用于检测还原剂的可用性和组成的方法和装置.pdf

本发明提供用于检测还原剂的可用性和组成的方法和装置，其中一种操作在排放控制系统中具有还原剂输送和存储系统的内燃发动机的方法包括：协调关联于还原剂存储装置的物理状态与还原剂存储装置中所存储的流体的特性以确定所存储流体的可用性和组成，所述物理状态对应于还原剂存储装置中所存储的流体的测得量，且所述物理状态和所存储的流体的特性中的至少一个由多个传感器确定；及基于所述协调关联于还原剂存储装置的物理状态与所存储的流体的特性，调节发动机的运行。本发明的方法和装置可以减少对还原剂的错误检测。

1.  一种操作在排放控制系统中具有还原剂输送和存储系统的内燃发动机的方法，包括：
协调关联于还原剂存储装置的物理状态与所述还原剂存储装置中所存储的流体的特性以确定所存储流体的可用性和组成，所述物理状态对应于所述还原剂存储装置中所存储的流体的测得量，且所述物理状态和所存储的流体的特性中的至少一个是由多个传感器确定；及
基于所述协调关联于还原剂存储装置的物理状态与所存储流体的特性，调节所述发动机的运行。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关联于还原剂存储装置的物理状态是由包括水平传感器和压力传感器中的至少一个的多个传感器确定。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所存储的流体的特性是由包括电容率传感器和热导率传感器中的至少一个的多个传感器确定。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括至少基于所述关联于还原剂存储装置的物理状态和所存储的流体的特性，调节来自所述还原剂存储装置的还原剂的喷射。

5.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关联于还原剂存储装置的物理状态是基本上为空的还原剂存储装置。

6.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括至少发送信号指示还原剂加注事件和至少暂时地启用使用较少的还原剂或不使用还原剂的排放控制策略中的一个动作。

7.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所存储的流体的特性是所存储的流体中的还原剂浓度。

8.  一种装置，包括：
内燃发动机；
包括催化剂的排放控制装置；
配置为存储向所述排放控制装置供给的还原剂的还原剂存储装置；
配置为检测所述还原剂存储装置中所存储的流体的水平的水平传感器；
配置为检测所述所存储的流体的压力的压力传感器；及
控制器，所述控制器基于协调检测到的所存储的流体的水平和压力与工况，确定所述还原剂存储装置是否基本上为空。

9.  如权利要求8所述的装置，其特征在于，如果所述所存储的流体的水平低于预定水平且所述所存储的流体的压力小于预定压力，则确定所述还原剂存储装置基本上为空。

10.  如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器还配置为响应于包括所述还原剂存储装置的倾斜角与路面状况中的至少一个的因素，确定所述还原剂存储装置是否基本上为空。

11.  如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器还配置为发送信号以指示还原剂存储装置基本上为空。

12.  如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器还配置为如果确定所述还原剂存储装置基本上为空，则至少暂时地启用使用较少的还原剂或不使用还原剂的排放控制策略。

13.  如权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述流体的水平高于或等于预定水平且所述压力大于或等于预定压力时，确定所存储的流体的浓度。

14.  一种装置，包括：
内燃发动机；
包括催化剂的排放控制装置；
配置为存储向所述排放控制装置供给的还原剂的还原剂存储装置；
配置为检测关联于所述还原剂存储装置中所存储的流体的第一特性的第一传感器；
配置为检测关联于所述所存储的流体的第二特性的第二传感器；及
控制器，所述控制器配置为确定所存储流体的所述第一特性和所述第二特性是否与所述还原剂的浓度相关；及基于所述第一特性和所述第二特性是否与所述还原剂的浓度相关，执行劣化管理。

15.  如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一传感器是电容率传感器。

16.  如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二传感器是热导率传感器。

17.  如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一特性和所述第二特性中的至少一个是所存储的流体的电导率、粘度、不透明度或酸度。

18.  如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述劣化管理包括发送指示劣化的还原剂的信号及至少临时地启用不使用还原剂的排放控制策略中的至少一个动作。

19.  如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述控制器还配置为如果所述第一特性和所述第二特性与所述还原剂的浓度相关，则基于所述浓度调节所述流体的喷射。

