用于排气催化剂诊断的方法和系统技术方案

本申请涉及用于排气催化剂诊断的方法和系统，提供了用于基于水吸附和经由催化剂的相关的放热温度上升来检测缺失的排气催化剂的方法和系统。在一个示例中，方法包括响应于估计的排气温度曲线与预期的排气温度曲线不同，指示排气催化剂缺失。所述估计的排气温度曲线可以基于催化剂上游和下游的排气温度。

Method and system for diagnosing exhaust catalyst

The present application relates to methods and systems for diagnosing exhaust catalysts and provides methods and systems for detecting missing exhaust catalysts based on water adsorption and associated exothermic temperature rise by the catalyst. In one example, the method includes indicating the absence of an exhaust catalyst in response to an estimated exhaust temperature curve that is different from the expected exhaust temperature curve. The estimated exhaust temperature profile can be based on the upstream and downstream discharge temperatures of the catalyst.

【技术实现步骤摘要】
用于排气催化剂诊断的方法和系统
本说明书总体涉及用于检测来自内燃发动机的排气系统的缺失排气催化剂的方法和系统。
技术介绍
车辆可以被配备有各种排气后处理装置以减少释放到大气中的排气排放物。例如，三元催化剂可以减少包括一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物的各种排放物的水平，而选择性催化还原(SCR)装置可以被用于减少NOx排放物的水平。为了确保后处理装置正在最佳地运行并且保持排放控制标准，可以定期或适时地执行SCR装置的诊断。可以使用来自一个或多个排气系统传感器的反馈以确定SCR装置是否由于制造缺陷而缺失或在车辆操作期间去耦而缺失。提供用于执行SCR装置的诊断的各种方法。在一个示例中，如US8,186,146中所示，Jayachandran等人示出经由排气温度传感器来测量排气后处理装置上游和下游的排气温度。排气后处理装置上游的温度的变化速率可以与排气后处理装置下游的温度的变化速率进行比较。由于排气后处理装置的热质量，所以排气后处理装置下游的温度的变化速率可以基本上低于装置上游的温度的变化速率。因此，如果上游的温度变化速率与下游的温度变化速率相差小于预定量，则可以指示排气后处理装置的劣化。然而，本文专利技术人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，在某些发动机工况期间，排气后处理装置(诸如，SCR装置)的操作可能引起温度放热，从而增加SCR装置下游的排气温度。在由Jayachandran等人所示出的方法中，在SCR装置中存在放热反应时的状况期间，由于催化剂下游的温度高于催化剂上游的温度，所以可能存在SCR装置不存在的错误指示。在另一方法中，对于SCR装置诊断，可以在SCR装置上游喷射尿素，并且SCR装置上游的NOx水平可以与SCR催化剂下游的NOx水平进行比较。然而，为了提供对SCR装置状态的可靠估计，在长持续时间的发动机操作期间，可以需要获取相当数量的读数。在SCR装置的低NOx加载期间，尿素的喷射当在所需的较长持续时间内执行时可能消极地影响排放质量。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可以由一种方法来解决，该方法包括：响应于排气催化剂下游的感测的温度曲线(profile)不同于预期的温度曲线，指示不存在排气催化剂，所预期的温度曲线是基于水吸附和经由排气催化剂的相关的放热温度升高。以此方式，通过在冷起动状况期间将排气催化剂下游的排气温度与预期的温度曲线进行比较，可以通过利用催化剂水吸附的差异来可靠地指示缺失的催化剂。作为一个示例，诸如SCR装置的排气后处理装置可以是沸石基催化剂。在冷起动状况期间，来自排气的水可以被SCR装置的沸石层吸附。经由沸石的水吸附是引起释放热量的放热过程。由于SCR装置处的水吸附的放热过程，所以SCR装置下游感测的温度可以明显高于催化剂上游感测的排气温度。通过利用该属性，在紧接着发动机冷起动之后，当SCR装置下游的排气温度高于SCR装置上游的排气温度时，可以确认存在SCR装置。如果SCR装置缺失，则沸石不可能吸附来自排气的水，并且SCR装置下游的温度可以基本上等于或低于SCR装置上游的排气温度。进一步地，在发动机预热后，当来自排气的水由于蒸发而被除去时或当SCR装置中的沸石被水饱和时，SCR装置下游的排气温度可以变为基本等于或低于SCR装置上游的排气温度。一旦确认SCR装置缺失，则可以设置诊断代码并且进一步地，在随后的发动机循环中可以调整一个或多个发动机操作参数(诸如，加注燃料计划、增压压力、转矩输出等)。以此方式，通过适时地将诸如SCR装置的排气催化剂上游感测的排气温度与SCR装置下游感测的排气温度进行比较，可以指示不存在(absence)SCR装置。在冷起动状况期间使用经由存在于SCR装置中的沸石层的水吸附的放热过程的技术效果在于，SCR装置中现有的沸石可以被成功用于缺失的SCR装置的车载检测。通过响应于缺失的催化剂的检测而调整发动机操作参数，可以保持符合排放标准直到SCR装置被复原。总之，通过检测缺失的排气后处理装置并且然后调整发动机工况，可以提高排放质量和燃料效率。应该理解，提供上述
技术实现思路
是为以简化形式引入概念选择，该概念选择将在具体实施方式中被进一步描述。这并非意味着确认所要求保护的主题的关键特征或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中所提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括耦接到排气通道的选择性催化还原(SCR)装置的发动机系统的示例实施例。图2示出流程图，该流程图示出一种可以被实施用于检测缺失的SCR装置的示例方法。图3示出基于SCR装置的饱和水平的SCR装置上游和下游的排气温度的示例曲线图。图4示出在冷起动状况期间SCR装置的示例诊断。具体实施方式下列描述涉及用于在冷起动状况期间检测缺失的排气催化剂的系统和方法。图1中示出包括SCR装置的示例发动机系统。示例控制器可以被配置成执行控制程序(诸如，图2的示例程序)，以基于发生在经由SCR装置的沸石层的水吸收(adoption)期间的热变化来检测缺失的SCR装置。图3中示出基于排气温度曲线的示例水吸收，该排气温度曲线是基于经由SCR装置的水吸收在SCR装置上游和下游所感测的。关于图4讨论了SCR装置的示例诊断。图1图示地示出包括发动机10的示例发动机系统100的方面。在所描绘的实施例中，发动机10是耦接到包括由涡轮116驱动的压缩机114的涡轮增压器13的增压发动机。具体地，新鲜空气经由空气净化器112沿着进气通道42引入发动机10中并且流向压缩机114。压缩机可以是任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械地耦接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过使发动机排气膨胀来驱动。如图1中所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)17被耦接到节流阀20。节流阀20被耦接到发动机进气歧管22。压缩的空气充气从压缩机流过增压空气冷却器17和节流阀到达进气歧管。在图1中所示的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器124来感测。一个或多个传感器可以被耦接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以被耦接到入口以用于估计压缩机入口温度，并且压力传感器56可以被耦接到入口以用于估计压缩机入口压力。作为另一示例，湿度传感器57可以被耦接到入口以用于估计进入压缩机的空气充气的湿度。还有其他传感器例如可以包括空燃比传感器等。在其他示例中，压缩机入口状况(诸如，湿度、温度、压力等)中的一个或多个可以基于发动机工况来推断。此外，当启用排气再循环(EGR)被启用时，传感器可以估计包括新鲜空气和在压缩机入口处接收的排气残留物的空气充气混合物的温度、压力、湿度和空燃比。废气门致动器92可以被致动打开以经由废气门90将至少一些排气压力从涡轮上游转出(dump)到涡轮下游的位置。为了增压控制和/或为了减少压缩机喘振，通过降低涡轮上游的排气压力，能够降低涡轮转速。进气歧管22通过一系列进气门(未示出)被耦接到一系列燃烧室30。燃烧室经由一系列排气门(未示出)被进一步耦接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：响应于排气催化剂下游的感测的温度曲线与预期的温度曲线不同，指示不存在所述排气催化剂，所述预期的温度曲线基于水吸附和经由所述排气催化剂的相关的放热温度升高。

