CN101949318B - 识别选择性催化还原应用中氨漏失的条件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及识别选择性催化还原应用中氨漏失的条件。具体地，一种***，包括：过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH₃)量的第二信号。漏失确定模块基于第一信号和第二信号的频率响应确定催化剂下游的排气中是否存在NH₃。

Description

识别选择性催化还原应用中氨漏失的条件

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年7月10日提交的美国临时申请No.61/224,698的权益。上述申请的公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及排放控制***，更具体地涉及用于确定选择性催化还原***中氨漏失是否发生的***和方法。

背景技术

本文所提供的背景技术描述的目的在于从总体上呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作，在本背景技术部分所描述的程度上，以及在申请日时可能不作为现有技术的那些描述的方面，都既不明示也不暗示地确认为是抵触本公开的现有技术。

发动机排放出排气(废气)，排气包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氧化氮(NOx)。排气处理***降低排气中的CO、HC和NOx水平。排气处理***可包括氧化催化剂(OC)(例如，柴油机OC)、颗粒过滤器(PF)(例如，柴油机颗粒过滤器)和选择性催化还原(SCR)***。OC使CO和HC氧化以形成二氧化碳和水。PF从排气中除去了颗粒物。SCR***还原NOx。

SCR***将还原剂(例如，尿素)在SCR催化剂的上游注入排气。还原剂形成氨，氨与SCR催化剂中的NOx反应。氨与SCR催化剂中NOx的反应还原NOx并产生排放二价氮和水。当过量的还原剂被注入排气时，过量的还原剂会形成过量的氨，所述氨在不反应的情况下经过SCR催化剂。

发明内容

一种***，包括过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH₃)量的第二信号。漏失确定模块基于第一信号和第二信号的频率响应确定催化剂下游的排气中是否存在NH₃。

在其他特征中，过滤模块通过仅指示NOx的信号的第一频率分量并削弱指示NOx和NH₃的信号的第二和第三频率分量。第一频率分量包括高于频率阈值的频率，第二和第三频率分量包括低于或等于该频率阈值的频率。转化率模块基于第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。

在其他特征中，漏失确定模块基于第一信号的大小和NOx转化率确定第二信号的估计大小。漏失确定模块当所述估计大小和第二信号的大小之间的差大于阈值时确定存在NH₃。

一种***，包括注射器控制模块，其调节定量给料剂的流量(流率)，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH₃)量。比较模块基于调节后的流量比较信号的第一和第二样本，其中信号指示催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和氨NH₃量。漏失确定模块基于调节后的流量和所述比较确定催化剂的下游的排气中是否存在NH₃。

在其他特征中，采样模块在注射器控制模块调节流量时采样第一样本并在第一采样之后的预定时间采样第二样本。漏失确定模块在调节后的流量使NH₃量减小且第二样本小于第一样本时确定存在NH₃。漏失确定模块在调节后的流量使NH₃量增大且第二样本大于第一样本时确定存在NH₃。

本发明还提供如下方案：

1.一种***，包括：

过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH₃)量的第二信号；以及

漏失确定模块，其基于所述第一信号和第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存在NH₃。

2.如方案1所述的***，其特征在于，所述过滤模块通过仅指示NOx的信号的第一频率分量并削弱指示NOx和NH₃的信号的第二频率分量和第三频率分量。

3.如方案2所述的***，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的频率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。

4.如方案2所述的***，其特征在于，还包括转化率模块，所述转化率模块基于所述第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。

5.如方案4所述的***，其特征在于，所述漏失确定模块基于所述第一信号的大小和所述NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。

6.如方案5所述的***，其特征在于，当所述估计大小和所述第二信号的大小之间的差大于阈值时所述漏失确定模块确定存在NH₃。

7.一种***，包括：

调节定量给料剂的流量的注射器控制模块，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH₃)量；

基于所述调节后的流量比较信号的第一和第二样本的比较模块，其中所述信号指示所述催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和氨NH₃量；以及

漏失确定模块，其基于所述调节后的流量和所述比较确定催化剂的下游的排气中是否存在NH₃。

8.如方案7所述的***，其特征在于，还包括采样模块，所述采样模块在注射器控制模块调节所述流量时采样第一样本并在所述第一采样之后的预定时间采样所述第二样本。

9.如方案7所述的***，其特征在于，所述漏失确定模块在所述调节后的流量使NH₃量减小且所述第二样本小于所述第一样本时确定存在NH₃。

10.如方案7所述的***，其特征在于，所述漏失确定模块在所述调节后的流量使NH₃量增大且所述第二样本大于所述第一样本时确定存在NH₃。

11.一种方法，包括：

过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号；

过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH₃)量的第二信号；以及

基于所述第一信号和所述第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存在NH₃。

12.如方案11所述的方法，其特征在于，还包括：

通过仅指示NOx的信号的第一频率分量；以及

削弱指示NOx和NH₃的信号的第二频率分量和第三频率分量。

13.如方案12所述的方法，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的频率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。

14.如方案12所述的方法，其特征在于，还包括基于所述第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。

15.如方案14所述的方法，其特征在于，还包括基于所述第一信号的大小和所述NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。

16.如方案15所述的方法，其特征在于，还包括当所述估计大小和第二信号的大小之间的差大于阈值时确定存在NH₃。

17.一种方法，包括：

调节定量给料剂的流量，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH₃)量；

基于所述调节后的流量比较信号的第一样本和第二样本，其中所述信号指示所述催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和NH₃量；以及