20.  如权利要求19所述的装置，其特征在于，还基于所述还原剂存储装置中所存储的流体的测得量调节所述喷射。

用于检测还原剂的可用性和组成的方法和装置
技术领域
本发明涉及汽车排放控制系统和方法的领域，特别涉及用于检测还原剂的可用性和组成的方法和装置。
背景技术
选择性催化还原(SCR)系统已被用于减少汽车排放。然而，SCR系统可能依赖于存储在车上存储装置(on-board storage device)中的还原剂，如尿素的可用性和组成。例如，车上存储装置可能变得基本上为空。作为替代或补充，汽车操作者可能将无效的流体引入到还原剂存储装置中。
一种检测还原剂可用性的方法将各种传感器连接到车上存储装置上以独立地检测还原剂的可用性。例如，传感器，如水平传感器可用于检测车上存储装置的物理状态。然而，当汽车行驶在斜坡上且所存储的流体聚集在车上存储装置的下倾区域时，该传感器可能检测到虚假的空状态。此外，虽然流体可能不是还原剂，但传感器可能检测到在车上存储装置中有流体可用。在又一个示例中，传感器，如热导率传感器可以检测到所存储的流体的特性以确认在车上存储装置中存储了适当的还原剂。然而，在将具有相同或类似特性的非尿素溶液(或尿素减量(reduced-urea)的溶液)引入到车上存储装置中时，对还原剂的错误检测可能发生。
发明内容
发明人在此认识到，一种逻辑驱动的方法可以这样实现：协调(coordinating)关联于还原剂存储装置的物理状态与还原剂存储装置中所存储的流体的特性以确定所存储的流体的可用性和组成，其中所述物理状态可能对应于还原剂存储装置中所存储的流体的测得量(measure)，且所述物理状态和所存储的流体的特性中的至少一个是由多个传感器确定；且基于所述协调关联于还原剂存储装置的物理状态与所存储的流体的特性，调节发动机的运行。协调关联于排放控制系统的多个状态和特性的这种方法有助于向排放控制装置输送还原剂。
根据本发明的另一个方面，提供一种装置。所述装置包括内燃发动机；包括催化剂的排放控制装置；配置为存储向所述排放控制装置供给的还原剂的还原剂存储装置；配置为检测所述还原剂存储装置中所存储的流体的水平的水平传感器；配置为检测所述所存储的流体的压力的压力传感器；及控制器，所述控制器基于协调检测到的所存储的流体的水平和压力与工况，确定所述还原剂存储装置是否基本上为空。
根据本发明的又一个方面，提供一种装置。所述装置包括内燃发动机；包括催化剂的排放控制装置；配置为存储向所述排放控制装置供给的还原剂的还原剂存储装置；配置为检测关联于所述还原剂存储装置中所存储的流体的第一特性的第一传感器；配置为检测关联于所述所存储的流体的第二特性的第二传感器；及控制器，所述控制器配置为确定所存储流体的所述第一特性和所述第二特性是否与所述还原剂的浓度相关；及基于所述第一特性和所述第二特性是否与所述还原剂的浓度相关，执行劣化管理。
附图说明
图1示出内燃发动机和控制系统的示例实施例；
图2示出排放控制系统的示例实施例；
图3是用于监视排放控制系统中可用的还原剂的量的示例方法的流程图；
图4是用于检测还原剂存储装置中的低还原剂水平的示例方法的流程图；及
图5是用于检测还原剂存储装置中的流体的特性的示例方法的流程图。
具体实施方式
现参考图1，示出包括多个燃烧室并由电子发动机控制器12控制的直喷式内燃发动机10。发动机10的燃烧室30包括燃烧室壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。在一个示例中，活塞36包括凹槽或凹腔(未示出)以形成选择水平的空燃充气的分层或均质。或者，也可以使用盘形活塞。
燃烧室30如图所示通过相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。燃料喷射器66如图所示直接连接到燃烧室30，用于与经常规电子驱动器68从控制器12接收的信号脉冲宽度fpw成比例地向其中直接输送液体燃料。燃料被输送到包括燃料箱、燃料泵及燃料导管的燃料系统(未示出)。在一些实施例中，发动机10可以包括多个燃烧室，每个燃烧室都具有多个进气门和/或排气门。