【技术特征摘要】
2017.03.31 US 15/476,5941.一种方法，其包括：响应于排气催化剂下游的感测的温度曲线与预期的温度曲线不同，指示不存在所述排气催化剂，所述预期的温度曲线基于水吸附和经由所述排气催化剂的相关的放热温度升高。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示包括响应于在发动机冷起动期间感测的所述感测的温度曲线进行指示。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预期的温度曲线包括在紧接着所述发动机冷起动之后的阈值持续时间内所述排气催化剂下游感测的排气温度相对于所述排气催化剂上游感测的排气温度的升高。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述预期的温度曲线进一步包括在紧接着所述发动机冷起动之后的所述阈值持续时间内所述排气催化剂下游感测的所述排气温度的变化速率相对于所述排气催化剂上游感测的所述排气温度的变化速率的增加。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述预期的温度曲线进一步包括，在所述阈值持续时间后，所述排气催化剂下游的所述感测的排气温度相对于所述排气催化剂上游感测的排气温度的降低。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述阈值持续时间是基于环境湿度和发动机温度中的每个，所述阈值持续时间随着所述环境湿度增加和所述发动机温度降低中的一个或两个而增加。7.根据权利要求3所述的方法，其中经由耦接到所述排气催化剂上游的排气通道的第一排气温度传感器测量所述排气催化剂上游的所述排气温度，并且经由耦接到所述排气催化剂下游的所述排气通道的第二排气温度传感器测量所述排气催化剂下游的所述排气温度。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述排气催化剂不存在的所述指示，调整一个或多个发动机操作参数，包括通过减小进气节气门的开口将发动机负荷限制到阈值发动机负荷以下。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气催化剂是选择性催化还原装置即SCR装置，并且其中基于水吸附是基于所述SCR...

【专利技术属性】
技术研发人员：D尤帕德雅，MB霍普考，IK尤，DJ库宾斯凯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US