CN101988421B - 用于诊断具有多于一个scr区的排放系统的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于控制和/或诊断在具有在第二选择性催化还原(SCR)区上游的第一SCR区的车辆排放控制系统的方法和系统。一种示例性的方法包括在第一状态期间根据第一SCR区性能指示退化；和在第二状态期间根据第二SCR区性能指示退化，该第一状态不同于第二状态。以这种方式在不同的SCR区中不同的退化水平可以用来指示，例如，排放水平已经增加到阈值以上。

Description

用于诊断具有多于一个SCR区的排放系统的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于具有多于一个选择性催化还原(SCR)区的车辆的排放控制的方法和系统。
背景技术
选择性催化还原(SCR)系统可以用在车辆中，以便于用诸如尿素或氨的还原剂还原发动机排出物NOX。SCR系统包括在SCR催化剂上游喷射还原剂，其中该还原剂或还原剂产物能够与NOX起反应，以形成诸如氮和水的副产物。具有串联的第一和第二催化床的NOX还原系统公开在美国专利申请US 2005/0284134A1(Radhamohan等人)中。
在运行期间，SCR系统可以经历诸如污染、热退化等各种形式的退化。但是，在多SCR区的例子中，不同SCR区的不同的退化程度可以导致排放水平升高到高于阈值
发明内容
本发明人已经认识到上述问题并且研发出多种相应的解决途径。在一个例子中，描述用于诊断串联的第一SCR区和/或第二SCR区的方法和系统。该方法可以包括在第一运行状态期间根据第一SCR区的性能指示诊断；和在第二运行状态期间根据第二SCR区的性能指示诊断，该第一运行状态不同于第二运行状态。
例如，该方法可以区分不同的SCR区的性能水平，并且因此对不同的SCR区施加不同的阈值退化水平。以这种方式，诊断可以考虑各SCR区中对整个排放水平的不同的退化效果。
在一个例子中，第一状态可以包括当第一SCR区的温度低于高阈值并且第二SCR区的温度低于低阈值时的发动机冷起动期间。而且，第二状态可以包括当第一SCR区的温度高于高阈值并且第二SCR区的温度高于低阈值时的DPF(柴油微粒滤清器)再生期间。通过当SCR区之一的温度在特定范围内进行诊断，可以评估其余的SCR区的性能，同时保持NOX转化效率以及在合理的范围内的还原剂逃逸危险，并且还将可测量的性能隔离为一个或多个特定区。
根据又一方面，提供一种用于根据来自设置在第二SCR区下游的传感器的信号诊断设置成串联的第一SCR区和第二SCR区的方法。该方法包括当第一SCR区的温度高于高阈值时：根据指示第二SCR区的退化的信号设置第二SCR区的诊断；和根据指示第二SCR区不退化的信号设置第一SCR区的诊断。
应当理解，提供上述概要以简单的方式介绍选择的概念，这些概念在详细描述中进一步描述。这并不意味着它就是所主张的主题的关键或基本特征、由权利要求唯一地所限定的范围。而且，所主张的主题不限于解决上面提到的任何缺点的装置或本发明的任何部分。
附图说明
图1是此处所描述的发动机的气缸和排放控制系统的示意图。
图2是具有两个SCR区的示例性SCR系统的示意图。
图3是具有两个区的SCR系统的另一个实施例的示例性示意图。
图4是具有两个SCR区和氧化催化剂的SCR系统的另一个实施例的示例性示意图。
图5是示出由两种不同的氧化催化剂引起的还原剂转化成NOX的效率的曲线图。
图6是示出在两个不同的氧化催化剂下游的还原剂浓度的曲线图。
图7是示出由具有不同中间层装料(washcoat loading)的两个SCR区随着时间的NOX转化效率的曲线图。
图8是示出用于运行排放控制系统的高水平示例性方法的流程图。
图9是随着SCR区的温度变化的SCR区的储存容量的示意曲线图。
图10是示出用于选择排放控制策略的示例性方法的流程图。
图11是示出用于以第一排放控制策略操作的示例性方法的流程。
图12是示出用于以第二排放控制策略操作的示例性方法的流程。
图13是示出用于以第三排放控制策略操作的示例性方法的流程。
图14是示出用于以第四排放控制策略操作的示例性方法的流程。
图15是在SCR系统的中间床和在排气尾管的还原剂浓度的示意曲线图。
图16是示出用于诊断排放控制系统的第一和/或第二SCR区的示例性方法的流程图。
具体实施方式
提供涉及平衡高NOX转化效率同时减少还原剂逃逸的各种SCR排放控制系统结构。SCR排放控制系统可以包括串联的多于一个的SCR区(例如第一和第二SCR区)，同时在每个SCR区的上游提供给原剂。该还原剂供给可以用还原剂喷嘴、或还原剂生成装置，例如用浓排气操作的稀NOX收集器。
每个SCR区可以包括SCR催化剂在其内的催化剂床、SCR催化剂在其内的区，和/或SCR催化剂本身。通过包括串联的多于一个的SCR区，可以在高还原剂喷射持续时间期间减少还原剂从第一SCR区逃逸的危险，因为逃逸的还原剂可以被捕获并存储在第二SCR区，而不是通过排气尾管排出。
为了控制用于转化NOX的SCR区容量，SCR区可以选择地构造成每单位面积或体积保持预定量的中间层。例如，第一SCR区(例如，最上游)可以构造成具有比第二SCR区小的体积和大的中间层密度。此第一SCR区可以是起燃(light off)催化剂，使得它可以能够很快达到高水平的NOX转化(例如，在发动机预热期间)。在另一个例子中，第一SCR区的中间层装料可以被限制，并且因此还原剂储存的量可以被限制。在这种情况下，氧化催化剂可以设置在第一SCR区的下游，以捕获一部分逃逸的还原剂并将其转化为NOX，该逃逸的还原剂随后供给在该氧化催化剂下游的第二SCR区。
因此，在此处还提供用于操作具有串联的多于一个的SCR区的排放控制系统的多种方法。在一个例子中，该方法包括监控SCR区的状态，并且然后根据所述状态操作。为了控制NOX转化效率和还原剂逃逸危险，可以调节喷射的还原剂的量，并且也可以调节该SCR区的温度。
作为一种示例性的方法，可以监控每个SCR区的储存容量，并且也可以监控储存在每个SCR区的还原剂的量。根据这些条件，排放控制系统可以选择适当的操作模式。例如，如果所有的SCR区具有合理的储存容量，该系统可以以非常高的NOX转换效率操作上游SCR区，同时保持储存在下游SCR区的合理的还原剂的量。在另一个实施例中，在所有的SCR区具有合理的储存容量的情况下，该系统可以平衡储存在该SCR区中的还原剂的量。在又一个实施例中，如果一个或多个SCR区具有不合理的，或可以忽略的储存容量，该系统可以调节储存在另外的SCR区中的还原剂的量。当然，也可以用各种其他的操作模式，例如此处所述的。
应当理解，本发明还包括用于诊断具有多个SCR的排放控制系统的方法。根据所执行的排放控制策略/模式，该方法可以在具体的系统结构之间变化，并且它们也可以在具体的系统结构内变化。例如，如果排放控制系统构造成在为最下游的SCR区的下游具有NOX传感器或还原剂传感器，则当至少一个SCR不可操作时，例如当储存容量不合理或可以忽略时，该排放控制系统可以进行诊断，以便隔离其他区的性能。当然，也可以设置多个传感器用于进行诊断。在这种条件下此类诊断的进一步的细节在下面描述。
参考图1，图1示出用于操作排放控制系统的环境。即，正如此处所述，示出多气缸发动机10的一个气缸和排放控制系统的示意图被示出并且详细描述。