进气门52可以由控制器12通过电子气门执行器(EVA)51控制。类似地，排气门54可以由控制器12通过EVA 53控制。在一些工况下，控制器12可以改变向执行器51和53提供的信号以控制相应的进气门和排气门的开启和关闭。进气门52和排气门54的位置分别可以通过气门位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门和排气门中的一个或多个可以由一个或多个凸轮驱动，并可以使用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一种或多种以改变气门操作。例如，燃烧室30可以选择地包括通过电子气门驱动控制的进气门及通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气门。
进气歧管42可以包括具有节流板64的节气门62。在该具体示例中，控制器12通过向包含在节气门62中的电动马达或执行器提供的信号可以改变节流板64的位置，即一种通常称为电子节气门控制(ETC)的配置。以此方式，可以操作节气门62以改变向燃烧室30及其他发动机汽缸提供的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气歧管42可以包括空气质量流量传感器120及歧管空气压力传感器122，用于分别向控制器12提供信号MAF和MAP。
控制器12激活燃料喷射器66以形成具有期望空燃比的混合气。控制器12控制由燃料喷射器66输送的燃料量，因而可以选择燃烧室30中的混合气的空燃比使其基本上处于(或接近)化学计量、浓于化学计量的值，或稀于化学计量的值。此外，控制器12配置为激活燃料喷射器66以便可以在一个循环期间执行多次燃料喷射。
排气歧管气体传感器126如图所示连接到催化转化器70上游的排气歧管48。传感器126可以是任何适用于提供排气空燃比指示的传感器，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NO_x传感器、HC传感器，或CO传感器。
催化转化器70如图所示与排气歧管48连通。在一些实施例中，催化转化器70可以是柴油氧化催化剂。排放控制系统72如图所示位于催化转化器70下游。排放控制系统72可以包括还原剂存储装置74和排放控制装置76。排放控制装置76如图所示与催化转化器70连通。还原剂存储装置74可以向进入排放控制装置76的排气流供给还原剂。排放控制系统72将在图2中更详细地示出。
控制器12如图1所示为常规微型计算机包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、执行程序和校准值的电子存储介质(在该具体示例中如图所示为只读存储器芯片(ROM)106)、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110，及常规数据总线。
除上述信号之外，控制器12如图所示还接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自连接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118的表面点火感测(profile ignitionpickup)信号(PIP)，该信号可给出发动机转速(RPM)的指示；来自节气门位置传感器120的节气门位置TP；及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM由控制器12通过信号PIP以常规方式产生，而歧管压力信号MAP提供发动机负荷的指示。控制器12配置为控制排放控制系统72。此外，排放控制系统72可以向控制器12发送反馈。该特征将在下文中更加详细地描述。
取决于工况，发动机10中的燃烧可以是各种类型的。虽然图1示出压缩点火发动机，但应理解，下文中描述的实施例可以用在任何适合的发动机中，包括但不限于柴油和汽油压缩点火发动机、火花点火发动机、直喷式或进气道喷射式发动机等。此外，可以使用各种燃料和/或燃料混合物，如汽油、柴油、H₂、乙醇、甲烷，和/或其组合。
