CN104018924A - 诊断排气后处理系统沉积的还原剂的装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种诊断排气后处理系统沉积的还原剂的装置、方法和系统，用于内燃机的排气处理系统可具有还原剂传送系统，该还原剂传送系统将还原剂传送到排气后处理系统的排气处。使温度传感器位于或接近还原剂和排气的流动处以测量还原剂和排气的温度。温度随时间的改变。例如增加、减少、或在变化幅度上改变可表明在系统内存在还原剂沉积物。对沉积物的检测可开始再生循环，在再生循环中系统的操作特性变为消除还原剂沉积物以防止降低排气后处理系统的性能。

Description

诊断排气后处理系统沉积的还原剂的装置、方法和系统

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地涉及对排气后处理系统中用于处理排气的还原剂传送系统的操作进行诊断。

背景技术

近年来，对于内燃机的排放规定变得更为严格。对于环境的重视促使了在全世界大部分地区实行更严格的内燃机排放规定。政府机构，例如美国的环境保护局（EPA），对发动机的排放量进行仔细监控并制定所有发动机必须遵循的合适的排放标准。其结果是，在发动机上使用排气后处理系统来降低排放变得越来越多。

一般来说，根据发动机的类型，排放规定有所不同。对压燃式（例如柴油）发动机的排放测试通常对所释放的一氧化碳（CO）、未燃碳氢化合物（UHC）、例如灰尘或煤烟灰那样的发动机颗粒物（PM）、及氮氧化物（NOx）进行监控。

对于减少NOx排放，应用包括选择性催化还原（SCR）系统在内的NOx还原催化器将NOx（在一些成分是NO和NO₂）转化为N₂和其他化合物。SCR系统应用还原剂，典型的是氨，来减少NOx。当前可用的SCR系统能提供较高的NOx转化率，允许燃烧技术专注于动力和效率。然而，当前可用的SCR系统也有少量缺陷。

SCR系统应用还原剂传送系统将还原剂引入SCR催化器上游的排气流，还原剂例如是尿素水溶液或车用尿素。还原剂会趋向于在位于排气后处理系统中的时间内形成沉积物，例如形成在排气后处理组件（例如还原剂投配器）和/或排气导管（例如还原剂分解室）的管壁上。这种沉积物会对发动机（例如限制排气流路）和排气后处理系统（例如妨碍催化反应）的操作造成不利影响。如果不迅速地检测和去除沉积物，发动机可能无法正常运转。例如，还原剂沉积物可能会对燃料消耗、NOx减少效率、及其他内燃机的操作性能带来负面影响。

发明内容

针对现有技术，尤其是针对现有技术中还没有被当前可用的排气后处理系统完全解决的问题和需求，提出本申请的主题。因此，所提出的本申请的主题在于提供一种对逐渐增大的还原剂沉积物进行诊断的装置、方法和系统，来至少克服现有技术中排气后处理系统的缺点。

根据一个实施方式，一种用于对排气后处理系统中存在的还原剂沉积物进行诊断的装置可包括还原剂传送系统和控制模块，该还原剂传送系统将还原剂传送到内燃机产生的排气处以提供排气和还原剂的混合物，该控制模块对所述还原剂传送系统进行操作。该装置可进一步包括：采样模块，该采样模块对排气和还原剂的混合物的第一温度进行采样且对排气和还原剂的混合物的第二温度进行采样；计算模块，该计算模块对所述第一和第二温度的温差进行计算；及比较模块，该比较模块对第一压差和阈值温差进行比较以确定排气后处理系统内是否存在还原剂沉积物。

这种装置可进一步包括报告模块，该报告模块对性能状态进行报告，该性能状态表明排气后处理系统内存在还原剂沉积物。

这种装置可进一步包括再生模块，该再生模块接收所述性能状态且响应于对所述性能状态的接收来开始排气后处理系统的再生循环以部分地移除所述还原剂沉积物。

在这种装置中，所述采样模块可从温度传感器获得所述第一和第二温度，该温度传感器位于从排气后处理系统的分解室延伸的轴套处，所述还原剂传送系统通过所述轴套向排气传送还原剂。

在这种装置中，所述采样模块可从温度传感器获得所述第一和第二温度，该温度传感器位于排气后处理系统内或接近排气后处理系统。在对所述第一温度进行采样之后，所述采样模块可等待一个时间增量，该时间增量足够在对所述第一温度进行采样之后还原剂沉积物形成或在尺寸上显著增大。

在这种装置中，所述阈值温差可以是从所述第一温度到所述第二温度的升温。如果所述第二温度高过所述第一温度的数量大于所述升温，所述比较模块可确定存在还原剂沉积物。

在这种装置中，所述阈值温差可以是从所述第一温度到所述第二温度的降温。如果所述第一温度高过所述第二温度的数量大于所述降温，所述比较模块可确定存在还原剂沉积物。

在这种装置中，所述阈值温差可以是温度变化的量级。如果所述第一和第二温度的差的绝对值大于所述温度变化的量级，所述比较模块可确定存在还原剂沉积物。

在这种装置中，所述采样模块可进一步取得多个温度采样来获得所述第一和第二温度中的至少一个。所述第一和第二温度中的至少一个可以是所述多个温度采样的平均温度。

根据一种用于对排气后处理系统中存在的还原剂沉积物进行诊断的方法，该排气后处理系统可将还原剂传送到内燃机产生的排气处以提供排气和还原剂的混合物。该方法可包括以下步骤：使温度传感器位于排气后处理系统内或接近排气后处理系统；用所述温度传感器对排气和还原剂的混合物的第一温度进行采样；及使用所述第一温度进行比较以确定排气后处理系统内是否形成还原剂沉积物。