发动机10可以至少部分地由包括电子控制器12的控制系统和经由输入装置130的车辆操作者132的输入控制。在这个例子中，输入装置130包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30(例如，气缸)可以包括具有设置在其中的活塞36的燃烧室壁32。活塞36可以连接于曲轴40，因此活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统连接于车辆的至少一个驱动轮。而且起动电机可以经由飞轮连接于曲轴40，以能够起动运行发动机10。
燃烧室30可以接纳经由进气通道42从进气歧管44进入的空气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气。进气歧管44和排气通道48能够经由相应的进气阀52和排气阀54与燃烧室30选择地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。
在这个例子中，进气阀52和排气阀54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53每个可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用一个或多个凸轮轮廓转换(CPS)、可变的凸轮正时(VCT)、可变的加油阀正时(VVT)和/或可变的加油阀提升(VVL)系统，该加油阀提升阀系统可以由电子控制器12操作以改变加油阀的运行。进气阀52的和排气阀54位置可以分别由定位传感器55和57来确定。在可选的实施例中，进气阀52和/或排气阀54可以通过电加油阀致动来控制。例如，燃烧室30可以可选地包括经由电加油阀致动控制的进气阀，和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气阀。
燃料喷嘴66以这样一种结构示出，该结构提供所熟知的将燃料直接喷射入燃烧室30中。燃料喷嘴66可以经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例喷射燃料。燃料可以通过包括储油箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未显示)供给燃料喷嘴66。
进气通道42可以包括具有节流板64节气门62。在这个具体例子中，节流板64的位置可以经由提供给电机或致动器的信号由电子控制器12改变，该致动器包括节气门62，即一种通常叫做电子节气门控制器(ETC)的结构。以这种方式，节气门62可以被操作以改变提供给燃烧室30，尤其是发动机气缸的进入空气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给电子控制器12。进气通道42包括为电子控制器12提供相应信号MAF和MAP的质量空气流传感器120和歧管空气压力传感器122。
如上所述，图1只示出多气缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可以同样包括其自己的一组进气/排气阀、燃料喷嘴等。
电子控制器12在此处示出为微型计算机，该微型计算机包括微处理单元(CPU)102，输入/输出接口104，用于可执行程序和校准值的电子存储介质，其在这个具体例子中示为只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110，以及数据总线。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数以及预期的但是没有专门列出的其他变量编程，该计算机可读数据表示由微处理单元102可执行的指令，用于进行下面描述的方法。
除了前面所讨论的这些信号之外，电子控制器12还可以接收来自连接于发动机10的传感器的各种信号，包括从质量空气流传感器120引入的质量空气流(MAF)的测量、来自连接于冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接于曲轴40霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号，MAP。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管中的真空或压力指示。发动机速度信号，RPM，可以由电子控制器12根据信号PIP产生。在一个例子中，曲轴每转一圈发动机位置传感器(霍尔效应传感器118)可以产生预定数目的等间隔脉冲，从该预定数目的等间隔脉冲可以确定发动机的速度(RPM)
现在返回到燃烧室30下游的排放控制系统，所示的排气传感器126连接于在排气控制装置70上游的排气通道48。排气控制装置70可以是氧化催化剂、NOX收集器、柴油排气微粒滤清器(DPF)、各种其他排气控制装置，或其组合。在一个例子中，排气控制装置70可以包括多个催化剂块。在另一个例子中，可以使用多个排气控制装置，每个具有多个催化剂块。所示的排气控制装置70沿着在排气传感器的126下游的排气通道48设置。排气传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧含量)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热的EGO)、NOX、HC或CO传感器。在一些实施例中，在发动机10运行期间，排放控制装置70可以通过在特定的空气/燃料比或温度内运行发动机的至少一个气缸来周期性地重新设置。
排放控制系统还包括具有诸如第一SCR区78和第二SCR区80的两个或更多个SCR区的选择性催化剂还原(SCR)系统76。还原剂喷嘴74根据从电子控制器12接收的信号可以在第一SCR区78的上游，喷射诸如尿素或氨的还原剂。由还原剂喷嘴74喷射的还原剂可以来源于还原剂储存单元(未显示)。
传感器90可以设置第二SCR区80(或在多于两个SCR区的情况下，最后的SCR区，)的下游，并且可以构造成测量NOX、氨和/或其他排气成分，并且将测量传输给电子控制器12。而且，排气可以流到剩余的下游部件和/或经由排气尾管202流到大气。
电子控制器12可以接收来自传感器90的信号，并且根据还原剂喷射策略向还原剂喷嘴74发送信号并从还原剂喷嘴74接收信号。这种还原剂喷射策略可以根据从传感器90接收的信号更新，这将在下面描述。而且，氨可以利用激励方法在排气尾管中被检测。
用于监控并控制排放控制系统的一种方法包括在电子控制器12中采用一个或多个排放控制系统或其部件的模式。作为一个例子，第一SCR区78的预测的或前馈的氨储存模式可以与映射表一起使用，以建立用于第一SCR区的输入和储存水平。以这种方式，能够有效地控制从第一SCR区和/或第二SCR区逃逸的还原剂。还原剂储存模式的应用还用于在车辆起动时在电子控制器12中的催化剂储存状态，因而用于改善冷起动或热起动状态。