图2更加详细地示出发动机10的排放控制系统72的示例。总的来说，本文中所述的组件可用于确定还原剂存储装置74中所存储的流体的可用性和组成。具体来说，排放控制系统可以由各种组件监视以确定关联于还原剂存储装置中所存储的流体的测得量的物理状态以确定该流体的可用性，并确定所存储流体的特性以确定该流体的组成。如图1所示，排放控制系统72可以包括配置为选择性地向排放控制装置76供给还原剂的还原剂存储装置74。此外，排放控制系统72可以包括配置为处理来自各种组件的排放控制系统内部信息的控制器12。
还原剂存储装置74可以是车上存储装置，用于存储在排放控制装置76中使用的还原剂。还原剂存储装置可以包括多个传感器。具体来说，排放控制系统可以包括用于确定关联于还原剂存储装置中所存储的流体的测得量的物理状态的第一传感器，以及用于确定还原剂存储装置中所存储的流体的特性的第二传感器。此外，可以协调关联于所存储的流体的测得量的物理状态与所存储的流体的特性以确定用于还原排放控制系统中的NO_x的还原剂的可用性和组成。该特征将在下文中详述。
在一些实施例中，第一传感器可以检测还原剂存储装置的一个或多个状态，可以协调这些状态以确定还原剂存储装置的物理状态。例如，第一传感器可以检测还原剂存储装置中的水平和压力。具体来说，可以协调水平和压力以确定物理状态，如还原剂存储装置中的流体的测得量。更具体地，第一传感器可以协调检测到的水平与检测到的压力以确定还原剂存储装置是否为空。在另一个实施例中，第一传感器可以是包括多个传感器的第一传感器组。例如，第一传感器组可以包括水平传感器206和可独立于水平传感器的压力传感器207。因此，可以相互关联来自各传感器的反馈以确定还原剂存储装置的物理状态。
类似地，第二传感器可以检测流体的一个或多个特性，可以协调这些特性以确定还原剂存储装置中所存储的流体的特性。例如，第二传感器可以检测所存储的流体的热导率和电容率，且可以协调热导率与电容率以确定该流体的特性，如浓度。更具体地，第二传感器可以协调(通过测量温度、电阻等)检测到的热导率与(通过测量介电常数、电容等)检测到的电容率以确定所存储的流体中的还原剂的浓度是否关联于适合的还原剂。可以理解，可以检测关联于流体的各种其他特性以确定所存储的流体的特性，这些特性包括但不限于电导率、粘度、不透明度及酸度。在另一个实施例中，第二传感器可以是包括多个传感器的第二传感器组。例如，第二传感器组可以包括热导率传感器208和可独立于热导率传感器的电容率传感器209。因此，可以相互关联来自各传感器的反馈以确定还原剂存储装置中所存储流体的特性。
可以理解，传感器可以检测关联于所存储的流体的状态和特性，其中流体可以是液体和/或蒸气。在一个示例中，传感器可以检测还原剂存储装置中流体的流体静压力和/或蒸气压力。
控制器12可以接收来自传感器的反馈以确定所存储的流体的可用性和组成。具体来说，控制器12可以确定是否有一定测得量的流体存储在还原剂存储装置中及该流体的特性是否对应于适合的还原剂。该特征将在下文中详述。
可以理解，包括基于多种状态的传感器的还原剂存储装置的物理状态的信息及基于来自上述传感器的多个检测到的特性的所存储的流体的特性的反馈，可以确认用于还原排气中的NO_x的还原剂的可用性和组成。以此方式，排放控制系统可以监视还原剂存储装置以有助于NO_x的还原。确认该流体是有充足的量可用的还原剂。
在一些工况下，还原剂存储装置可以向排放控制装置上游的排气系统供给所存储的流体。具体来说，可以基于通过传感器确定的所存储的流体的可用性和组成确定向排放控制装置76供给一定量的还原剂。相应地，控制器可以指示流体连通地沿着将还原剂存储装置连接到排气系统的管道定位的还原剂阀210从还原剂存储装置中释放一定量的还原剂，以便基本上还原进入排放控制装置76的NO_x。因此，可以在排放控制装置76中吸收来自还原剂存储装置的还原剂以还原排气流中的NO_x。
在本文所述的实施例中，还原剂可以是尿素，虽然也可以使用各种其他还原剂。首先，添加到排气系统中的尿素可以按下述化学反应方程式分解为氨：
CO(NH₂)₂→NH₃+HNCO
HNCO+H₂O→NH₃+CO₂
氨进而可以根据各种不同的反应路径和SCR催化剂中的NO_x反应，所述反应路径包括但不限于下述化学反应方程式中的一个或多个：
4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O
2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O