这种方法可进一步包括以下步骤：对性能状态进行报告，该性能状态表明排气后处理系统内存在还原剂沉积物；及响应于对所述性能状态的接收来开始排气后处理系统的再生循环以部分地移除所述还原剂沉积物。

这种方法可进一步包括以下步骤：等待一个时间增量，该时间增量足够在对所述第一温度进行采样之后还原剂沉积物形成或在尺寸上显著增大；在等待所述时间增量之后用所述温度传感器对排气和还原剂的混合物的第二温度进行采样；及计算所述第一和第二温度之间的温差。

在这种方法中，所述温度传感器可位于从排气后处理系统的分解室延伸的轴套处。将还原剂传送到排气处可包括通过所述轴套传送还原剂。

在这种方法中，阈值温差可以是从所述第一温度到所述第二温度的升温。对所述温差和阈值温差进行比较可包括：如果所述第二温度通过大于所述升温的数量存在沉积物，确定存在还原剂沉积物。

在这种方法中，阈值温差可以是从所述第一温度到所述第二温度发生的降温。对所述温差和阈值温差进行比较可包括：如果所述第一温度高过所述第二温度的数量大于所述降温，确定存在还原剂沉积物。

在这种方法中，阈值温差可以是温度变化的量级。对所述温差和阈值温差进行比较可包括：如果所述第一和第二温度的差的绝对值大于所述温度变化的量级，确定存在还原剂沉积物。

在这种方法中，对所述第一温度进行采样和对所述第二温度进行采样中的至少一个采样可包括取得多个温度采样。所述第一和第二温度中的至少一个可以是所述多个温度采样的平均温度。

一种内燃机系统可包括：内燃机；排气后处理系统，该排气后处理系统与所述内燃机相通以接收排气；还原剂传送系统，该还原剂传送系统与所述排气后处理系统内的排气相通进行还原剂的供给以提供排气和还原剂的混合物；温度传感器，该温度传感器对排气和还原剂的混合物的温度进行测量；及车载诊断系统，该车载诊断系统从所述温度传感器对温度数据进行采样且使用所述温度数据来确定排气后处理系统内是否存在还原剂沉积物。

在这种内燃机系统中，从所述温度传感器对温度数据进行采样可包括从所述温度传感器获得第一温度和第二温度。所述车载诊断可进一步对所述第一和第二温度的温差进行计算以提供第一温差，而且可对所述第一温差和阈值温差进行比较来确定排气后处理系统内已形成还原剂沉积物。

在这种内燃机系统中，所述温度传感器可位于从排气后处理系统的分解室延伸的轴套处。所述还原剂传送系统可通过所述轴套向排气传送还原剂。

整个说明书中提到的特征、优点或类似语言并不意味着根据本公开的主题可以实现的所有特征和优点应该在或在任何单一的实施例中。相反，所指特征和优点的语言应被理解为意味着与实施例有关的特定的特征、优点或特性被包括在本发明公开的至少一个实施例中。因此，特征、优点和类似语言的讨论，在整个说明书中可以但并非必须指代同一个的实施例。

本发明所公开的主题中所述的特征、结构、优点和/或特性可以在一个或多个实施例和/或实现方式中以任何合适的方式组合。在下面的描述中，提供了许多具体细节以使本发明所公开的主题的实施例的能得到充分理解。相关领域技术人员将认识到本发明所公开的主题可以在无需一个或多个特定的特征、细节、组件、材料的情况下和/或无需特定的实施例或实施方式的方法的的情况下实践。在其他实例中，在某些实施例和/或实施方式中可以认识到额外的特征和优点，这些额外的特征和优点可能不存在于所有的实施例或实现方式中。此外，在某些情况下，众所周知的结构、材料或操作没有被示出或详细描述，从而避免掩盖了本发明所公开的主题的各方面。本发明所公开的主题的特征和优点根据下面的描述和所附权利要求将变得更加显而易见，或者可通过下文所述的主题的实践来获知。

附图说明

为了使本主题的优点可被更容易地理解，上文简要描述的本发明的主题的更具体的描述将参考附图中示出的具体实施例来提供。可以理解的是这些附图仅为本发明的主题的典型实施例，因此不认为是其范围的限定，通过使用附图对本发明的主题的附加特征和细节进行描述和解释，其中：

图1是根据一个代表性的实施方式的内燃机系统的示意图，该内燃机系统包括内燃机和还原剂传送系统。

图2是根据一个实施方式的图1中的内燃机系统的车载诊断系统和控制器的示意框图。

图3是根据一个实施方式中排气后处理系统的还原剂投配器轴套和反应室的剖视侧视图。

图4是示出在根据一个实施方式中排气后处理系统内形成还原剂沉积物的时间内温度数据如何改变的图表。

图5是示出对在根据一个实施方式中排气后处理系统内存在还原剂沉积物进行诊断和/或响应的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了内燃机系统10的一个实施方式。系统10的主要组件包括内燃机20和排气后处理系统，排气后处理系统可包括选择性催化还原（SCR）系统18。SCR系统18包括会在其中发生催化处理的分解或反应室22。反应室22可与内燃机20相通，通过排气线24接收排气。反应室22可包括任意的多种催化剂，例如SCR催化剂，且配置为在有氨的情况下减少氮氧化物，可从还原剂的还原中得到氨，还原剂例如是尿素水溶液。