用于SCR区的另一种还原剂储存模式可以将每个SCR区模拟(model)为具有多个区段，使得排放控制系统的控制能够基于该SCR区的径向和/或轴向区域的局部状态，借助预测的容量，能够改善还原剂喷射控制的限制。通过这种多区段模拟(或在一些条件下通过直接测量)，SCR区可以看作若干相连接的区段，其中每个具有根据局部运行条件映射的规定的特性。而且，用于排气控制系统中的氧化催化剂的氧化模式可以改善SCR区的储存模式的预测性质。
排放控制系统或其部件的模式可以根据从设置在第一和/或第二SCR区的上游和/或下游的一个或多个NOX传感器、还原剂传感器、UEGO传感器、和/或温度传感器接收的输入更新。来自传感器的反馈也可以提供对于模式的有效控制，和/或可以用来对排放控制策略进行实时的精确调节。而且，来自传感器的反馈可以用来调节模式的输入，以补偿SCR区性能的任何退化，因此在排放控制系统的整个寿命期间保持该模式的有效性。
如上所述，可以利用具有串联的两个或更多个SCR区的排放控制系统的多种结构，并且每种结构可以提供规定的特性。但是，正如此处所描述的，通过机械地设置SCR区，可以实现还原剂逃逸减少和NOX转化效率改善的一些被动控制。作为一个具体的例子，还原剂可以在SCR区的上游喷射，结果在第一SCR区得到高NOX转化效率，同时多于的还原剂可以被动地捕获并储存在第二(或第三、第四等)下游SCR区。
作为第一个示例性结构，图1的排放控制系统示出SCR系统76包括作为第一催化床的第一SCR区78和作为第二催化床的第二SCR区80。该第一SCR区在体积上(volume)明显小于第二SCR区，用于催化剂快速起燃(light-off)。在一个例子中，总的SCR体积(例如，第一SCR区和第二SCR区的体积)可以是内燃发动机排量的200％，并且第一SCR区78的体积可以是该总的SCR体积的任何百分数，这个百分数能够提供用于冷起动排放水平的足够的储存。第二SCR区80的尺寸可以设计成提供足够的空间，用于储存从第一SCR区78逃逸的还原剂。由于第二SCR区80的尺寸增大，因此能够提供用于从第一SCR区78逃逸的氨的较大的溢流容器，并且能够进一步减小氨逃逸的危险。
图2示出用于SCR系统76的另一种结构。在此处，第一SCR区78设置在还原剂喷嘴(未显示)的下游，并且与设置在第一SCR区78的下游的第二SCR区80明显分开。也就是，第一SCR区78可以看作第一SCR催化剂，而第二SCR区80可以看作第二SCR催化剂。
第二SCR区80可以设置成明显地远离第一SCR区78，使得与排气温度对第一SCR区78的影响相比，减小和/或延迟排气温度对第二SCR区80的影响。因此，在发动机运行期间，如果第一SCR区的温度增加并且第一SCR区还原剂储存容量因此减少，则至少第二SCR区80的温度能够保持低于第一SCR区78，使得能够保持在第二SCR区80的还原剂储存的预定量。因此，从第一SCR区78通过而未转化的NOX的高NOX转化效率能够在第二SCR区80实现。在另一个例子中，第二SCR区可以连接于冷却器，以保持低于第一SCR区的温度。
图3示出SCR系统76的另一种结构。在此处，第一SCR区78被示作SCR催化剂的第一区段，而第二SCR区80被示作SCR催化剂的第二区段。在这个例子中，第一区段和第二区段设置成彼此相邻，因此它们一起形成一体的SCR催化剂。这种结构对于减小空间和成本是有利的。
还有，图4示出另一种结构。第一SCR区78设置在还原剂喷嘴(未显示)的下游。而SCR过滤器82设置在第一SCR区78的下游，第一SCR区78可以与SCR过滤器82结合。第二SCR区80设置在第一SCR区78和SCR过滤器82的下游，并且氧化催化剂84设置在SCR过滤器82和第二SCR区80之间。关于这种结构，一个或多个传感器(例如，NOX、NH3、UEGO等)可以设置在氧化催化剂84的上游和/或下游，因此可以检测还原剂(例如，氨)逃逸，并且因此能够检测氧化催化剂84的转化水平。可以设置第一还原剂传感器86和第二还原剂传感器88，如图所示。
提供氧化催化剂84，以便接收从第一SCR区78逃逸的还原剂，并且氧化至少一部分逃逸的还原剂。以这种方式，还原剂(例如，氨)能够转化成NOX，用于随后提供给第二SCR区80，以避免在第二SCR区过多的还原剂储存容量。但是，在一些情况下，希望在氧化催化剂84仅仅氧化一部分逃逸的还原剂，并且有意使从第一SCR区78逃逸的大多数还原剂进入第二SCR区80。为此，氧化催化剂84可以从传统的氧化或氨逃逸控制功能改变成从第一SCR区78或SCR过滤器82的大多数氨逃逸到第二SCR区80的功能。
因此，氧化催化剂84可以包括使还原剂到NOX转化是低效率(例如，40％的还原剂到NOX转化)的材料。例如，氧化催化剂84可以很薄，并且由于用于排放与催化表面发生反应的有限的驻留时间，因此具有比较低的效率。可选地，或附加地，可以在氧化催化剂块上钻孔以形成气体旁路区，因而减少用于排放与催化剂中间层大量交换的机会。例如，氧化催化剂84可以包括钻孔材料或可以被设计为形成和/或包括多个孔。在另一个例子中，氧化催化剂84可以用形成具有低蜂窝密度(cell density)，例如50-200cpsi，因而为了氧化，限制还原剂(例如氨)到氧化催化剂84的大量传输。还有，为了较低的氧化性能，氧化催化剂84可以具有低于调整的(tuned)预定阈值的一定量的铂族金属。在又一个例子中，可以利用选择的涂覆工艺，而不是来自块(brick)的切割部分，其中底部基质区将不用中间层进行处理或涂覆以形成不反应的空白区。这可以通过向基质的选择部分施加浆状装料(charges)并且不完全涂覆来进行。可以提供氧化催化剂结构和材料的各种实施例。
如上所述，氧化催化剂可以构造成使得从第一SCR区78逃逸的大多数还原剂进入第二SCR区80。图5将由两种不同的氧化催化剂引起的氨(NH3)转换成NOX的效率作为温度的函数。对于这个示例性的曲线图，温度以每分钟10摄氏度的速度增加，具有300ppm氨原料气。实线表示，一旦全部氧化催化剂(例如标准柴油氧化催化剂)已经达到起燃(例如，150一200摄氏度)之后，它几乎将氨完全转化成NOX。在这个例子中，氨转化的量表示为例如由图4的还原剂传感器86检测的氨量对由图4的还原剂传感器88检测的氨量的百分比。相反，虚线表示，一旦具有75％的其表面可得到的用于氧化的氧化催化剂已经达到起燃之后，它转化它所接收的氨的大约50％。因此，如果希望将氧化催化剂84接收的大多数还原剂传到第二SCR区80，则具有75％的其表面可得到的用于氧化的氧化催化剂可以包括在SCR系统76中。可得到的催化剂表面的量可以根据在氧化催化剂处希望的氨转化的量来选择，并且任何转化百分比都是可能的。
而且，图6示出在如图6相同的条件下在柴油氧化催化剂84的下游的氨(NH3)逃逸的量。一旦它已经达到稳定的运行状态(例如300摄氏度)之后，全部氧化催化剂仅仅逃逸少量的氨。但是，一旦它已经达到稳定的运行状态之后，具有75％的其催化剂表面可得到的用于氧化的氧化催化剂可以逃逸输送给该氧化催化剂的大约一半的氨。这与图5所示的氨转化的量相一致。
应当理解，氧化催化剂包括一种或多种氨氧化催化剂、稀NOX收集器、柴油氧化催化剂、和/或NOX吸收催化剂、正如在下面将要讨论的，反馈到电子控制器和/或还原剂喷嘴的氧化催化剂性能可以用来控制还原剂喷射。