6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O
NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O
希望将一定量的尿素引入到排气系统中，所述一定量通常得自上述NO_x还原反应化学计量或存储在控制器中的查找表。具体来说，引入排气系统的尿素的量可以基于来自传感器的信息。例如，来自传感器，如图1所示排气歧管传感器126的输出信号可以指示排气中NO_x的量。因此，控制器可以指示还原剂阀相应地引入一定量的尿素到排气系统中，期望其中所喷射的尿素的量能够基本上消耗完尿素并转化大部分的NO_x。此外，控制器可以监视进入和/或离开SCR催化剂的各种成分(species)(即尿素、氨、NO_x等)以确定排放控制系统的转化效率。
排放控制系统72可用于确认向排放控制装置供给的所存储的流体的可用性和组成。具体来说，控制器12可以接收来自排放控制系统中的各种其他传感器(如氨传感器、NO_x传感器等)的反馈，以确定还原剂存储装置74中是否存在一定量的尿素可被引入到排气系统中，该一定量根据上述NO_x还原反应化学计量或存储在控制器中的查找表确定。此外，所确定的可基本上消耗完排气中的NO_x的还原剂量会随负荷、发动机RPM、发动机转速、排气温度、排气流量、发动机燃料喷射时间，及期望的NO_x还原量而改变。
图3示出用于操作排放控制系统72的示例方法的流程图。总的来说，方法300可以基于所需的还原剂量及还原剂存储装置中所存储的流体的可用性和组成调节发动机的运行。具体来说，方法300包括确定对应于还原剂存储装置中所存储的流体的测得量的物理状态(如还原剂存储装置为空等)和确定还原剂存储装置中所存储的流体的特性以确定所存储的流体的可用性和组成，及基于流体的测得量和所存储流体的特性之间的相关性以及所确定的可基本上还原排气中的NO_x的还原剂量，调节发动机工况。以此方式，方法300可以确定所存储的流体的可用性和组成以有助于减少NO_x。
在310，方法300可以确定基本上还原排气系统202中的NO_x所需的还原剂量。如上所述，如尿素等还原剂的量可以基于来自传感器，如图1所示排气歧管传感器126的输出信号，通过NO_x还原反应化学计量或存储在控制器中的查找表得出。
接下来，在320，方法300确定还原剂存储装置中所存储的流体的可用性。具体来说，传感器可以向控制器发送反馈，包括如还原剂存储装置中所存储的流体的水平、所存储的流体的流体静压力、还原剂存储装置中的蒸气压力等状态。每个状态可关联于还原剂存储装置的物理状态。
在一个实施例中，物理状态可以和还原剂存储装置中的流体的测得量相关。例如，检测到的流体的水平可以和还原剂存储装置中的流体的测得量相关。在另一个示例中，流体静压力可以和还原剂存储装置中的流体的测得量相关。控制器可以协调基于水平的流体的测得量与基于流体静压力的流体的测得量以确定还原剂存储装置中的流体的测得量。在一些工况下，基于来自水平传感器206的反馈确定的流体的测得量和基于来自压力传感器207的反馈确定的流体的测得量可以基本上等价。然而，在其他工况下，基于来自水平传感器206的反馈确定的流体的测得量和基于来自压力传感器207的反馈确定的流体的测得量可能不基本上等价。例如，当汽车在不平坦的表面上运行时，还原剂存储装置中所存储的流体可能会溅到水平传感器206上，从而基于水平确定的流体的测得量可能不真实，这时基于来自水平传感器206的反馈确定的流体的测得量和基于来自压力传感器207的反馈确定的流体的测得量可能不基本上等价。因此，基于水平传感器确定的流体的测得量可能不基本上等价于基于流体静压力确定的流体的测得量。相应地，在基于流体的水平的流体的测得量可能不基本上等价于基于流体静压力的流体的测得量时，可将来自传感器的反馈发送至控制器以进行诊断。
