理之后的差值。

NOx传感器的性能随时间推移可能逐渐下降。在一种可能的情形下，传感器33可能会提供这样的输出，即该输出指示在催化剂室23下侧的废气流中存在比实际低的NOx量。当所存在的各传感器可操作地连接于至少一个控制模块时(所述控制模块至少部分地响应于包含来自于传感器33和35的信息在内的输入来控制从储箱25的液体分配)，传感器33处存在的气体中NOx的含量被错误地指示为低可导致将从储箱25分配的液体比本来为保持NOx的含量低于预先选定水平而应该分配的量少。

根据本发明的一个实施例，采用基于模型的方法来检测NOx传感器的故障。在这个实施例中，利用多个数据输入将虚拟NOx传感器建模为发动机运行参数的函数，所述发动机运行参数包括选自以下组的两个或更多个参数：排气再循环率(“EGRrate”)；燃烧室中任何选定百分比的燃料已被燃烧时的曲轴角(“CAXX”，其中XX代表已燃烧燃料的百分比)；发动机气缸中的平均燃烧温度(“Tburn”)；发动机燃烧室中达到的平均最大压力(“Pmax”)；形成气缸峰值压力时的以度数衡量的曲轴位置(“θmax”)；空气/燃料比(“AFR”)；燃料输送率(“fuelrate”)；喷射起始角(“SOI”)，针对压燃式发动机而言是在燃料开始喷入气缸时测得的以曲轴旋转度数衡量的角；进入发动机气缸的空气湿度；以及进气歧管温度(“IMT”)。

根据本文的实施例用于提供虚拟NOx传感器的一种基于模型的方法采用设置在发动机周围的传感器来建立非线性模型，用以估计发动机废气流中NOx的含量。概括地，该模型可进行如下的数学表达：

NOx＝f(x1，x2，x3，......xn)                        [1]

该模型可以更动态地表达为如下的微分形式：

$\frac{\mathrm{dNOx}}{\mathrm{dt}}=f(\mathrm{NOx},x1,x2,......\mathrm{xn})---\left[2\right]$

在一个非限制性的例子中：

$\frac{\mathrm{dNOx}}{\mathrm{dt}}=f(\mathrm{NOx},\mathrm{EGRrate},\mathrm{AFR},\mathrm{fuelrate},\mathrm{SOI},\mathrm{IMT})---\left[3\right]$

在另一个非限制性的例子中：

$\frac{\mathrm{dNOx}}{\mathrm{dt}}=f(\mathrm{NOx},\mathrm{EGRrate},\mathrm{AFR},\mathrm{CA}50,\mathrm{Tburn})---\left[4\right]$

在又一第三个非限制性的例子中：

$\frac{\mathrm{dNOx}}{\mathrm{dt}}=f(\mathrm{NOx},\mathrm{EGRrate},\mathrm{AFR},\mathrm{CA}50,P\max ,\mathrm{\θ}\max )---\left[5\right]$

基于设置在发动机本身上的传感器或者与发动机附件中的一个或多个附件的一部分有效感测接触的传感器提供的输入，可以采用多种函数对排气流中NOx的含量提供估计。

一旦选定了用于估计发动机废气排气中存在的NOx之非线性模型的函数，就可以采用该发动机上的NOx传感器(例如传感器33、35)测量该同一发动机的废气中NOx的实际含量，并且可通过按照如下取NOx的测量值和由虚拟NOx传感器产生的NOx的估计值之差，得到余值r：

r＝NOx(measured)-NOx(estimated)                        [6]

在一个实施例中，这个余值r由控制模块随时间推移进行监测，该控制模块中嵌入了用于虚拟传感器的函数，并且NOx传感器33(图2)的输出被提供为它的输入。

根据一个实施例，在具有本文所描述附件的发动机70的运行过程中，通过控制模块监测废气流中NOx的催化还原效率η。当废气流中发生的NOx催化还原的效率η降到低于特定的阈值ε1和ε2(ε1和ε2的值由用户或者车辆工程师指定)时，也就是，当

$\mathrm{\&eta;}=1-\frac{\mathrm{NOx}\left(\mathrm{measured\; catalyst\; outlet}\right)}{\mathrm{NOx}\left(\mathrm{measured\; catalyst\; inlet}\right)}<{\mathrm{\&epsiv;}}_1---\left[7\right]$

和 $\mathrm{\&eta;}=1-\frac{\mathrm{NOx}\left(\mathrm{measured\; catalyst\; outlet}\right)}{\mathrm{NOx}\left(\mathrm{estimated\; catalyst\; inlet}\right)}<{\mathrm{\&epsiv;}}_2---\left[8\right]$