现在返回到在提供的SCR系统的每个SCR区的NOX转化的问题，在一个例子中，与第二(第三)SCR区相比，第一SCR区被操作转化较高部分的发动机排出物NOX。实现这种转化的一种方式是在第一SCR区具有高装载的中间层，使得在第一SCR区转化的NOX的量可以被增加。为了实现高装载的中间层并且仍然能够达到快速起燃(例如，在第二SCR区80起燃之前)，第一SCR区可以具有比第二SCR区小的体积(如图1所示)。
因此，第一SCR区可以具有第一表面面积-体积比，该第一表面面积-体积比大于第二SCR区的第二表面面积-体积比。换句话说，第一SCR区的第一中间层密度可以大于第二SCR区的第二中间层密度。在一个例子中，第一SCR区的涂覆水平可以超过标准装料水平至少10％，并且涂覆水平可以如用于快速还原剂(例如氨、尿素)饱和的喷射限制一样高。以这种方式，即便第一SCR区在体积很小，第一SCR区也能够在发动机冷起动期间用喷射的还原剂快速地饱和，并且第一SCR区的起燃由于低热惯性能够很快达到。
如图7所示，通过增加第一SCR区的中间层的装料约30％，可以减少达到饱和的SCR区的起燃运行的时间。也就是，高装料的中间层(实线，1.3X)使NOX去除发生明显快于由标准中间层装料(虚线1.0X)引起的NOX去除。
为了实现高中间层密度，可以采用若干种方法。例如，第一SCR区可以包括高蜂窝密度材料，用于增加施加中间层的可利用的表面面积。这可以用于更多的大表面界面以增加性能(performance)的交换。作为另一个例子，第一SCR区可以具有高孔隙材料，使得附加的中间层能够被支撑在第一SCR区的壁结构内。以这种方式，中间层可以在壁中并且在表面上，以提供最大的装料。作为用于增加中间层装料的又一个例子，第一SCR区可以包括薄壁材料。将SCR中间层施加于薄壁的优点是减少SCR部件的热惯性，使得中间层材料迅速被加热并且保持该热。
还有，关于没有基质的挤压的SCR可以是附加的选择，以形成高中间层密度SCR。应当理解，可以实现各种实施例，或所讨论的结构和材料都不用于增加中间层装料。可以调整这些特征的平衡，以保持排放控制系统部件的希望的全寿命性能。
相反，有些时候，SCR区的中间层装料，或中间层秘密度可以有意的限制以避免过高的背压。在这种情况下，具有串联的两个或更多个SCR区的排放控制系统还可以具有用于氨储存的有限的容量，并且因此承担还原剂从第二SCR区逃逸到排气尾管的风险。在该示例中，其中在本系统中释放压力是所需要的，利用氧化催化剂(见图4)可以是有利的，因为，如上所述，第一SCR区可以被饱和以实现快速起燃，并且至少一些从第一SCR区逃逸的还原剂能够在氧化催化剂处转化为NOX，因此减少还原剂从第二SCR区逃逸的危险。
已经提出用于被动减少氨逃逸同时提高NOX转化效率的若干种排放控制系统结构。这些结构每种可以适应特定的排放控制策略。即，为了进一步解决还原剂逃逸，提出若干种用于主动防止氨逃逸同时提高NOX转化效率的方法，并且也可以用其他各种方法。
具体说，图8示出用于根据诸如储存容量的SCR区状态，选择多种排放控制策略其中之一的综述方法500。该多种排放控制策略在图10-14示出。具体说，如果第一SCR区和第二SCR区在稳定、预热状态(例如，两个SCR区具有希望的储存容量)下运行，则可以选择并且执行第一排放控制策略。如果第一SCR区不具有希望的储存容量(例如太低)但是第二SCR区具有希望的储存容量，例如当第一SCR区过热时，则可以选择并且执行第二排放控制策略。而且，如果第一SCR区具有希望的储存容量，而第二SCR区不具有希望的储存容量(例如太低)，例如在发动机预热期间，则可以选择并且执行第三排放控制策略。还有，如果两个SCR区都不具有希望的储存容量，例如如果一个或多个SCR区正在退化或已经退化，则可以选择并且执行第四排放控制策略。
现在回到图8，在502，运行状态被读取。运行状态可以包括一个或多个发动机运行状态、排放控制系统状态等。在504，设置用于第一SCR区和用于第二SCR区的储存容量阈值(例如，最小希望储存容量)。
储存容量阈值可以根据发动机运行状态确定，诸如发动机是否正在起动、空转、加速/减速、关闭等。不同的发动机运行状态可以产生不同的发动机排出物NOX水平，所以可以设置用于SCR区的储存容量阈值以适应当前的发动机排出物NOX水平。例如，在发动机预热期间，当与发动机空转相比存在高发动机排出物NOX时，可以设置较大的储存容量阈值。而且，储存容量阈值可以根据用于排放控制系统的希望的排放控制策略来确定，并且希望的排放控制策略本身，可以根据将要讨论的第一和/或第二SCR区的状态来选择。应当理解，储存容量阈值可以最终由SCR区的中间层装料和/或中间层密度来限定。
回到图9，该曲线图示出SCR区的储存容量如何随着温度变化。因此，在方法500的504，可以通过设置SCR区的希望的温度范围，例如，在T1L(例如，下温度阈值)和T1H(例如上温度阈值)之间，设置用于SCR区的储存容量(SC)阈值。可以根据诸如图9的示例性曲线图的预储存的映射，或者根据一种或多种算法或模型，可以确定用于SCR区的储存容量阈值，并且设置在电子控制器。虽然图9通过用于图9的第一SCR区的温度示出储存容量的示例性曲线，但是应当理解，用于第二SCR区的储存容量和温度之间的示例性关系可以与图9所示的相似或不同。
在506，该方法500可以包括确定排放控制状态。作为一个例子，排放控制状态可以包括第一和第二SCR区每个的实际储存容量。因此，在508，方法500包括根据在506确定的排放控制状态选择和/或设置排放控制策略。
回到图10，更详细地描述方法500的步骤506和508。具体说，图10示出用于确定第一和/或第二SCR区的储存容量状态并选择排放控制策略的示例性方法700。一般而言，储存容量状态可以通过SCR区的温度来确定，该温度可以与具体的储存容量值或值的范围相关联，正如关于图9所描述的。
在702，方法700包括判断第一SCR区的储存容量是否大于第一储存容量阈值。具体说，这可以包括判断第一SCR区的温度是否高于下阈值温度T1L和/或第一SCR区的温度是否低于上阈值温度T1H。
如果在702回答是“是”，以便在第一SCR区存在希望的储存容量的量，则方法700进行到704，在704判断第二SCR区的储存容量是否大于第二储存容量阈值。如果在704回答是“是”，以便在第二SCR区存在希望的储存容量的量，则方法700进行到706，在706选择第一排放控制策略。当第一和第二SCR区两者被预热，并且在由例如尿素参加的情况下能够将发动机排出物NOX转化成氮、水和二氧化碳时，可以选择第一排放控制策略。这可以看作是运行的稳定状态。正如在下面关于图11所讨论的，第一排放控制策略可以包括控制第一SCR区和/或第二SCR区，以保持在每个SCR区的储存的还原剂的预定的量(例如，每个SCR区可以具有不同的预定量，其中一个高于另一个，或具有相同的预定量)。
如果在702回答是“不”，以便第一SCR区的储存容量小于希望的量，则方法700进行到708，在708，判断第二SCR区的储存容量是否大于第二储存容量阈值。如果在708回答是“是”，以便在第二SCR区存在希望的储存容量的量，则方法700进行到710，在710，选择第二排放控制策略。例如，当发动机已经运行一定时间，以使第一SCR区很热(例如，高于上限温度)，但是第二SCR区仍然足够凉，以便能够以合理的速率转化NOX时，可以发生(transpire)用于在710选择第二排放控制策略的条件。正如将要关于图12详细讨论的，第二排放控制策略可以包括控制第二SCR区，以保持在第二SCR区储存的还原剂的预定量，和/或使第一SCR区的储存容量高于第一储存容量阈值。