在另一个实施例中，物理状态可以指示还原剂存储装置是否基本上为空。例如，在流体的水平低于与基本上为空的还原剂存储装置关联的阈值流体水平时，可以确定还原剂存储装置基本上为空。在另一个示例中，在流体静压力小于与基本上为空的还原剂存储装置关联的阈值压力时，可以确定还原剂存储装置基本上为空。在一些工况下，来自这两种传感器的反馈可以确定还原剂存储装置基本上为空。然而，在其他工况下，可以基于来自水平传感器206的反馈确定还原剂存储装置基本上为空，而基于来自压力传感器207的反馈可确定还原剂存储装置不基本上为空。例如，当汽车在斜坡上行驶时，压力传感器207可能检测到减少的流体的测得量，可以基于还原剂存储装置中的流体静压力确定还原剂存储装置为空这一情况不真实。因此，希望在流体的水平低于阈值流体水平且流体静压力小于阈值压力时确定还原剂存储装置基本上为空。以此方式，来自多个传感器的信息可用于确认空的还原剂存储装置的物理状态。
在330，方法300可确定所存储的流体的组成。在一些实施例中，可以基于检测到的流体特性确定流体的特性如流体中的还原剂浓度。具体来说，传感器可以向控制器发送反馈，包括流体特性，如热导率、电容率等。每个状态可以关联于流体中的还原剂浓度，该浓度例如可由查找表定义。在一些工况下，基于热导率的流体的浓度例如可能基本上等价于基于电容率的流体的浓度。因此，控制器可以使用所确定的浓度来调节例如还原剂喷射。在其他工况下，基于热导率的浓度和基于电容率的浓度可能不基本上等价。具体来说，流体可以具有一些对应于某个还原剂浓度的特性，而其他特性可以不对应于同一还原剂浓度。因此，希望在所存储的流体的各种特性不对应于基本上等价的还原剂浓度时对系统进行诊断。
可以理解，系统组件监视器(未示出)可以分析来自本文所述传感器的输出信号。具体来说，系统组件监视器可以确定输入值是有效的。具体来说，传感器的劣化可能导致不精确的读数，从而系统组件监视器能够检测到一个或多个传感器的劣化，借此可以向控制器12传达该劣化的情况以执行缺省的模式管理。例如，如果传感器检测到异常的特性和/或状态，则可以至少暂时地忽略传感器输出直到劣化得以解决。此外，微控制器可以分析有效的传感器输入以得出系统内可比较的测量值。例如，微控制器可以分析介电常数、电容、温度和电导率的有效输入以得出所存储的流体的一个或多个浓度。
在340，方法300可以基于所确定的还原剂存储装置中所存储的流体的测得量和所存储的流体的特性，调节发动机工况。在一些工况下，控制器12可以调节喷射量以将一定量的存储在还原剂存储装置中的还原剂引入排气中。具体来说，如果确定流体的测得量大于在步骤310确定的还原剂的量，则控制器可以确定所存储流体的特性是否关联于适合的还原剂。此外，可以基于在步骤330确定的流体中的还原剂浓度调节还原剂的量。因此，控制器可以基于所存储的流体的可用性和组成指示喷射量。在其他工况下，所存储流体的测得量和/或所存储的流体的特性可能并不有助于NO_x还原。例如，可以在步骤320确定与基本上为空的还原剂存储装置关联的还原剂存储装置的物理状态。在另一个示例中，可以确定所存储流体不是适合的还原剂(如还原剂浓度低于还原NO_x所需的浓度等)。因此，控制器可以调节发动机工况。在一个实施例中，控制器可以发送信号以指示劣化的还原剂和/或空的还原剂存储装置。作为替代或补充，控制器可以至少临时地启用使用减少的量的还原剂的各种其他排放控制策略。例如，控制器可以控制发动机的运行以通过各种其他机制减少NO_x，如排气再循环、发动机正时、减载运行(derating)等。
图4是用于确定还原剂存储装置中的流体的测得量是否对应于基本上为空的还原剂存储装置的方法的实施例的流程图。具体来说，方法400可以基于尿素水平(UL)测量值和尿素压力(UP)测量值设置尿素为空标志(UEF)，借此控制器12可以调节发动机的运行以通过各种其他机制减少NO_x。在本文所述的实施例中，控制器12可以在流体水平低于预定水平时以及在还原剂存储装置中的流体静压力小于预定流体静压力时设置“为空”标志(empty flag)，如本文所述。
首先，在步骤402和404，方法400可以测量还原剂存储装置的各种状态。虽然方法400包括测量还原剂存储装置中的尿素水平(UL)和还原剂存储装置中的尿素压力(UP)，但可以理解，可以测量与还原剂存储装置相关的各种其他状态以确定所存储流体的可用性。此外，方法400可以测量还原剂存储装置中所存储的任何流体的测得量，虽然如方法400所述将尿素用作示例流体。在步骤402，可以确定尿素水平(UL)测量值。在一些实施例中，水平传感器206可以检测还原剂存储装置中的尿素水平。类似地，在404，可以确定尿素压力测量值。具体来说，压力传感器207可以确定还原剂存储装置中的尿素的流体静压力。