时，本文提供的方法致使观测到余值r。对于余值r显著比零小一个由用户或者车辆工程师规定的量的情况而言，并且如果催化剂NOx转化效率降至预定水平(其影响发动机排气的排放达到不可接受的程度)，则控制模块提供输出信号，指示潜在的范围内低故障状态(in-range low faultcondition)。在此实施例中，控制模块响应于该状态，基于虚拟的NOx量指令通过分配器31从储箱25配量的还原剂量增加，并且再次评估催化剂转化效率。如果该增加的配量被配送之后，催化剂NOx转化效率随后恢复(利用估计的NOx进行效率计算)到典型的运行范围内，则诊断出NOx传感器发生了故障，可以任选地从控制模块向发动机操作者发出警告或者以其它方式将该警告记录或者作为信号使用。

本发明的又一实施例可以用于在装有本文所描述的NOx还原剂配量系统和催化剂的活塞驱动式燃烧发动机进行冷起动的条件下，检测NOx传感器故障，即，当发动机已被允许达到与其周围环境的基本热平衡之后就被起动时。在冷起动条件下，结合图2所示及所述的包含于储箱25中之还原剂的配量未被启动。因此，由于没有液态还原剂时催化剂室23中包含的催化剂基本上没有NOx还原能力，因此在传感器33和35处(或者等价地，它们的直接输出)检测到的NOx水平将大约相等。通常，NOx传感器33、35大约需要一分钟被加热到它们的工作温度，且发动机运行大约一分钟后，催化剂室23中存在的催化剂的温度低于约200摄氏度。在这些情况下，如果NOx传感器33和35均正常工作，表示由传感器33测量的催化剂室23上游侧NOx浓度与由传感器35(或者等价地，它们的直接输出)测量的催化剂室23下游侧NOx浓度之差的余值r应该大约为零。根据本发明的一个实施例，在这些情况下，监测传感器33、35的输出以获得与预先选定的标准之差，该预先选定的标准在一个实施例中是预先选定的数值，在一个实施例中约为零。如果在传感器达到工作温度之后但在还原剂配量被启动之前，冷起动条件下传感器33、35提供的值之间的余差比预先选定的标准大，则指示故障状态。

本发明中提及NOx传感器的输出，然而应该理解这类传感器的输出可以是以毫伏、欧姆为单位的，也可以用基于质量百分比、体积百分比及其它单位的氮氧化物含量表示。这些输出一般来说是可以容易地采用本领域已知方法相互转换的，例如，毫伏和氮氧化物的重量百分比之间的转换。

本发明描述了某些优选的实施例及其修改。他人在阅读和理解本说明书后可想到进一步的修改及变更。因此，并非意图将本发明限定在作为实现本发明的最佳实施方式而公开的具体实施例，相反地，本发明将包括所有落入由所附权利要求书限定的保护范围内的实施例。

Claims (18)

1.一种用于检测传感器故障的系统，所述传感器设置在具有活塞驱动式燃烧发动机的机动车辆上，所述发动机具有进气管和废气排气管，所述系统包括：

催化剂室，其包括所述废气排气管的一部分并且包含设置于其中的固态催化剂，所述催化剂室具有上游侧和下游侧；

多个传感器，其设置在所述系统周围，每个所述传感器用于感测与所述发动机相关的运行参数，所述多个传感器包括第一氮氧化物传感器，所述第一氮氧化物传感器提供存在于废气排气中的氮氧化物的测量含量；

至少一个控制模块，其被配置成接收多个输入、响应于所述输入中的至少一个提供至少一个输出信号，并且还被配置成：

基于所述运行参数产生虚拟氮氧化物传感器模型，所述虚拟氮氧化物传感器模型提供所述发动机运行过程中来自所述发动机的氮氧化物的估计输出，

基于所述估计输出和所述测量含量间的差异确定余值，

确定所述固态催化剂的转化效率，并且

监测所述发动机运行过程中的所述余值和所述转化效率。

2.根据权利要求1的系统，还包括：

分配器，其可操作地连接到所述至少一个控制模块的所述至少一个输出，并且被有效地定位成在所述发动机运行过程中，响应于所述余值和所述转化效率的变化，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的废气排气中。

3.根据权利要求2的系统，其中，所述至少一个控制模块还被配置成：

将所述余值和所述转化效率与余值和转化效率的预定数值相比较。

4.根据权利要求3的系统，其中，所述至少一个控制模块被配置成提供至少一个输出信号，所述至少一个输出信号包括对所述第一氮氧化物传感器的故障指示。

5.根据权利要求4的系统，其中，所述故障指示是基于所述余值和所述转化效率与余值和转化效率的预定数值进行的比较产生的。

6.根据权利要求2的系统，其中，所述还原剂包括尿素。

7.根据权利要求1的系统，其中，所述运行参数包括选自以下组的至少一个参数：废气排气的氮氧化物含量、废气排气再循环率、发动机燃烧室中50％的燃料已被燃烧时的曲轴角、发动机燃烧室中的平均燃烧温度、发动机燃烧室中达到的平均最大压力、形成气缸峰值压力时的以度数衡量的曲轴位置、空气/燃料比、燃料输送率、喷射起始角、进入发动机燃烧室的空气湿度、以及进气岐管温度。

8.根据权利要求1的系统，还包括第二氮氧化物传感器，其中，所述第一氮氧化物传感器被定位成有效地感测所述催化剂室上游侧的废气排气，所述第二氮氧化物传感器被定位成有效地感测所述催化剂室下游侧的废气排气。