如果在704回答是“不”，以便第一SCR区的储存容量大于第一储存容量阈值(例如，希望的储存容量)，但是第二SCR区不大于第二储存容量阈值(例如，不是希望的储存容量)，则方法700进行到712，在712，选择第三排放控制策略。在712用于选择第三排放控制策略的条件是可以在发动机预热期间发生，例如，当第一SCR区已经达到起燃温度但是第二SCR区尚未达到起燃温度时。关于图13所讨论的第三排放控制策略可以包括控制第一SCR区，以保持在其中的储存的还原剂的预定量和/或将第二SCR区的储存容量增加到高于第二储存容量阈值。
如果在708回答是“不”，使得第一和第二SCR区两者都具有小于相应储存容量阈值(例如不是希望的储存容量)的储存容量，则方法700进行到714，在714，选择第四排放控制策略。例如，如果两个SCR区均高于高温阈值，并且因此不能以合理的速度转化NOX，则在714可以选择第四排放控制策略。该第四排放控制策略可以包括工作(efforts)，以将一个或多个SCR区的储存容量增加到储存容量阈值之上，这将参考图14更详细地描述。
虽然方法700的组成部分以一种特定顺序示出，但是应当理解，一些或全部动作可以包括在程序中，并且动作可以以任何顺序进行。
将关于图11-14讨论的排放控制策略为SCR系统提供增加的灵活性。在一些情况下，能够过喷射还原剂(相对于用于几乎完全的NOX转化的理想配比关系)，以便使第一SCR区用还原剂饱和，因而确保接近完全的或完全的NOX转化效率。在一些情况下，可以欠喷射还原剂，以减少氨逃逸的危险和/或基本完全用尽一个或多个SCR区的储存的还原剂。在另外的其他时候，还原剂可以以相对于需要基本上完全转化NOX的量的理想配比的水平喷射。
参考图11，图11示出第一排放控制策略。例如，当发动机以稳定状态运行时可以执行方法800。具体说，正如关如图10所讨论的，当第一SCR区的储存容量高于第一储存容量阈值并且第二SCR区的储存容量高于第二储存容量阈值时，可以执行方法800。
在802，方法800包括判断储存在第一SCR区的还原剂的量是否大于上阈值量A1，上阈值量A1如图9的虚线所示。这样的上阈值量A1可以设置成使得“安全范围”存在于A1上方。通过将A1设置成低于最大储存容量，可以避免不再有还原剂可以被储存并且还原剂逃逸的危险非常高的情况。在一些例子中，储存的还原剂的量可以计算或通过上面所述的还原剂储存模式来预测。以这种方式，来自第一SCR区的还原剂逃逸能够最少。如果在802回答是“不”，表示储存在第一SCR区的还原剂低于上阈值量A1，则方法进行到804。
同样，在804，方法800包括判断存在第二SCR区的还原剂的量是否大于上阈值A2，上阈值量A2可以类似于上阈值A1的方式来选择或确定。也就是，上阈值量A2可以选择成“安全范围”存在于A2上方。如果在804回答是“不”，则方法800包括调节还原剂喷射，或根据第一SCR区的状态，例如在第一SCR区储存的还原剂的量，调节在第一SCR区的上游喷射的还原剂的量。在其他例子中，第一SCR区的状态可以包括第一SCR区的储存容量、退化、体积、密度等。
可以进行806的调节，以在第一SCR区达到希望的NOX转化效率。例如，在发动机起动期间，806的调节可以包括喷射还原剂的量的调节，该还原剂的量大于理想配比的还原剂对NOX之比。也就是，第一SCR区可以用还原剂饱和，使得在高发动机排出物NOX期间能够在第一SCR区实现非常高的NOX转化效率(例如X％)。在高还原剂喷射的情况下，至少一些还原剂(例如Y％)可以从第一SCR区逃逸到第二SCR区，在第二SCR区它能够被捕获并储存，为将来之用。
在一些情况下，806的调节可以包括在808根据第二SCR区的状态，例如，储存在第二SCR区的还原剂的量，调节喷射。这可以有助于以希望的水平(例如，低于第二阈值量)保持储存在第二SCR区的还原剂的量。还有，总的来说，当氧化催化剂被包含在排放控制系统中时，可以根据氧化催化剂的性能进一步调节还原剂喷射量。
应当理解，在一些情况下，当第一SCR区的储存容量大于第二SCR区的储存容量时，可以进行806的调节。
如果在804回答是“是”，表示在第一SCR区储存的还原剂的量低于上阈值量A1，但是在第二SCR区储存的还原剂的量等于或大于上阈值量A2，因此可以进行操作(action)以通过增加到第二SCR区的NOX流来减少储存在第二SCR区的还原剂的量。
具体说，在810，方法800可以包括通过还原剂喷嘴减少还原剂喷射，因而将在第一SCR区储存的还原的量减少到预定的低水平。方法800还可以包括增加第一SCR区的温度，以减少第一SCR区在812转化NOX的能力。以这种方式，能够增加到第二SCR区的NOX流。按照在第二SCR区储存的还原剂的量可以在812增加温度。以这种方式，可以增加施加于第二SCR区的NOX的量，用于消耗在第二SCR区的储存的还原剂。
在一些情况下，在812，方法800实际上可以包括，使第一SCR区不作用(disable)(例如，通过增加第一SCR区的温度到足够高水平)，因此由发动机产生的基本上所有的在NOX进入第二SCR区。在812的不作用也可以通过另外的减少在第一SCR区储存的还原剂的量来进行。通过在增加第一SCR区的温度(例如在812)之前减少喷射的还原剂的量(例如在810)，当在812增加第一SCR区的温度时能够减少或消除还原剂从第一SCR区向第二SCR区逃逸的危险。
在814，方法800可以包括通过使燃烧室内含物的空气燃料比变成比较稀来增加到第二SCR的NOX流。在816，方法800还可以包括通过还原剂喷嘴进一步减少喷射的还原剂的量。以这种方式，较少的NOX能够在第一SCR区转化，并且这可以有效地得到更多的NOX进入第二SCR区。通过这样做，利用在第二SCR区储存的还原剂。
在排放控制系统包括设置在第一SCR区和第二SCR区之间的氧化催化剂的情况下，方法800可以包括在氧化催化剂处氧化一些还原剂。因此，流到第二SCR区的NOX流也可以通过在氧化催化剂处的还原剂的氧化来增加。在一些例子中，方法800可以包括喷射大于理想配比的还原剂对NOX的比的还原剂的量，以增加由氧化催化剂产生的NOX的量。
如果在802的回答是“是”，并且在第一SCR区储存的还原的量等于或大于上阈值量A1，则可以进行减少在第一SCR区储存的还原的量的动作。即，在820，可以减少喷射的还原剂的量。而且，在822，方法800可以包括例如，通过以较稀的空燃比运行发动机增加发动机排出物NOX，并且因而增加到第一SCR区的NOX流。在另一个例子中，当储存在第一SCR区的还原剂的量等于或大于上阈值量A1时，储存在第二SCR区的还原剂的量可以被确定，并且第一和/或第二SCR区的还原剂喷射、NOX流、和/或温度可以根据储存在第二SCR区的还原剂的量进一步调节。