接下来，在步骤406和408，方法400可以分别确定水平传感器206和压力传感器207的输入值是否可有效。具体来说，方法400可以不使用无效输入测量值来确定还原剂存储装置是否为空或未包含足量的尿素。410所示的系统组件监视器可以分析传感器输入以检测传感器输入是否有效。相应地，可以发送无效的传感器输入到412所示的缺省模式管理。具体来说，如果在406，水平传感器206的输入无效且回答为否，则可以指示缺省模式管理诊断来自水平传感器的无效输入。类似地，如果在408，压力传感器207的输入无效且回答为否，则可以指示缺省模式管理诊断来自压力传感器的无效输入。然而，如果对406和408的回答为是，则可以将来自每个传感器的有效输入发送到微控制器以产生传感器输出。
首先参考水平传感器206，可以在水平传感器微控制器处转换有效的尿素水平(UL)输入，如414所示。例如，水平传感器206的一部分可以对应于水平传感器浸入尿素中的部分改变相位(change phase)。水平传感器的输入可以转换为指示在还原剂存储装置中检测到的尿素水平的输出信号。类似地，可以在压力传感器微控制器处转换来自压力传感器207的有效的尿素压力(UP)输入，如416所示。具体来说，尿素的流体静压力可以转换为指示尿素系统压力的输出信号。
接下来，首先参考在步骤418的水平传感器206，方法400确定检测到的尿素水平(UL)是否低于预定水平，如最低尿素水平阈值(ULm)。在一些实施例中，最低尿素水平阈值(ULm)可以对应于与基本上为空的还原剂存储装置的状态关联的还原剂存储装置中的水平。然而，在其他实施例中，最低尿素水平阈值(ULm)可以基于排气中的NO_x量改变。如果在418处可以确定检测到的尿素水平(UL)等于或高于最低尿素水平阈值(ULm)，则可以不设置低水平标志(LLF)，如420所示。如果在418处可以确定检测到的尿素水平(UL)低于最低尿素水平阈值(ULm)，则可以设置低水平标志(LLF)，如422所示。
现参考在步骤424的压力传感器207，方法400确定检测到的尿素压力(UP)是否低于预定水平，如最低尿素压力阈值(UPm)。在一些实施例中，最低尿素压力阈值(UPm)可以对应于与基本上为空的还原剂存储装置的状态关联的还原剂存储装置中的尿素的流体静压力。然而，在其他实施例中，最低尿素压力阈值(UPm)可以基于排气中的NO_x量改变。如果在424处确定检测到的尿素压力(UP)等于或高于最低尿素压力阈值(UPm)，则可以不设置低压力标志(LPF)，如426所示。如果在424处确定检测到的尿素压力(UP)低于最低尿素压力阈值(UPm)，则可以设置低压力标志(LPF)，如428所示。
接下来，在步骤430，可确定是否未设置低水平标志(LLF)和低压力标志(LPF)两者。如果是，则可以不设置尿素为空标志(UEF)，如432所示。例如，还原剂存储装置可以包含足量的尿素，从而尿素水平和尿素压力超过所得出的预定值以基本上还原排气中的NO_x。如果否，则方法400进入步骤434。
在434，可确定是否已设置低水平标志(LLF)且未设置低压力标志(LPF)。例如，当汽车在陡坡上行驶时，尿素可能至少临时地聚集在压力传感器207上(如在压力传感器位于还原剂存储装置中的较低区域时)，同时水平传感器206未暴露在相当量的尿素之下。如果是，则可以不设置尿素为空标志(UEF)，如432所示。
如果否，则方法400进入步骤436。在436，可确定是否已设置低水平标志(LLF)且已设置低压力标志(LPF)。如果是，则可以设置尿素为空标志(UEF)，如438所示。例如，还原剂存储装置基本上为空。如果否，则方法400返回412，指示缺省模式管理来诊断该问题。例如，控制器12未接收到与低水平标志(LLF)和/或低压力标志(LPF)关联的信息。
可以理解，在图4所示的实施例中，还原剂存储装置的尿素水平(UL)和尿素压力(UP)两者可能均低于与每个测量值关联的预定值，从而指示“为空”标志。这样，不会因单个传感器的不精确读数而错误地设置尿素为空标志(UEF)。