内燃机20可以是压燃式发动机，例如柴油燃料发动机，或者是火花点火式内燃机，例如操作为倾斜的汽油燃料发动机。在内燃机20的压缩室内对燃料和空气进行燃烧以提供排气，该排气排入排气线24。在通过排气管26排入大气之前，排气流的至少一部分从排气线24流入或流经排气后处理系统和SCR系统18。

一般来说，SCR系统18可配置为从排气线24接收的排气中移除多种化合物和微粒排放物。除了反应室22之外，SCR系统18可包括还原剂传送系统30。除此之外或者作为另一种选择，SCR系统18可包括任意的多种已知的排气处理组件，例如氧化催化器、颗粒物过滤器、氨氧化催化器。还原剂传送系统30可包括还原剂源，其可采取还原剂罐、还原剂泵、及投配器的形式，投配器呈还原剂传送结构且可采取喷射器36的形式，将还原剂38喷入排气流。

还原剂可以是现有技术中已知的促进了排气流中的污染物的分解、组合、和/或转化为其他惰性形式的任何物质。因此，还原剂可包括氨水（NH3）、尿素水溶液、柴油燃料、车用尿素、和/或柴油。喷射器36可选择为可控，通过促动控制阀来将想要的量的还原剂38喷入排气流。喷射器36可将还原剂38喷入反应室22上游的排气线24和/或直接喷入反应室本身。如图3所示，温度传感器28可大致位于喷射部位，还原剂38在喷射部位进行排气流。

内燃机系统10也可包括车载诊断系统（OBD）系统40，其接收与系统10的操作有关的信息。OBD系统40可与控制器42相通，控制器42对系统10和相关的子系统，例如内燃机20和还原剂传送系统30，的操作进行控制。OBD系统40和控制器42在图1中都示出为一个单独的物理单元，但是在一些实施方式中，如果需要的话，它们都可包括两个或更多的分离的单元或组件。作为另一种选择，OBD系统40和控制器42可以组合进一个单独的单元来既执行诊断功能也执行控制功能。

一般来说，OBD系统40和控制器42都可接受多输入，对输入进行处理，并且传递多输出。在图1中只示出了很少的输入和输出。更具体来说，OBD系统40可从温度传感器28接收温度数据50，且可使用温度数据50来确定系统10的性能状态52。更具体来说，温度数据50可被用于确定排气线24和/或反应室22内是否存在还原剂沉积物。在图1中所示的性能状态52可表明是否出现这种沉积物。性能状态52可包括一个表明沉积物尺寸或严重性的数字，或者可简单地包括一个“是”或“否”的指示器来表明沉积物是否达到阈值尺寸或严重性。OBD系统40可关注其他性能状态数据（未示出），可包括考虑到系统10的其他操作特性的数据。

控制器42可接收性能状态52和/或其他数据，而且/基于性能状态52和其他数据项内燃机20发出命令54和/或向还原剂传送系统30发送命令56。命令54和56可引导内燃机20和/或还原剂传送系统30去采取某些步骤来优化系统10的操作（例如执行排气后处理系统的再生），在有安全顾虑时关闭系统，或者其他。

如果需要的话，OBD系统40和/或控制器42可设计为向用户，例如包含系统10的车辆的驾驶员，提供性能状态52和/或其他数据。例如通过灯或LED、声音信号或警报、模拟评估、数字读数、或其他方式提供性能状态52。而且，用户可基于向用户指示的性能状态42人工选择和键入命令54和/或命令56。作为另一种选择，OBD系统40和/或控制器42可对于用户在操作上实质上是透明的，从而自动发布命令。

参照图2，OBD系统40和控制器42可包括对系统10的操作进行诊断和控制的各种模块。如图2所示，OBD系统可包括采样模块58、计算模块60、比较模块62、及报告模块64。控制器42可包括控制模块66和再生模块68。

参照图2，虽然没有特别示出或记载，但是OBD系统40和/或控制器42可包括额外的控制器模块来实施其他控制系统功能。OBD系统40、控制器42和/或它们的各种模块化组件可包括处理器、存储器、及接口模块，接口模块可由一块或更多的半导体衬底上的半导体门所制成。每块半导体衬底可装入一个或更多的装在电路板上的半导体设备。可通过半导体金属层、衬底至衬底布线、或电路板走线或连接半导体设备的缆线进行模块之间的连接。

在还原剂传送系统30的正常操作的过程中，OBD系统40，或者更确切地说是采样模块58，可从温度传感器28接收温度数据50。采样模块58可从提供考虑到SCR系统18的操作的其他传感器接收其他传感器数据（未示出），例如来自还原剂传送系统30、排气线24、和/或反应室22的压力传感器数据、来自其他温度传感器的温度数据、表明流入排气流的还原剂38的速率的流计量数据、来自现有技术中已知的其他传感器的其他数据。然而，本发明的一个优点在于这些传感器不需要适用于对SCR系统18内是否存在还原剂沉积物进行诊断。

计算模块60可使用温度数据50和/或其他传感器数据来计算对诊断SCR系统18的操作有用的度量值，例如在SCR系统18操作期间的温差。比较模块62可对计算模块60所提供的度量值和其他数据进行比较，其他数据例如是从SCR系统18的前一次操作获得的度量值、已规定的阈值等等。报告模块64可基于比较模块62的输出向例如控制器42提供SCR系统18的性能状态52。如果需要的话，性能状态52可包括各种数据，例如流率、压力、温度、及其他反映了SCR系统18的操作条件的数据。