在一些排放控制结构中，可以希望SCR区的下游包括还原剂逃逸催化剂，以使排放控制系统能够运行，其中储存的还原剂的量接近每个相应的SCR区的最大储存容量。也就是，由燃料喷嘴喷射的还原剂的量将足够高，以使第一和第二SCR区两者的中间层饱和。在这种情况下，如果排放控制系统包括氨逃逸催化剂，并且在802回答是“是”，则可以跳过步骤820和822，并且可以监控该系统在尾管中逃逸的氨。如果在尾管中的氨逃逸的量高于预定的阈值，则可以调节排气温度、发动机排出物NOX、还原剂喷射和/或第一和/或第二SCR区的还原剂储存容量，以有效地净化该排放控制系统的任何希望的区域。
回到图12，第二排放控制策略被是为方法900。如上所述，当第一SCR区的储存容量小于第一储存容量阈值(例如，不是希望的储存容量)，并且第二SCR区的储存容量高于第二储存容量阈值(例如希望的储存容量)时，可以执行第二排放控制策略，当第一SCR区过热时能够发生第二SCR区的储存容量高于第二储存容量阈值。在一些情况下，当第一SCR区的储存容量小于第二SCR区的储存容量时可以执行方法900，其中第一和第二SCR区设置在分开的排放控制装置中。
在902，方法900包括判断储存在第二SCR区的还原剂的量是否小于上阈值量A2。如果是，则方法进行到904，在904方法包括根据第二SCR区的状态，例如储存在第二SCR区的还原剂的量，调节在第一SCR区的上游喷射的还原剂的量。在其他例子中，第二SCR区的状态可以包括第二SCR区的储存容量、退化、体积、密度等。
但是，如果储存在第二SCR区的还原剂的量等于或大于该上阈值量A2，则方法900进行到906，在906发动机排出物NOX增加，以试图减少在第二SCR区储存的还原剂的量。这可以通过，例如，使一个或多个燃烧室以较稀的空燃混合物运行来实现。如果排放控制系统包括氧化催化剂，则方法900可以包括在908在氧化催化剂处氧化一些还原剂，以进一步增加流到第二SCR区的NOX流。而且，可以增加还原剂喷射，以便增加由氧化催化剂产生的NOX的量。如果氧化还原剂不是排放控制系统的一部分，则方法900可选地包括在910减少还原剂喷射。
表示为方法900的第二排放控制策略也可以包括工作以将第一SCR区的储存容量增加到第一储存容量阈值之上。这可以，例如，通过控制第一SCR区的温度来进行，因为储存容量极大地受温度的影响。因此，在912判断第一SCR区的温度是否高于下温度阈值T1L。如果在912回答是“不”，这可能表示第一SCR区太凉，说明储存容量低。因此，方法900进行到914，在914，在一个例子中第一SCR区通过增加排气温度被预热。如果在912回答是“是”，这可能表示第一SCR区太热，说明储存容量低。因此方法900进行到916，在916排气温度可以降低试图冷却第一SCR区。控制可以处于应有的位置使得在914排气温度不升高太多，在916排气温度不降低太多，以致不能显著地和/或消极地影响其他排放控制装置(例如氧化催化剂、第二SCR区等)的运行。可以采用用于增加或减少第一SCR区的温度的其他方法，例如利用一个或多个换热器。
现在参考图13，第三排放控制策略被示作示例性方法1000。如上所述，当第一SCR区的储存容量高于第一储存容量阈值(例如，希望的储存容量)，并且第二SCR区的储存容量不高于第二储存容量阈值(例如，不是希望的储存容量)时，例如当发动机正在预热使得第一SCR区已经达到起燃温度，但是第二SCR区还没有达到起燃温度时，可以执行第三排放控制策略。在一些情况下，当第一SCR区的储存容量大于第二SCR区的储存容量时可以执行方法1000。
在1002，方法1000包括判断储存在第一SCR区的还原剂的量是否小于上阈值量A1，该上阈值量示意地示于图9中。如果在1002回答是“是”，则方法1000进行到1004，在1004，方法1000包括根据第一SCR区的状态，例如储存在第一SCR区的还原剂的量，调节在第一SCR区的上游喷射的还原剂的量。可以进行1004的调节，以在第一SCR区实现希望的NOX转化效率。例如，在发动机起燃期间，1004的调节可以包括调节喷射还原剂的量，该还原剂的量是理想配比的还原剂对NOX的比。因此，在高发动机排出物NOX持续时间期间能够在第一SCR区实现接近完全的NOX转化效率(例如，大于90％)。
如果在1002回答是“不”，表示储存在第一SCR区的还原剂的量等于或大于上阈值量A1，可以进行动作以通过增加流到第一SCR区的NOX流来减少储存在第一SCR区的还原剂的量。如上所述，这可以通过以较稀的空气燃料比运行发动机的一个或多个燃烧室来实现。
在1008，方法1000可以包括通过还原剂喷嘴减少还原剂喷射，因而将储存在第一SCR区的还原剂的量减少到低于上阈值量A1。
表示为方法1000的第三排放控制策略也可以包括工作以使第二SCR区的储存容量高于第二储存容量阈值。这可以，例如，通过控制第二SCR区的温度来进行，因为第二SCR区的储存容量可以通过控制其温度来调节。因此，在1010判断第二SCR区的温度是否高于第二SCR区下温度阈值T2L。如果在1010回答使“不”，这可能表示第二SCR区太凉，说明储存容量低。因此，方法1000进行到1012，在1012，第二SCR区，例如，通过增加排气温度被预热。
如果在1010回答使“是”，可以确定第二SCR区太热，因为储存容量低并且第二SCR区不太凉。因此，方法进行到1014，在1014排气温度可以降低试图冷却第二SCR区，并且因此增加储存容量。控制可以处于应有的位置，使得在1012排气温度不升高太多，在1014排气温度不降低太多以至于不能显著地和/或消极地影响其他排放控制装置(例如氧化催化剂、第二SCR区)的运行。可以采用用于增加或减少第二SCR区的温度的其他方法，例如利用一个或多个换热器。
现在参考图14，方法1100是第四排放控制策略，如果第一SCR区和第二SCR区两者的储存容量都小于相应的储存容量阈值(例如不是希望的储存容量)，例如当至少一个SCR区退化时，可以执行第四排放控制策略。在此处，第一SCR区的温度可以被调节到第一希望的范围内，并且第二SCR区的温度可以被调节到第二希望的范围内。
具体说，在1102，方法1100包括判断储存在第一SCR区温度是否高于上温度阈值T1H。如果在1102回答是“不”，则在第一SCR区的温度尚未被预热到例如图9的点A。方法1100可以进行到1104，在1104，排气热温度增加，因而预热第一SCR区。能够控制排气热温度的一些方法可以包括调节燃烧室的内含物的空气燃料比、喷射正时、节流等。
而且，方法1100可以包括在1104停止还原剂的喷射。可以希望停止喷射由于两个SCR区的储存容量小于希望的量，并且还原剂逃逸到大气的可能性很高。
如果在1102回答是“是”，则第一SCR区的温度可能太高，例如在图9的B点。因此，方法1100进行到1106，在1106排气热温度可以降低以便冷却该第一SCR区。
在1108，方法110可以包括判断第二SCR区的温度是否高于上阈值T2H。如果在1108回答是“不”，这表示第二SCR区可能是太凉(例如图9的点A)，所以方法110进行到1110，在1110可以增加排气热，以预热第二SCR区，如果在1108回答是“是”，则第二SCR区可能太热(例如图9的点B)，因此方法1100进行到1112，在1112排气温度可以降低，试图冷却第二SCR区。
从图11-14所示的排放控制策略的讨论，应当理解，在一些条件下，排放控制系统可以运行，其中在第一SCR区储存的还原剂的第一量大于在第二SCR区储存的还原剂的第二量，正如一些实施例一样，例如在第三排放控制策略期间，在发动机冷起动期间，或当第二SCR区的温度低于下阈值(例如，太凉)或高于上阈值(例如，太热)时。