此外，控制器12可用于响应于尿素为空标志(UEF)开始期望的工况。例如，控制器可以发送信号以指示还原剂存储装置为空从而指示进行重新加注事件。作为替代或补充，控制器可以启用各种其他排放控制策略直到尿素为空标志(UEF)为否。例如，控制器可以控制发动机的运行以通过各种其他机制减少NO_x，如排气再循环、发动机正时、减载运行(derating)等。
图5是用于基于所确定的还原剂存储装置中的还原剂浓度操作排放控制系统的方法的实施例的流程图。具体来说，方法500可以基于来自热导率传感器208和电容率传感器209的反馈调节发动机的运行。在本文所述的实施例中，在如本文所述基于电容率测量值的浓度基本上等价于基于热导率测量值的浓度时，控制器12可以确定还原剂存储装置中的还原剂浓度。
首先，在步骤502和504，方法500可测量还原剂存储装置中所存储的流体的各种特性。虽然方法500包括取得电容率测量值(PM)和热导率(TC)测量值，但可以理解，可以测量与还原剂存储装置中所存储的流体相关的各种其他特性以确定还原剂浓度。此外，方法500中所述的实施例可以基于任何还原剂的浓度调节发动机的运行，虽然如方法500所述将尿素用作示例流体。在步骤502，可确定电容率测量值(PM)。在一些实施例中，电容率传感器209可以检测还原剂存储装置中所存储的流体的电容率。类似地，在504，可确定热导率(TC)测量值。具体来说，热导率传感器208可以确定还原剂存储装置中的尿素的热导率。
接下来，在步骤506和508，方法500可分别确定电容率传感器209和热导率传感器208的输入值是否有效。具体来说，方法500可以不使用异常输入测量值来确定还原剂存储装置是否为空或未包含足量的尿素。510所示的系统组件监视器可以分析传感器输入以检测传感器输入是否有效。相应地，可以发送无效的传感器输入到512所示的缺省模式管理。具体来说，如果在506，电容率传感器209的输入无效且回答为否，则可指示缺省模式管理诊断来自电容率传感器的无效输入。类似地，如果在508，热导率传感器208的输入无效且回答为否，则可指示缺省模式管理诊断来自热导率传感器的无效输入。然而，如果对506和508的回答均为是，则可以将来自每个传感器的有效输入发送到微控制器以产生传感器输出。
首先参考电容率传感器209，可以在电容率传感器微控制器处转换有效的电容率测量值(PM)输入，如514所示。例如，电容率传感器中的模拟电路可以检测与流体的电容率关联的各种测量值，如介电常数和/或电容。电容率传感器的输入可以转换为指示还原剂存储装置中所存储的流体的电容率的输出信号。类似地，可以在热导率传感器微控制器处转换来自热导率传感器208的有效的热导率(TC)输入，如516所示。例如，热导率传感器中的模拟电路可以检测与流体的热导率关联的各种特性，如电导率和/或温度。热导率传感器的输入可以转换为指示还原剂存储装置中所存储的流体的热导率的输出信号。
接下来，在518，可以在表中比较电容率传感器的输入。具体来说，可以比较来自电容率传感器209的输入和来自热导率传感器208的输入。在一个实施例中，可以在表中比较与还原剂存储装置中所存储的流体的介电常数、电容、温度和电导率关联的信息以确定该流体的浓度。
进入步骤520，可确定来自各传感器的输入是否一致。具体来说，如522所示的基于NO_x的尿素质量监视器可以确定对应于由电容率传感器209和热导率传感器208测量到的流体特性的还原剂存储装置中的还原剂的质量和/或浓度。然而，在一些工况下，来自各传感器的输入可能不一致。具体来说，由各传感器检测到的流体特性可能与还原剂的浓度不对应。因此，在520，如果为否，则方法500回到步骤512，用缺省模式管理对系统进行诊断。如果是，则方法500进入524。
在524，可以将尿素质量和/或浓度发送到尿素控制策略。具体来说，尿素控制策略可以基于包括与来自电容率传感器209和热导率传感器208的反馈匹配的还原剂质量和/或浓度的信息，调节所存储的还原剂的喷射。例如，可以基于尿素质量和/或浓度将一定量的还原剂引入排气中。
可以理解，类似地，所详述的处理的顺序不是实现本文中所述的示例实施例的特征和优点所必需，而是为便于演示和说明而提供。取决于所使用的具体策略，可以重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。此外，所述步骤可以在图形上表示编程到例如发动机控制系统中的用于传感器的计算机可读存储介质中的代码。