在某个实施方式中，OBD系统40可对由OBD系统40所追踪的与排气温度和/或SCR系统18的操作的其他方面有关的出错或缺陷进行累积或求和，而且将累积的出错数据和至少一个预定的阈值进行比较。预定的阈值可以是被调控的阈值或一些其他与具有不想要或不当数量的障碍的系统有关的阈值。如果累积的出错数据达到阈值，则报告模块64可发送表明SCR系统18的错误的性能状态52来达到操作或监管标准。然而，如果累积的出错数据没有达到阈值，则报告模块64可发送表明SCR系统18“通过”的性能状态52，例如SCR系统18满足和/或可能继续满足适用标准。

作为另一种选择，性能状态52可给予累积的出错数据是否达到阈值来提供一些其他对SCR系统18的性能的表示（例如“差”）。比较模块62可对累积的出错数据和多个阈值进行比较来提供表示各种性能级别（例如“差”、“中差”、“中”、“中好”、及“好”）中的一个的性能状态52。OBD系统40可以这种方式向用户报告SCR系统18的性能随时间的演变（例如衰变率），从而用户能预料到SCR系统18可能会不能满足适用标准。

对于向用户报告性能状态52，除此之外或者作为另一种选择，报告模块64可也向控制器42提供性能状态52，从而控制器42能应用性能状态52来自动调节系统40的操作。例如，控制模块66可使用性能状态52来向还原剂传送系统30发送命令56以加速、减缓、或停止还原剂38流入排气线24。再生模块68可使用性能状态52来向内燃机20发送命令54以例如通过开始再生循环来调整内燃机20的操作，在再生循环中内燃机20在高于平均的温度下产生排气以烧掉或否则移除排气线24和/或反应室22内的还原剂沉积物。

参照图3，示出了排气线24和反应室22的接合点的侧面视图，也可以是排气线24从还原剂传送系统30接收还原剂38的部分。如图所示，排气线24可具有外壁69，其定为大致管状。反应室22可为刚过还原剂38的进入点的下游的由外壁69规定的大致管状的区域，还原剂38在其中与排气39组合以规定会发生催化还原的混合物。

如图所示，排气线24可包括轴套70，轴套70在从排气线24的外壁69的角度上延伸。轴套70可具有孔72，喷射器36通过孔72喷入还原剂38。因此，可如图所示（例如图3中的从左向右）将还原剂38喷入排气流。刚过孔72的下游或接近的区域，例如轴套70之内，可接收还没有完全与排气流混合的还原剂38，其特别容易对还原剂沉积物的形成产生影响。然而，喷射器36下游的分解室内的其他位置也可对还原剂沉积物产生影响，例如混合器、壁、及其他组件。

通过实施例，在图3中示出轴套70内的还原剂沉积物74A和轴套70的下游的反应室22的壁上的还原剂沉积物74B。这样的沉积物74A和74B只是示例性的，无须位于如图所示的位置，但可沉积于位于还原剂38的进入点或在其下游的排气线24、反应室22、和/或排气管26内的任何位置。此外，还原剂沉积物74A和74B的形状只是示例性的。还原剂沉积物可以是各种形状，包括钟乳石状、圆锥状、非对称团块状等等。这种还原剂沉积物可形成在外壁69的内壁或在排气线24、反应室22、和/或排气管26内的任何结构上，例如位于这些位置中的任意的过滤器或混合器。

图3也示出了温度传感器28A和28B的一种布置。如图所示，温度传感器28A在轴套70的尾端内，大致位于轴套70的尾端与排气线24的接合处。可以观察到，在像所示出的特殊位置的还原剂沉积物74A那样地形成还原剂沉积物会导致轴套70内接近温度传感器28A的排气和还原剂38的混合物的温度的下降。这可能是各种原因所造成的，包括：还原剂38起到了隔热的作用，由于物理上存在还原剂沉积物74A而改变了排气和还原剂38的流动方式。类似地，温度传感器28B位于轴套70下游的反应室的管壁上。可以观察到，在像所示出的特殊位置的还原剂沉积物74B那样地形成还原剂沉积物会导致反应室管内接近温度传感器28B的排气和还原剂38的混合物的温度的下降。当然，温度传感器28A、温度传感器28B、和/或其他温度传感器可布置在靠近可能形成还原剂沉积物的任何地方。

将温度传感器（例如温度传感器28A和28B）布置在靠近可能形成还原剂沉积物的地方（如图3所示）会带来如下好处：能将温度传感器暴露于相关的还原剂沉积物（例如还原剂沉积物74A和74B）形成所产生的相对较大的温度变化。考虑到还原剂沉积物74A可能会形成在如图所示的地方，在SCR系统18的正常操作的过程中，在轴套70内在排气和还原剂38的混合物中可能会形成涡流。这种涡流可包含以相对较高的速度移动的加热气体，因此会向排气线24内的任意结构、排气线24本身、及外壁69传递大量的热。例如还原剂沉积物74A和74B这种的还原剂沉积物的存在会妨碍这些涡流的流动，从而妨碍了相关的热传递以降低排气线24内的任意结构、排气线24本身、及外壁69的温度。

