评估NOx传感器响应速率劣化的设备、系统和方法技术方案

技术编号:11756703 阅读:134 留言:0更新日期:2015-07-22 04:41
本发明专利技术涉及评估NOx传感器响应速率劣化的设备、系统和方法。用于确定内燃机系统(10)中NOx传感器响应速率劣化的设备包括被配置为在内燃机发动期间停止为所述内燃机(100)提供燃油的发动机控制模块(310)。所述设备还包括信号监控模块(320),所述模块被配置为在内燃机发动期间所述发动机控制模块停止向所述内燃机提供燃油之后监控NOx传感器信号(305)以及存储对应于所述监控的NOx传感器信号的NOx传感器信号数据(325)。此外,所述设备还包括时间常数模块(330),所述模块被配置为用于确定在所述发动机控制模块停止提供燃油后所述NOx传感器响应的时间常数(335)。所述设备还包括响应速率劣化模块(340),所述模块被配置为至少部分根据所述确定的时间常数确定所述NOx传感器的响应速率劣化值(345)。

【技术实现步骤摘要】
评估NOx传感器响应速率劣化的设备、系统和方法本申请是申请日为2010年6月24日,申请号为201080028236.6,专利技术名称为“评估NOx传感器响应速率劣化的设备、系统和方法”的申请的分案申请。专利
本专利技术涉及内燃机的排气系统,更具体地讲,涉及评估被配置为用于检测废气流中NOx的NOx传感器的响应速率劣化。
技术介绍
废气后处理系统用于接收和处理由内燃机产生的废气。典型的废气后处理系统包括任意多个被配置为用于降低废气中存在的有害废气排放水平的组件。例如,一些针对柴油内燃机的废气后处理系统包括多个组件,如柴油氧化催化器(DOC)、微粒物过滤器或柴油微粒过滤器(DPF)以及选择性催化还原(SCR)催化器。在一些废气后处理系统中,废气首先通过柴油氧化催化器,然后通过柴油微粒过滤器,接着通过SCR催化器。DOC、DPF和SCR催化器组件中的每一个都被配置为对通过该组件的废气执行具体的废气排放处理操作。通常,DOC通过氧化技术减少废气中存在的一氧化碳和碳氢化合物的量。DPF过滤废气中存在的有害柴油微粒物和黑烟。最后,由SCR催化器减少废气中存在的氮氧化物(NOx)的量。发动机和废气后处理组件的操作在很大程度上基于废气后处理系统中不同阶段废气流中存在的NOx量。通常使用一个或多个至少部分设置在流经废气后处理系统的废气流内的NOx传感器来检测废气流中的NOx量。例如,一些传统的废气后处理系统包括紧邻发动机排气歧管出口、SCR催化器出口和排气管出口的NOx传感器。每个NOx传感器可检测废气流中的NOx水平,然后将代表所检测NOx水平的信号传送至电子控制模块(ECM)或中间模块。ECM根据任意多种计算方法处理从NOx传感器接收到的检测NOx水平,以估算具体NOx传感器位置处废气流中存在的NOx量。由于废气流中的NOx量可影响发动机系统的许多方面,因此NOx传感器检测到的NOx水平的准确度十分重要。其中尤其重要的是来自排气管NOx传感器的信号的准确度,因为其指示离开废气后处理系统进入大气的NOx量。如果排气管NOx传感器不准确地检测离开系统的废气流中的NOx水平,则系统可能不必要地将NOx减少得太多或未觉察地将NOx减少得太少。例如,如果排气管NOx传感器检测到的NOx水平错误地较高,则系统不能有效地减少比必需量更多的NOx。作为另外一种选择,如果排气管NOx传感器检测到的NOx水平错误地较低,则系统可能无法减少足够的NOx以满足排放标准。不准确的NOx水平检测的一个来源是NOx传感器响应速率随时间推移而劣化。随着NOx传感器的老化,NOx传感器响应速率的劣化会增强,因此NOx传感器检测到的NOx水平的准确度也会降低。配备了一些常规系统以评估NOx传感器响应速率劣化水平。这些系统可能使用不同的技术和方法来评估NOx传感器响应速率劣化水平。然而,这些技术和方法可能受到某些缺点的影响。例如,一些系统不能区别NOx传感器信号的缓慢变化速率和由于NOx传感器劣化而导致的缓慢响应。此外,一些系统不会考虑可能为具体NOx传感器信号(例如来自排气管NOx传感器的信号)特性的信号偏移漂移(如噪音)和传输延迟。