9.根据权利要求8的系统，还包括：

分配器，其可操作地连接到所述至少一个控制模块的所述至少一个输出，并且被有效地定位成在所述发动机运行过程中，响应于所述余值和所述转化效率的变化，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的废气排气中。

10.一种确定传感器故障的方法，所述传感器测量来自于燃烧发动机的废气排气流中的氮氧化物，所述发动机具有：包括催化剂室及其中设置的固态催化剂的废气排气管；以及，被有效地定位成将液态还原剂配送到所述废气排气流中的分配器，该方法包括：

以第一速率配送液态还原剂给所述废气排气流；

基于在所述发动机运行过程中与所述发动机有关的运行参数，产生虚拟氮氧化物传感器模型，所述虚拟氮氧化物传感器模型提供来自所述发动机的氮氧化物的估计输出；

测量所述发动机运行过程中由所述发动机产生的废气排气流中的实际氮氧化物含量；

基于所述估计输出和所述实际氮氧化物含量间的差异确定余值；

确定所述固态催化剂的转化效率；

监测所述发动机运行过程中的所述余值和所述转化效率；

将所述余值和所述转化效率与相应的预定数值阈值相比较；以及

在所述余值和所述转化效率降低至它们相应的预定数值阈值以下时，作出存在潜在故障的决定。

11.根据权利要求10的方法，还包括：

在所述作出存在潜在故障的决定之后，以第二速率配送所述液态还原剂；

在所述以第二速率配送所述液态还原剂之后，确定所述转化效率；

比较以所述第一速率配送所述液态还原剂期间确定的所述转化效率与以所述第二速率配送所述液态还原剂期间确定的转化效率。

12.根据权利要求11的方法，还包括：

如果在以所述第二速率配送之后所述转化效率增加到与在以所述第一速率配送所述还原剂时确定的转化效率基本上相同，则作出所述传感器存在故障的决定。

13.根据权利要求11的方法，其中配送所述还原剂的所述第二速率大于配送所述还原剂的所述第一速率。

14.一种用于检测传感器故障的系统，所述传感器设置在具有活塞驱动式燃烧发动机的机动车辆上，所述发动机具有进气管和废气排气管，所述系统包括：

催化剂室，其包括所述废气排气管的一部分并且包含设置于其中的固态催化剂，所述催化剂室具有上游侧和下游侧；

分配器，其被有效地定位成在所述发动机运行过程中，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的所述发动机的废气排气流中；

多个传感器，其设置在所述系统周围，每个所述传感器用于感测与所述发动机相关的运行参数，所述多个传感器包括第一氮氧化物传感器和第二氮氧化物传感器，所述第一氮氧化物传感器被定位成有效地与所述催化剂室上游侧的废气排气接触，所述第二氮氧化物传感器被定位成有效地与所述催化剂室下游侧的废气排气接触，其中每个所述的氮氧化物传感器提供废气排气中的氮氧化物的测量含量；

至少一个控制模块，其被配置成：接收多个输入，所述多个输入包括来自于所述第一氮氧化物传感器的输入和来自于所述第二氮氧化物传感器的输入；响应于所述多个输入中的至少一个提供至少一个输出信号；以及，在发动机的冷起动条件期间，在所述第一氮氧化物传感器和第二氮氧化物传感器已经被加热到它们的工作温度后并且在还原剂的配量未被启动时，基于由所述第一和第二氮氧化物传感器测量的废气排气中氮氧化物的测量含量之间的差异，确定余值。

15.根据权利要求14的系统，其中，所述控制模块还被配置成将所述余值与预定值比较。

16.根据权利要求15的系统，其中，所述预定值约为零。

17.根据权利要求15的系统，其中，所述至少一个控制模块还被配置成提供至少一个输出信号，所述至少一个输出信号包括对与所述第一和第二氮氧化物传感器中的至少一个相关联的故障指示。

18.一种确定传感器故障的方法，所述传感器测量来自于燃烧发动机的废气排气流中的氮氧化物，所述燃烧发动机包括：

废气排气管，其包含催化剂室，该催化剂室具有在其中设置的固态催化剂，所述催化剂室具有上游侧和下游侧；

第一氮氧化物传感器，其被定位成有效地与所述催化剂室上游侧的发动机废气排气相接触，以及

第二氮氧化物传感器，其被定位成有效地与所述催化剂室下游侧的发动机废气排气相接触；

分配器，其被有效地定位成在所述发动机运行过程中，将液态还原剂配送到所述固态催化剂上游侧的所述发动机的废气排气流中；

所述方法包括：

基于所述第一氮氧化物传感器的输出和所述第二氮氧化物传感器的输出之间的差异确定余值；

将所述余值与预定值比较，其中在将所述余值与预定值相比较时，所述分配器不将任何液态还原剂配送到所述发动机的废气排气流中；以及

如果所述余值超过所述预定值，则作出所述第一和第二氮氧化物传感器中的一个存在故障的决定。

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