因此，如图3所示的温度传感器28A和28B的位置是有利的，这是因为温度传感器28A和28B可能位于或接近这些涡流一般会形成的地方。温度传感器28A可以如图所示自身整体都位于轴套70内。作为另一种选择，温度传感器28A可通过一个小开口（未图示）插入外壁69或轴套70的壁，从而温度传感器28A的感应部分位于轴套70内。温度传感器28B可以如图所示自身整体都位于排气线24的侧壁（例如外壁69）内。作为另一种选择，温度传感器28B可通过一个小开口（未图示）插入排气线24的外壁69，从而温度传感器28B的感应部分位于排气线内。温度传感器28A和28B可以是现有技术中已知的任何类型的温度传感器，包括：热电偶、电阻温度计（RTD）、热敏电阻等等。

作为另一种选择，温度传感器可以位于很多地方，既可以在轴套70内，也可以在反应室22内，或者在大致位于轴套70处或在轴套70的下游处的排气线24内。作为另一种选择，温度传感器28可位于排气线24、反应室22、和/或轴套70之外。在这种位置，温度传感器28能对通过外壁69和/或轴套70的壁的热传递进行有效测量。加热气体流过排气线24、反应室22、和/或轴套70的速度能控制经过这些结构的热传递，因此位于气流之外的温度传感器28能提供确定是否形成还原剂沉积物的有效数据。

参照图4，图表80示出了例如图1中的SCR系统18那样的排气后处理系统内形成还原剂沉积物的时间内温度数据如何改变。图表80具有横轴82和纵轴84，横轴82表示经过的时间，纵轴84表示例如温度传感器28那样的温度传感器所测量的温度。温度线86示出了在时间上温度怎样变化。

如图所示，温度线86可具有多个区域，这些区域包括：常温区域88、增温区域89、减温区域90、及低温区域91。常温区域88可代表在一般常温条件下SCR系统18的性能，即没有显著的还原剂沉积物。

当像还原剂沉积物74A和74B那样的还原剂沉积物开始形成时，会如增温区域89所示导致一个短期的增温。由于涡流或其他气流的速度临时增加和/或发生在接近还原剂沉积物处的热传递现象会导致排气温度的少量增加。当还原剂沉积物变大时，如上面对图3进行的讨论中所说的原因，温度会发生下降，这就导致了在温度下降之后马上就出现减温区域90，之后直到移除还原剂沉积物为止，在低温区域91内温度会保持相对较低（无显著变化）。沉积物的形成的不断演变导致了这种变化（例如在短暂的增长减少期之间的短暂的增长积累期）。

常温区域88可具有相对稳定的温度。在一些实施方式中，温度可大约是225℃至325℃。常温区域88可以在其最高温度和最低温度之间具有相对较小的温度变化94，例如只有很小的摄氏度。接着该温度可通过增温95从常温区域88内的平均温度上升到增温区域89内的最高温度。

作为另一种选择，当到达增温区域89后温度会发生下降，从而增温区域89内的最高温度不会高于常温区域88内的平均温度。然而，在这种情况下，在沉积物形成的早期阶段中仍然会存在观察得到的增温。该增温可以比图4中的增温区域89更急剧的增长来规定一个增温区域，从而规定了一个温度“剧增”。

在增温区域89之后，温度可降回常温区域88内的平均温度，且通过减温96继续从常温区域88内的平均温度下降到低温区域91内的平均温度。在一些实施方式中，低温区域91内的平均温度可大约是100℃至200℃。在低温区域91可呈现一个相对较大的温度变化97，例如在50℃左右或甚至是100℃。

图表80提供了很多不同的温度特性，能与规定的阈值进行比较以对SCR系统18内还原剂沉积物的形成进行诊断。另外，OBD系统40无须对温度数据流进行连续采样，反而只要采样两个温度数据点就足够了。例如，OBD系统40可简单地对第一温度和第二温度进行比较，第一温度从常温区域88所采样，第二温度从低温区域91所采样。如果第一和第二温度之间的温差（即降温）超过阈值温差，则OBD系统40可确定在SCR系统18内存在还原剂沉积物。在图5中将示出和记载该方法。

参照图5，流程图示出了对在图1中的SCR系统18内存在还原剂沉积物进行诊断和/或响应的方法100。方法100可连续操作，也可通过一个或更多的事件触发，例如：从上次执行方法100以来经过某个时间增量、上一次检测到还原剂沉积物、上一次开始再生循环、出现内燃机20的某个装填或操作条件、或涉及到系统10的操作的其他条件。

如图所示，方法可以步骤120开始110，在步骤120中，内燃机20操作为开始提供排气。在步骤130中，还原剂38可传送到排气流。在步骤140中，可用采样模块58从温度传感器28对排气和还原剂的混合物的第一温度进行采样。可在温度线86的常温区域88内对第一温度进行采样。在步骤150中，OBD系统40可等待一个给定的时间增量，该时间增量例如是，如果形成了还原剂沉积物的话温度从图4中的常温区域88前进到图4中的减温区域90或低温区域91所需的时间。然而，如果连续进行温度采样的话，可省略步骤150。

一旦经过想要的时间增量，采样模块58可从温度传感器28对排气和还原剂的混合物的第二温度进行采样。可在温度线86的低温区域91内对第二温度进行采样。接着，在步骤170中，计算模块60可对在步骤140和步骤160采样的第一和第二温度之间的温差进行计算。这可通过从第二温度减去第一温度来完成。接着，在步骤180中，比较模块62可对上述温差和阈值温差进行比较。

在查询190中，如果上述温差没有超过阈值温差，则方法100可前进至步骤192，在步骤192中，报告模块64生成性能状态52，性能状态52表明没有明显的还原剂沉积物。然后可重新开始方法100，既可以立刻开始也可以经过一个想要的时间增量之后再开始。