技术实现思路
为响应于有关废气后处理控制系统和车载诊断系统的现有技术的限制,开发了本专利申请的主题。因此,开发了本专利申请的主题以提供克服现有技术的至少一些缺点的设备、系统和方法。在一个代表性实施例中,用于确定内燃机系统中NOx传感器响应速率劣化的设备包括发动机控制模块,该模块被配置为用于在内燃机发动期间停止向内燃机提供燃油。该设备还包括信号监控模块,该模块被配置为在内燃机发动期间发动机控制模块停止向内燃机提供燃油之后监控NOx传感器信号,以及存储对应于所监控NOx传感器信号的NOx传感器信号数据。此外,该设备包括时间常数模块,该模块被配置为用于确定在发动机控制模块停止提供燃油后NOx传感器响应的时间常数。该设备还包括响应速率劣化模块,该模块被配置为用于至少部分根据所确定的时间常数确定NOx传感器的响应速率劣化值。在一些具体实施中,使用函数拟合法确定NOx传感器响应的时间常数,在某些情况下函数拟合法可为最小二乘拟合法。可通过k和k2值定义最小二乘拟合法的曲线拟合,这两个值根据方程提供Π的最小值,其中yi是在第i次采样时由内燃机产生的废气中NOx的浓度,k是NOx传感器信号的时间常数和采样周期的函数,k2是k和NOx传感器信号的偏移漂移的函数。在某些具体实施中,NOx传感器信号响应的时间常数基于连续数学函数的离散时间近似值。在其他具体实施中,响应速率劣化模块被配置为用于确定NOx传感器信号的偏移漂移。时间常数可至少部分基于偏移漂移。在某些具体实施中,响应速率劣化模块被配置为用于确定NOx传感器信号的传输延迟。NOx传感器信号的传输延迟可至少部分基于NOx传感器信号响应衰减的估算起始时间。在一些具体实施中,NOx传感器信号响应衰减的估算起始时间基于发动机控制模块停止提供燃油后某一时间的NOx估算值与同一时间的NOx检测值之间的比较。在特定具体实施中,NOx传感器信号衰减的估算起始时间等于NOx估算值与NOx检测值的差值大于阈值时的时间。在其他具体实施中,可使用内燃机发动期间发动机控制模块停止向内燃机提供燃油后测试时间窗口内所存储的NOx传感器信号数据的曲线拟合来估算NOx估算值。在此类具体实施中,可在测试时间窗口开始之前的某个时间估算NOx估算值。在某些具体实施中,NOx传感器信号响应的时间常数基于连续数学函数的离散时间近似值。根据另一个实施例,用于确定传感器条件的系统包括被配置为用于检测性能值和生成代表所检测性能值的响应信号的传感器。该系统还包括控制器,该控制器可通过与传感器的响应信号接收连通而进行通信。该控制器被配置为用于监控从传感器接收到的响应信号的衰减速率以及确定对应于响应信号的劣化系数。在某些具体实施中,控制器将传感器响应建模为衰减速率为系统时间常数倒数的一阶线性动态系统。控制器可被配置为通过使用(例如)最小二乘拟合法估算来自传感器信号的系统时间常数来确定衰减速率。劣化系数可至少部分基于估算的系统时间常数。根据系统的某些具体实施,系统还包括能够产生废气流的内燃机。在此类具体实施中,传感器被配置为用于检测废气流的性能值。通常,内燃机与燃油源燃油接收连通。时间常数可为预计划测试期间内响应信号的时间常数。预计划测试周期可定义为在内燃机保持发动状态同时停止向内燃机提供燃油的时间周期。在一些具体实施中,系统还包括车载诊断指示器,该指示器可通过与控制器的信号接收连通而进行通信。控制器向车载诊断指示器发出信号,指示大于阈值的估算劣化系数对应的传感器条件。该系统还可能包括内燃机和NOx传感器,该传感器被配置为用于检测内燃机所产生废气流中的NOx量。控制器可被配置为用于停止向发动机提供燃油以及在停止向内燃机提供燃油时监控响应信号的衰减速率。在另一个实施例中,确定NOx传感器信号响应速率劣化的方法包括在内燃机发动期间停止内燃机的燃耗,以及在燃耗停止后监控NOx传感器信号。该方法还包括使用函数拟合法(例如最小二乘拟合法)估算NOx传感器信号的衰减速率。如本文所定义,函数拟合法可与曲线拟合法互换使用。此外,该方法包括至少部分根据所估算衰本文档来自技高网
...
评估NOx传感器响应速率劣化的设备、系统和方法