在一些情况下，由于偶然事件(例如，作为正常发动机运行的结果)在第一SCR区可能存在多于第二SCR区的储存的还原剂。在其他例子中，运行参数可以调节，以达到储存的还原的第一量大于储存的还原剂的第二量。所述运行参数可以包括一个或多个NOX流，第一SCR区的温度、第二SCR区的温度以及喷射的还原剂的量，正如一些实施例一样。因此，为了达到第一储存的还原剂的量大于第二储存的还原剂的量，可以减少流到第一SCR区的NOX流，第一SCR区的温度可以保持在预定的范围，和/或可以增加喷射的还原剂的量。
另一方面，排放控制系统可以操作，其中储存的还原剂的第二量大于储存的还原剂的第一量，作为一些例子，例如当第一SCR区的温度高于上阈值(例如，太热)，或当第一SCR区不作用，或当使用SCR过滤器(或柴油微粒滤清器)更新时。在一些情况下，作为发动机运行的结果，或偶然事件，在第二SCR区储存的还原剂可能多于第一SCR区储存的还原剂。这可以在车辆加速和/或发动机速度高于预定阈值时发生。例如，在急加速和高速驱动期间，第一SCR区的效率可以低于100％，由于第一SCR区的高温和高空间速度(high space velocity)。在这种情况下，第二SCR区处于这样的温度窗口，可以足以使从第一SCR区接收而未转化的NOX在第二SCR区被储存的NH3消耗。
在其他例子中，可以调节运行参数，以使储存的还原剂的第一量少于储存的还原剂的第二量。正如所讨论的，所述运行参数可以包括一个或多个NOX流、第一SCR区的温度、第二SCR区的温度以及喷射的还原剂的量。为了达到储存的还原剂的第一量少于储存的还原剂的第二量，与在第二SCR区的NOX流相比，可以减少流到第一SCR区的NOX流，第一SCR区的温度可以增加到上阈值之上，并且/或第二SCR区的温度可以保持在预定的范围。而且，根据其他条件可以增加或减少喷射的还原剂的量，以便达到储存在第二SCR区的还原剂的量比第一SCR区的大。
作为示意曲线图，图15示出在发动机运行期间并且排放控制系统构造成利用此处所述排放控制策略期间，在中间位置(例如在第一SCR区和第二SCR区之间)的还原剂的量以及在排气尾管部位的还原剂的量。从这个曲线图能够理解，利用多于一个的SCR区和此处所述的排放控制策略的结合大大减少还原剂逃逸。
具体说，图15预示地示出“典型的”场状态。迹线示出在FTP 75循环上的氨释放。在这个例子中，第一SCR区和第二SCR区具有中等到高氨的预先吸附水平。0-505秒第二区是气囊1冷起动-其中NH3的一些过喷射以帮助与少量逃逸的转换。较大的氨峰值是来自FTP的气囊3-热起动，并且从第一SCR区的释放是驱动的温度，并且该第二是由于预先吸收的氨限制一些吸收。相反，在没有预先吸收的情况下，用此处所述的过喷射策略，存在与实线相似的迹线，但是虚线不具有任何超过20ppm的峰值，由于第二SCR区被调节，基本没有储存其中的氨，并且能够完全吸收该峰值。
现在回到诊断在具有串联的多于一个的SCR区的排放控制系统中排放控制系统部件的问题，图16示出方法1200。作为一些例子，方法1200包括在1202读取运行状态。运行状态可以包括发动机运行状态和/或当前排放控制策略。在1202判断排放控制系统是否存在问题，并且该问题不是还原剂喷嘴的问题，也不是可以检测排放控制系统部件的状态的任何一个或多个传感器的问题。也就是说，除第一SCR区和第二SCR区之外的排放控制部件作为排放控制系统问题的选择对象贡献者可能已经被排除(或诊断)。
正如将要详细地讨论的，当SCR区之一不转化NOX、以不合理的低速率(例如小于50％)、或以已知的速率转化NOX时可以进行诊断。因此，当第一和/或第二SCR区的温度太低或太高以致不转化NOX时可以进行诊断。例如，如果第一SCR区在NOX转化区范围之外，可以诊断第二SCR区。另一方面，如果第二SCR区在NOX转化范围之外，则可以诊断第一SCR区。运行范围可以适应于SCR的温度范围和/或储存容量。
尽管没有示出，但是方法1200可以包括调节运行参数，以达到第一SCR区的希望的温度和/或第二SCR区的希望的温度，其中运行参数可以包括发动机速度、发动机载荷、空气-燃料比以及喷射的还原剂的量中的一个或多个。也就是，可以有意地增加或减少第一和/或第二SCR区的温度，以便将该系统放置在有利于进行SCR系统诊断的状态。
在1204，方法1200包括判断第一SCR区的温度是否高于上阈值温度T1H。如果在1204回答是“是”，这可能表示第一SCR区不作用的(例如，不能转化NOX)。因此，方法1200进行到1206，并且判断第二SCR区的温度是否高于下阈值温度T2L。下阈值温度T2L可以是低于第二SCR区不能储存还原剂和/或不能转化NOX的温度。因此，如果在1206回答是“是”(例如第二SCR区正在转化NOX)，则方法进行到1208。
在1208，方法1200可以包括评估第二SCR区的性能。由于在这些条件下第一SCR区可能是功能不作用的，因此在假定发动机排出物NOX的大多数流向第二SCR区而不在第一SCR区转化的情况下，第二SCR区的诊断可以进行。这可以，例如，在SCR过滤器更新期间，当第一SCR区受到高温时发生。也就是，在SCR循环更新期间，第一SCR区的温度可以升高，并且因此还原剂储存容量减少。
在1210，例如，方法1200包括从第二SCR区下游的NOX传感器读取传感器信号。在1212，方法1200可以包括确定第二SCR区的储存容量。方法1200也可以包括在1214确定第二SCR区的NOX转化效率。可以进行各种计算和/或比较，以评估第二SCR区。
在1216，如果确定第二SCR区的性能比预期的性能低(例如，该性能不如预期的好)，则方法1200包括在1218设置第二SCR区的诊断。作为一个例子，设置第二SCR区的诊断可以响应于第二SCR区的储存容量小于第二SCR区的预期的储存容量来进行。也就是说，方法1200包括根据表示第二SCR区退化的信号设置第二SCR区的诊断。
但是，如果第二SCR区的性能至少等于预期的性能(例如性能和预期的一样好)，第二SCR区的性能可能不是排放控制系统问题的根源。因此，方法1200可以包括在1220设置试探性的第一SCR区诊断。也就是，方法1200可以包括根据表示第二SCR区不退化的信号设置第一SCR区的诊断。
如果在1206回答时“不”，因此第一SCR区的温度高于上阈值T1H(例如，第一SCR区太热)，并且第二SCR区的温度低于下阈值T2L(例如第二SCR区太凉)。可以结束方法1200。也就是，在这个例子中，可以不进行排放控制系统诊断。但是应当理解，在具有用于这样做的装置(provisions)的系统中(例如，附加的传感器)，排放控制系统诊断可以在这种条件下进行。
如果在1204回答是“不”，因此第一SCR区的温度不高于上阈值T1H(例如，第一SCR正在转化NOX)，则方法1200进行到1222。在1222，判断第二SCR区是否低于下阈值T2L。如果在1222回答是“是”，因此第一SCR区正在转化NOX但是第二SCR区不转化NOX，则第一SCR区的诊断可以在第二SCR基本不提供NOX转化的假定下进行。例如，在至少发动机的一部分冷起动期间，当第一SCR区，但不是第二SCR区充分预热时，这些状态可以发生。