如果上述温差超过阈值温差，则方法100可前进至步骤194，在步骤194中，报告模块64生成性能状态52，性能状态52表明存在明显的还原剂沉积物。如果想要的话，在步骤196中，可接着开始再生循环以自动再生SCR系统18来清除还原剂沉积物。

根据一个实施例，可通过将性能状态52传递到控制器42来完成再生，从而控制器42能自动开始想要的弥补措施。控制模块66可向还原剂传送系统30发送命令56以改变还原剂传送系统30的操作来促进还原剂沉积物的移除，例如，通过停止经过喷射器36的还原剂38的流动。再生模块68可类似地向内燃机20发送命令54以改变内燃机20的操作来进一步帮助移除还原剂沉积物。例如，命令54会让内燃机20在较高的温度下运行，从而将流过排气线24的排气流的温度增加到分解、燃烧、和/或否则移除还原剂沉积物的温度。

在完成再生循环之后，然后可重新开始方法100，既可以立刻开始也可以经过一个想要的时间增量之后再开始。最好能在完成步骤196之后马上重新开始方法100，以确保成功移除还原剂沉积物。例如，可以只需对一个单独的温度（例如第三温度）进行采样。第三温度可与第一温度和/或第二温度进行比较以快速确定SCR系统18是否已返回正常操作条件。

作为上述方法的另一种选择，OBD系统40可使用不同的方法来对存在还原剂沉积物进行诊断。例如，OBD系统40可改为对常温区域88内的第一温度和增温区域89内的第二温度之间的温差进行计算。则该结果温差可以是升温。在其他选择中，OBD系统40可对常温区域88内或增温区域89内的第一温度和减温区域90内的第二温度之间的温差进行计算。此外，该温差可以是降温。

在上述情况中的任何一种情况中，可通过观察实验数据，即形成还原剂沉积物、从常温区域88到增温区域89、减温区域90、或低温区域91、或从增温区域89到减温区域90或低温区域91等等这些过程中SCR系统18耗费了多长时间，来确定对第一和第二温度进行测量之间经过的时间。可如上所述对两个温度数据点进行简单比较，如果想要的话，再对其他温度数据点进行收集和分析以提供更完整和/或可靠的诊断。

作为寻找降温或升温的另一种选择，OBD系统40可改为寻找温度数据的其他特性的变化。在一个实施方式中，OBD系统40对温度数据进行分析以寻找温度随时间变化的幅度。例如，OBD系统40可对温度数据进行采样且基于标准差或其他对数据变化的度量来确定是否存在还原剂沉积物。如果温度数据上的变化类似于图4中的变化94，OBD系统40可以作出SCR系统18内不存在明显的还原剂沉积物的结论。相反的是，如果温度数据上的变化类似于图4中的变化97，OBD系统40可以作出SCR系统18内存在还原剂沉积物的结论。

如果OBD系统40不测量降温和升温而是改为测量温度的幅度，计算模块60可对第一和第二温度的差的绝对值进行计算。然后比较模块62可将该绝对值和作为阈值幅度的阈值温差进行比较。如果差的绝对值大于阈值幅度，报告模块64可发送表示存在还原剂沉积物的性能状态52。如果差的绝对值小于阈值幅度，报告模块64可发送表示不存在还原剂沉积物的性能状态52。

作为图5中的方法100的另一种选择，一个不同的OBD系统（未图示）可只从一个单独的例如温度传感器28那样的温度传感器对一个单独的温度进行采样。如果该单独的温度例如低于给定的温度阈值，则OBD系统可确定形成了还原剂沉积物。例如，如果排气后处理系统的稳态温度是225℃至325℃，如果温度读数低于225℃，OBD系统可确定形成了还原剂沉积物。当然也可以用其他温度作为阈值，例如125℃、150℃、175℃、或200℃。

作为另一种选择，一个不同的OBD系统（未图示）可只从一个单独的例如温度传感器28那样的温度传感器对一个单独的温度进行采样。如果该单独的温度例如高于给定的温度阈值，则OBD系统可确定形成了还原剂沉积物。例如，如果排气后处理系统的稳态温度是225℃至325℃，如果温度读数高于325℃，OBD系统可确定形成了还原剂沉积物。当然也可以用其他温度作为阈值，例如350℃或375℃。这种方法使用了温度“剧增”，在还原剂沉积物刚开始形成时能观察到温度“剧增”。

图表80只是示例性的，代表了来自温度传感器28的一个位置的数据如何表现。对于每个温度传感器的位置，温度对还原剂沉积物形成的响应方式都不相同。类似地，OBD系统40诊断沉积物形成的方式可与上述的方法不同。使用不同的传感器布置会随着时间产生不同的温度现象，本发明注重于应用任意的这种现象对排气后处理系统内存在还原剂沉积物进行诊断的所有方法。

如果想要的话，可使用多个温度传感器（未图示）为更准确的诊断提供温度数据的多个源。如果使用多个传感器，比较模块62可用于除了对来自一个单独的传感器的不同时间点的数据进行比较之外或作为替代，对来自多个传感器的数据进行比较。例如，除了温度传感器28之外，可在轴套70的上游布置另外的温度传感器，可对从上游的传感器到温度传感器28的降温进行计算且与预存的阈值进行比较以确定是否有例如还原剂沉积物74那样的障碍物产生了大于预期的降温。