【技术保护点】
一种用于确定传感器条件的系统,所述系统包括:传感器,所述传感器被配置为用于检测性能值和生成代表所检测到的性能值的响应信号;以及控制器,所述控制器可通过与所述传感器的响应信号接收连通而进行通信,所述控制器被配置为用于监控从所述传感器接收到的响应信号,根据函数拟合法确定所述响应信号的时间常数,以及至少部分根据所确定的时间常数估算从所述传感器接收的所述响应信号的劣化系数。

【技术特征摘要】
2009.06.24 US 61/220,0531.一种用于确定传感器条件的系统,所述系统包括:传感器,所述传感器被配置为用于检测性能值和生成代表所检测到的性能值的响应信号;以及控制器,所述控制器可通过与所述传感器的响应信号接收连通而进行通信,所述控制器被配置为用于监控从所述传感器接收到的响应信号,根据函数拟合法确定所述响应信号的时间常数,以及至少部分根据所确定的时间常数估算从所述传感器接收的所述响应信号的劣化系数。2.根据权利要求1所述的系统,还包括能够产生废气流的内燃机,并且其中所述传感器被配置为用于检测所述废气流的性能值。3.根据权利要求2所述的系统,其中所述内燃机与燃油源燃油接收连通,并且其中所述时间常数包括预定测试周期内所述响应信号的时间常数,所述预定测试周期包括在所述内燃机保持发动状态的同时停止向所述内燃机提供燃油的时间周期。4.根据权利要求1所述的系统,还包括车载诊断指示器,所述车载诊断指示器可通过与所述控制器的信号接收连通而进行通信,其中所述控制器向所述车载诊断指示器发出信号,指示大于阈值的估算劣化系数对应的所述传感器的条件。5.根据权利要求1所述的系统,还包括内燃机,其中所述传感器包括被配置为用于检测所述内燃机所产生废气流中的NOx量的NOx传感器,并且其中所述控制器被配置为用于停止向所述内燃机提供燃油以及在停止向所述内燃机提供燃油时监控所述响应信号的衰减速率。6.一种用于确定NOx传感器响应速率劣化的方法,所述方法包括:在内燃机发动期间停止向所述内燃机提供燃油;在停止提供燃油后监控NOx传感器信号;使用函数拟合法估算所述NOx传感器信号的衰减速率;以及至少部分根据所估算的衰减速率估算所述NOx传感器信号响应速率的劣化值。7.根据权利要求6所述的方法,还包括通过根据燃耗停止后的预定时间周期期间收集到的存储的NOx传感器信号数据,估算燃耗停止后所述NO...

【专利技术属性】
技术研发人员:杰夫·伦德林晓丹尼尔·D·威廉大卫·埃弗拉德卡洛斯·A·拉娜
申请(专利权)人:康明斯知识产权公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1