在1224，方法1200包括评估第一SCR区的性能。这可以包括在1226读取传感器信号，在1228确定第一SCR区的储存容量，和/或在1230确定第一SCR区的NOX转化的效率。
在1232，第一SCR区的性能与预期的性能进行比较。作为一个例子，第一SCR区的性能可以是根据第一SCR区的温度的储存容量，并且该储存容量可以于预期的储存容量比较。在其他例子中，在第一SCR区下游的NOX的量可以与预期的NOX的量进行比较，和/或第一SCR区的NOX转化效率可以与预期的NOX转化效率比较。
在任何情况下，如果第一SCR区的性能低于预期的性能(例如，不以预期的速率擦转化NOX)，则该方法1200包括在1234设置第一SCR区的诊断。也就是方法1200包括根据表示第一SCR区退化的信号设置第一SCR区的诊断。
如果在1232回答是“不”，方法1200包括在1236设置暂时的第二SCR区诊断。也就是方法1200可以包括根据表示第一SCR区不退化的信号设置第二SCR区的诊断。
如果在1222回答是“不”，因此第一SCR区和第二SCR区两者以相当高的速率转化NOX，排放控制系统诊断可以结束。
正如上面所提出的，附加的或补充的，可以提供排放控制系统诊断程序，用于当第一和/或第二SCR区可以运行并且以相当高的速率转化NOX时，进行第一和/或第二SCR区的诊断。这种程序可以依赖第一和/或第二SCR区下游的一个或多个传感器(例如NOX传感器)。以这种方式，即便当两个SCR区在可运行范围内，一个或多个该SCR区的退化可以通过将每个区的NOX转化效率(由NOX传感器检测)与预期的NOX转化效率进行比较来确定。预期的转化效率可以根据发动机载荷、发动机速度、储存容量、储存的还原剂的量、温度等的一个或多个来确定。
如上所述，氧化催化剂可以设置在第一SCR区的下游和第二SCR区的上游，并且因此至少可以氧化从第一SCR区施加的还原剂的一部分。在这种情况下，方法1200可以包括用于判断氧化催化剂是否如预期地进行的装置。在一些情况下，在1204当第一SCR区的温度高于上阈值T1H并且在1206当第二SCR区的温度低于下阈值T2H时，方法1200可以包括根据氧化催化剂的性能设置氧化催化剂诊断。在这种情况下，基本所有的发动机排出物NOX可以被接收在氧化催化剂处。因此，电子控制器可以设置氧化催化剂的预期的性能(例如，将产生多少NOX)和第二SCR取的预期的性能(例如，将转化多少NOX)，并且将尾管的NOX量与预期的NOX量进行比较。在又一些例子中，如果在1216和/或1232回答时“不”，则可以进行氧化催化剂诊断。
方法1200是示范性的。例如，在1204的判断可以用判断第一SCR区的温度是否低于功能上使第一SCR区不作用的下阈值温度来代替，或者可以用第一SCR区明显有利于NOX转化的任何其他判断来代替。同样，在1222的判断可以用第二SCR区的温度是否高于功能上使第二区不作用的上阈值温度的判断来代替，或它可以用第二SCR是否区明显有利于NOX转化的任何其他判断来代替。而且，在1206的判断可以用第二SCR区是否在运行范围内，或它明显有利于NOX转化的判断来代替。
应当指出，此处包含的示例性控制和估算程序可以与各种发动机和/车辆系统结构一起使用。此处描述的具体程序可以表示一个或任何数目的多个的处理策略，例如平稳驱动、间歇驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以按照所示的顺序进行、或平行地进行，或者在一些情况下可以省去。同样，对于实现此处所述的示例性实施例的特征和优点，处理的顺序不是必需的，但是这种顺序容易说明和描述。一个或多个所示的动作或功能可以根据使用的具体策略重复进行。而且，所述的动作可以图解地表示编码，该编码将被编程在控制系统中的计算机可读的储存介质中。
应当理解，此处所公开的结构和程序在性质上是示范性的，并且这些具体的实施例不认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于与4缸发动机相对的V6、L4、L6、V12以及其他发动机类型。而且，虽然各部分关于控制/调节还原剂喷射以调节提供给各SCR区的氨进行描述，但是，例如在稀NOX收集器，例如通过调节浓排气空气燃料比，在上游催化剂中还原剂生成也可以用来代替，或增加还原剂喷射。因此，对于以特定方式调节还原剂喷射每个例子，在上游稀NOX收集器中空气-燃料比的调节也可以用于代替它。因此，本发明的主题包括此处所描述的各系统和结构以及其他特征、功能和/或性质所有的新颖的和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求具体指出认为是新颖的和非现而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这种权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过在本申请中或相关申请中的现有权利要求的修改或通过提出新权利要求来主张。这些权利要求，无论广义、狭义、与原权利要求的范围相同或不同，也都被认为包含在本发明的主题内。

Claims (8)

1.一种用于诊断串联设置的第一SCR区和第二SCR区的方法，该方法包括：
在当所述第一SCR区的温度低于高阈值并且所述第二SCR区的温度低于低阈值时的发动机冷启动期间，根据第一SCR区性能指示催化剂退化；和
在所述第一SCR区的温度高于高阈值并且所述第二SCR区的温度高于低阈值时的DPF再生期间，根据第二SCR区性能指示催化剂退化。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在设置于所述第一SCR区下游并且在所述第二SCR区的上游的氧化催化剂处，氧化从所述第一SCR区逃逸的至少部分还原剂。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述第一SCR区的温度高于高阈值并且所述第二SCR区的温度高于低阈值时，根据氧化催化剂性能指示氧化催化剂的退化。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括调节运行参数以达到所述第一SCR区的温度和所述第二SCR区的温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述运行参数包括喷射正时。
6.一种用于诊断串联设置的第一SCR区和第二SCR区的方法，该方法包括：
在第一模式中，根据所述第一SCR区的第一储存容量设置第一SCR区诊断；和
在第二模式中，根据所述第二SCR区的第二储存容量设置第二SCR区诊断。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括以所述第一模式中的第一温度操作所述第一SCR区，并且以所述第二模式中的第二温度操作所述第一SCR区。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二温度高于所述第一温度。
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