作为另一种选择，可与温度传感器28组合使用其他类型的传感器。例如，可在排气线24、反应室22、和/或轴套70处布置一个或更多的压力传感器来测量发生在这些组件中的一个或多个内的压降。这种信息可以有助于确定温度数据50是否真地表示SCR系统18内还原剂沉积物的存在或表示不同的反常现象。例如，排气和还原剂38的混合物的温度也会受到混合物的压力的影响，会被例如还原剂38的投配速率和内燃机20的装填那样的因素轮流影响。因此，比较模块62可不用只参照一个阈值温差，而是可具有一批阈值温差，应用于系统10的不同的操作条件和/或排气和还原剂38的混合物的不同压力。

根据一个实施例，排气线24内压降的每个范围可具有应用于其的不同的阈值温差。因此，采样模块58除了温度数据50之外还可对压力数据（未图示）进行采样。计算模块60除了温差之外可对压降或“压差”进行计算。比较模块62可参照一批压差范围来找到被测量的压差下降的范围，然后确定适用的阈值温差。然后该阈值温差可被比较模块62用于确定SCR系统18内是否存在还原剂沉积物。

上述的流程示意图和方法示意图一般作为逻辑流程图来说明。由此，记载的顺序和标记的步骤表示了有代表性的实施方式。可以设想其他步骤、顺序、和方法在功能、逻辑、或效果上等价于示意图中所示出的方法中的一个或更多的步骤或其部分。

此外，用于提供对示意图的逻辑步骤的解释的格式和符号不应理解为对图所示处的方法的范围的限制。尽管在示意图中使用了各种箭头类型和线的类型，这并不应当理解为是对相应的方法的范围的限制。实际上，一些箭头或其他连接物可用于只表示一个方法的逻辑流程。例如，一个箭头可表示对所述方法所列举的步骤之间的未指定的持续的等待期或监控期。此外，一个特殊的方法内产生的顺序可严格遵循或不遵循所示的相应步骤的顺序。

本说明书中许多功能模块被标记为模块，从而更特别强调它们的实施的独立性。例如，一个模块可以用硬件电路来实现，包括定制VLSI电路或门阵列、如逻辑芯片、晶体管、或其他分立元件那样的现成半导体。一个模块也可以用可编程的硬件设备来实现，例如现场可编程逻辑门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等等。

模块也能用软件来实现以被各种处理器执行。可执行代码的识别模块例如可包括一个或更多的计算机指令的物理或逻辑块，例如可编为对象、过程、或函数。尽管如此，识别模块的可执行并不需要物理上放在一起，可包括存储在不同位置的分离的指令，当在逻辑上结合时组成模块且达到该模块所宣称的目的。

实际上，计算机可读程度代码的模块可以是一个单独的指令，或许多指令，甚至可以分布于一些存储设备的不同的程序中的一些不同的代码段。类似地，此处可在模块内识别和示出操作数据，操作数据也可用任意合适的形式实现且编入任意合适类型的数据结构。操作数据可被收集作为单独的数据集合，或者也可以分布在不同地点，包括不同的存储设备，也可以至少部分地只作为系统或网络上的电信号而存在。当模块或模块的一部分以软件来实现时，可在一个或更多的计算机可读介质上存储和/或传送计算机可读程度代码。

计算机可读介质可以是有形的存储有计算机可读程序代码的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、全息、微机械、或半导体系统、装置、或设备或者上述的任意合适的组合。

计算机可读介质的更多特别的例子包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪存）、便携式只读存储光盘（CD-ROM）、数字多功能光盘（DVD）、光存储设备、磁存储设备、全息存储设备、微机械存储设备、或者上述的任意合适的组合。在本说明书的上下文中，计算机可读存储介质可以是任意有形的包含和/或存储了被用于指令执行系统、装置、或设备或与其有关的计算机可读程序代码的介质。

计算机可读介质也可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可包括以计算机可读程序代码实现的传播数字信号，例如在基带上或在载波的一部分上。这种传播信号可采用各种形式，包括但不限于：电、电磁、磁、光或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可包括任意不是计算机可读存储介质且能通信、传播、或传输被用于指令执行系统、装置、或设备或与其有关的计算机可读程序代码的计算机可读介质。计算机可读信号介质上的计算机可读程序代码可用任意适当的介质进行传输，包括但不限于：无线、有线、光纤电缆、射频（RF）等等或者上述的任意合适的组合。

在一个实施方式中，计算机可读介质可包括一个或更多的计算机可读存储介质和一个或更多的计算机可读信号介质的组合。例如，计算机可读程序代码可以既作为电磁信号通过光纤电缆来传播以被处理器执行，也存储于RAM存储设备以被处理器执行。

可用一种或更多的编程语言的组合来编写用于执行本发明的各方面的操作的计算机可读程序代码，包括面向对象的编程语言，例如Java、Smalltalk、C++等等，和传统的过程编程语言，例如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序代码可全部在用户的计算机上执行、一部分在用户的计算机上执行、作为一个单机软件包、一部分在用户的计算机一部分在远程计算机上执行或者全部在远程计算机上执行。在后面的方式中，远程计算机可通过任意类型的网络与用户的计算机连接，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），或者可用外部计算机连接（例如使用因特网服务供应商通过因特网）。

贯穿本说明书提及的“一个实施例”、“实施例”，或类似的语言意味着结合实施例描述的特定的特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的“在一个实施例中，”、“在实施例中”和类似短语的出现，可以但不一定全部指的是相同的实施例。类似地，术语“实现”的使用意味着具有结合本公开的一个或多个实施例所描述的特定的特征、结构或特性的实现，但是，如果没有明确的相关性表述，该实现可以与一个或多个实施例相关。

