[发明专利]柴油后处理系统的二氧化氮产生诊断

说明书

技术领域

本公开涉及用于评价柴油发动机后处理（AT）系统的二氧化氮(NO₂)产生效率的系统和方法。

背景技术

已经开发出各种排气后处理装置（诸如颗粒过滤器以及其他装置），以有效地限制来自内燃发动机的排气排放。在压缩点火或柴油发动机的情形中，持续花费了大量的努力以开发用于降低否则将存在于发动机的排气中的大量含碳颗粒物的排放的实用且高效的装置和方法。

一种用于现代柴油发动机排气的后处理（AT）系统通常包括柴油氧化物催化器（DOC）作为用于该目的的装置之一。DOC通常包含贵金属，诸如铂金和/或钯，其作为催化剂以氧化存在于排气流中的碳氢化物和一氧化碳成为二氧化碳和水。DOC可用于将在发动机气流中排放的一氧化氮（NO）转换成二氧化氮（NO₂）。

排气AT系统还可采用称作选择性催化还原（SCR）的化学工艺以在DOC产生的NO₂、催化剂、以及还原剂的辅助下将氮氧化物(NO_X)转换成双原子氮（N₂）和水（H₂O）。还原剂（其可为尿素的水溶液）通常在发动机的运行中和发动机的燃料的消耗成比例的注入发动机的排气气流中。一旦在排气气流中，则还原剂被吸收在系统的SCR催化器上，在该催化器上发生NO_x的转换。

发明内容

一种评价柴油发动机后处理(AT)系统中的二氧化氮（NO₂)产生效率的方法，该系统包括布置在发动机下游、且配置为产生NO₂的柴油氧化催化器（DOC）以及布置在DOC下游、且配置为在生成的NO₂的辅助下将氮氧化物（NO_x）转换成双原子氮（N₂)和水（H₂O)选择性催化还原（SCR）催化器。该方法包括使得来自发动机的排气气流进入AT系统中，在DOC下游且SCR催化器上游的AT系统中的位置处注入受控量的还原剂进入排气气流。

该方法还包括在瞬态发动机运行中监测SCR催化器入口处的排气气流的温度，以及在发动机继续瞬态运行且SCR催化器入口处的排气气流的温度处在预定范围中时检测SCR催化器的出口处的NO_x浓度以及DOC入口处的NO_x浓度。该方法还包括通过使用检测到的DOC入口处以及SCR催化器的出口处的NO_x的浓度来确定NO_x的SCR催化器转换效率。方法附加地包括通过将确定的NO_x转换效率和NO_x阈值转换效率进行比较而评价AT系统中的NO₂产生效率是否在阈值NO₂产生效率处或其之上。

发动机可包括配置为接收来自发动机的排气气流的排气歧管、连接至排气歧管且配置为使得来自排气歧管的排气气流流入AT系统的涡轮增压器。在这样的情形中，DOC可被紧联接至（close-coupled to）涡轮增压器。

如果AT系统中的NO₂产生效率低于阈值NO₂产生效率，则可确定DOC已经失效。根据本方法，还可产生标示DOC已经失效的信号。

根据本方法，注入还原剂至排气气流中、确定SCR催化器的NO_X转换效率、评价AT系统中的NO₂产生效率是否处于或高于阈值NO₂产生效率、和产生DOC已经失效的动作中的每一个都可由控制器完成。

检测DOC入口处的NO_X的浓度的动作可经由布置为与控制器电通信的第一NO_x传感器完成。此外，检测SCR出口处的NO_x的浓度的动作可经由布置为与控制器电通信的第二NO_x传感器完成。

评价AT系统中的NO₂产生效率是否在阈值NO₂产生效率或之上的动作可包括由控制器干涉地改动发动机的运行。这样的发动机运行的强制改动可通过管控排气再循环气流（EGR）以及还原剂的量中的至少一个而完成。

还原剂可为注入配置为引导排气气流从DOC至SCR催化器的通道中的尿素。

确定SCR催化器NO_x的转换效率的动作可通过将检测到的NO_x的浓度平均而完成。