本发明所公开的内容可以以其他具体形式体现而不背离其精神或本质特征。所述实施例被认为在所有方面都仅是说明性的而不是限制性的。本公开的范围因此由所附的权利要求不是由前面的描述来表明。所有在权利要求的等同物的含义和范围内的变化都在其范围之内。

Claims (20)

1.一种用于对排气后处理系统中存在的还原剂沉积物进行诊断的装置，该装置具有还原剂传送系统和控制模块，该还原剂传送系统将还原剂传送到内燃机产生的排气处以提供排气和还原剂的混合物，该控制模块对所述还原剂传送系统进行操作，该装置的特征在于，包括：

采样模块，该采样模块对排气和还原剂的混合物的第一温度进行采样且对排气和还原剂的混合物的第二温度进行采样；

计算模块，该计算模块对所述第一和第二温度的温差进行计算；及

比较模块，该比较模块对第一温差和阈值温差进行比较以确定排气后处理系统内是否存在还原剂沉积物。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

进一步包括报告模块，该报告模块对性能状态进行报告，该性能状态表明排气后处理系统内存在还原剂沉积物。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

进一步包括再生模块，该再生模块接收所述性能状态且响应于对所述性能状态的接收来开始排气后处理系统的再生循环以部分地移除所述还原剂沉积物。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述采样模块从温度传感器获得所述第一和第二温度，该温度传感器位于从排气后处理系统的分解室延伸的轴套处，

所述还原剂传送系统通过所述轴套向排气传送还原剂。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述采样模块从温度传感器获得所述第一和第二温度，该温度传感器位于排气后处理系统内或接近排气后处理系统，

在对所述第一温度进行采样之后，所述采样模块等待一个时间增量，该时间增量足够在对所述第一温度进行采样之后还原剂沉积物形成或在尺寸上显著增大。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述阈值温差包括从所述第一温度到所述第二温度的升温，

如果所述第二温度高过所述第一温度的数量大于所述升温，所述比较模块确定存在还原剂沉积物。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述阈值温差包括从所述第一温度到所述第二温度的降温，

如果所述第一温度高过所述第二温度的数量大于所述降温，所述比较模块确定存在还原剂沉积物。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述阈值温差包括温度变化的量级，

如果所述第一和第二温度的差的绝对值大于所述温度变化的量级，所述比较模块确定存在还原剂沉积物。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述采样模块进一步取得多个温度采样来获得所述第一和第二温度中的至少一个，

所述第一和第二温度中的至少一个包括所述多个温度采样的平均温度。

10.一种用于对排气后处理系统中存在的还原剂沉积物进行诊断的方法，该排气后处理系统将还原剂传送到内燃机产生的排气处以提供排气和还原剂的混合物，该方法的特征在于，包括以下步骤：

使温度传感器位于排气后处理系统内或接近排气后处理系统；

用所述温度传感器对排气和还原剂的混合物的第一温度进行采样；及

使用所述第一温度进行比较以确定排气后处理系统内是否形成还原剂沉积物。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

对性能状态进行报告，该性能状态表明排气后处理系统内存在还原剂沉积物；及

响应于对所述性能状态的接收来开始排气后处理系统的再生循环以部分地移除所述还原剂沉积物。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

等待一个时间增量，该时间增量足够在对所述第一温度进行采样之后还原剂沉积物形成或在尺寸上显著增大；

在等待所述时间增量之后用所述温度传感器对排气和还原剂的混合物的第二温度进行采样；及

计算所述第一和第二温度之间的温差。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述温度传感器位于从排气后处理系统的分解室延伸的轴套处，

将还原剂传送到排气处包括通过所述轴套传送还原剂。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

阈值温差包括从所述第一温度到所述第二温度的升温，

对所述温差和阈值温差进行比较包括：如果所述第二温度通过大于所述升温的数量存在沉积物，确定存在还原剂沉积物。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

阈值温差包括从所述第一温度到所述第二温度发生的降温，

对所述温差和阈值温差进行比较包括：如果所述第一温度高过所述第二温度的数量大于所述降温，确定存在还原剂沉积物。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

阈值温差包括温度变化的量级，

对所述温差和阈值温差进行比较包括：如果所述第一和第二温度的差的绝对值大于所述温度变化的量级，确定存在还原剂沉积物。

17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

对所述第一温度进行采样和对所述第二温度进行采样中的至少一个采样包括取得多个温度采样，

所述第一和第二温度中的至少一个包括所述多个温度采样的平均温度。

18.一种内燃机系统，其特征在于，包括：

内燃机；

排气后处理系统，该排气后处理系统与所述内燃机相通以接收排气；

还原剂传送系统，该还原剂传送系统与所述排气后处理系统内的排气相通进行还原剂的供给以提供排气和还原剂的混合物；

温度传感器，该温度传感器对排气和还原剂的混合物的温度进行测量；及

车载诊断系统，该车载诊断系统从所述温度传感器对温度数据进行采样且使用所述温度数据来确定排气后处理系统内是否存在还原剂沉积物。

19.根据权利要求18所述的内燃机系统，其特征在于，

从所述温度传感器对温度数据进行采样包括从所述温度传感器获得第一温度和第二温度，

所述车载诊断进一步对所述第一和第二温度的温差进行计算以提供第一温差，而且对所述第一温差和阈值温差进行比较来确定排气后处理系统内已形成还原剂沉积物。

20.根据权利要求18所述的内燃机系统，其特征在于，

所述温度传感器位于从排气后处理系统的分解室延伸的轴套处，

所述还原剂传送系统通过所述轴套向排气传送还原剂。