基于所述调节后的流量和所述比较确定所述催化剂的下游的排气中是否存在NH₃。

18.如方案17所述的方法，其特征在于，还包括：

在注射器控制模块调节所述流量时采样所述第一样本；以及

在第一采样之后的预定时间采样所述第二样本。

19.如方案17所述的方法，其特征在于，还包括在所述调节后的流量使NH₃量减小且所述第二样本小于所述第一样本时确定存在NH₃。

20.如方案17所述的方法，其特征在于，还包括在所述调节后的流量使NH₃量增大且所述第二样本大于所述第一样本时确定存在NH₃。

从下面提供的详细描述中将更明显地看出本发明的更多适用领域。应当理解，详细描述和特定例子只是起到举例的作用，而不意图限制本发明的范围。

附图说明

根据详细描述和附图，本公开将得到更加全面的理解，附图中：

图1是根据本公开的发动机***的功能方框图；

图2是根据本公开的曲线图，其示出选择性催化还原(SCR)***转化率；

图3示出指示SCR催化剂上游和下游的氧化氮(NOx)量和氨(NH₃)量的信号；

图4A是根据本公开的发动机控制模块的功能方框图；

图4B是根据本公开的另一发动机控制模块的功能方框图；

图5A是示出根据本公开的图4A的发动机控制模块执行的方法的流程图；以及

图5B是示出根据本公开的图4B的发动机控制模块执行的方法的流程图。

具体实施方式

下面的描述本质上仅仅是示例性的，并不意于以任何方式限制本公开、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同附图标记来表示相似元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当解释为指的是使用非排他的逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，在不改变本公开原理的情况下，方法内的步骤可按照不同顺序执行。

如本文所使用的，术语“模块”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用处理器、专用处理器或组处理器)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他适合部件。

选择性催化还原(SCR)***包括还原剂注射器，其将还原剂注入排气以形成氨(NH₃)。例如，当还原剂注射器注入过量还原剂或当SCR***温度升高时，可从SCR***释放NH₃。NH₃从SCR***的释放此后可被称为“NH₃漏失”。

根据本公开的漏失检测***确定NH₃漏失何时发生。漏失检测***可对来自氧化氮(NOx)传感器信号进行采样，该信号指示SCR催化剂上游和下游的氧化氮量。SCR催化剂下游的NOx传感器还可指示当NH₃漏失发生时从SCR***释放的NH₃量。

在一个实施例中，漏失检测***可基于NOx信号的频率过滤NOx信号。漏失检测***可使用过滤的NOx信号确定NOx转化率。漏失检测***基于NOx转化率和未过滤的上游NOx信号大小确定下游NOx信号的估计大小。漏失检测***将所述估计的大小与未过滤的下游NOx信号大小相比较以确定NH₃漏失是否发生。

在另一个实施例中，漏失检测***可调节SCR上游注入的定量给料剂的量。漏失检测***在调节定量给料剂的量之后可确定下游NOx信号大小的变化。漏失确定模块基于对定量给料剂的量的调节和下游NOx信号的变化确定NH₃漏失是否发生。

现在参照图1，展现了发动机***100的功能方框图。空气通过进气歧管104被抽入发动机102。节气门106控制进入发动机102的空气流。电子节气门控制器(ETC)108可控制节气门106并因此控制流入发动机102的空气流。空气与来自燃料喷射器110的燃料混合以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的一个或多个气缸例如气缸112内燃烧。空气/燃料混合物的燃烧生成扭矩。

空气/燃料混合物的燃烧产生的排气从气缸排出到排气***113。排气可包括颗粒物(PM)和气体。排气包括氧化氮(NOx)，例如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。排气***113包括处理***114，其减小排气中相应的NOx量和PM量。

处理***114包括氧化催化剂(OC)116、定量给料剂注射器118和选择性催化还原(SCR)催化剂120。排气***113可包括排气再循环(EGR)***122，其将来自排气***113的排气输送至进气歧管104。EGR***122包括与排气***113和进气歧管104流体连通的EGR管路124。EGR阀126控制被输送至进气歧管104的排气的量。

排气从排气歧管128离开发动机102并流向OC 116。OC 116从排气中除去碳氢化合物和/或氧化碳。定量给料剂注射器118将定量给料剂注入SCR催化剂120上游的排气流。定量给料剂在被注入排气流中时可形成氨(NH₃)。SCR催化剂120储存(即，吸收)由定量给料剂供给的NH₃。仅举例来说，SCR催化剂120可包括钒催化剂和/或沸石催化剂。SCR催化剂120可以与颗粒过滤器(PF)一起实施或实施在其他适合构造中。SCR催化剂120催化在所储存的NH₃和通过SCR催化剂120的NOx之间的反应。SCR催化剂120所储存的NH₃量被称为NH₃储存水平。

处理***114可包括第一NOx传感器142和第二NOx传感器144。NOx传感器142和144生成NOx信号，其指示排气中的NOx量。第一NOx传感器142可位于OC 116的上游。在其他应用中，第一NOx传感器142位于OC 116和SCR催化剂120之间。第一NOx传感器142可位于OC 116下游且定量给料剂注射器118上游。第一NOx传感器142可指示进入SCR催化剂120的NOx量。由第一NOx传感器142所生成的信号可被称作NOx_IN信号。第二NOx传感器144位于SCR催化剂120下游并可指示离开SCR催化剂120的NOx量。由第二NOx传感器144所生成的信号可被称作NOx_OUT信号。

通过NOx和NH3的反应从排气除去的NOx的百分比被称为SCR催化剂120的转化效率。可根据下列等式确定转化效率：

其中效率_SCR是SCR催化剂120的转化效率，NOx_IN和NOx_OUT分别表示由NOx_IN和NOx_OUT信号所指示的NOx量。

转化效率可与NH₃储存水平有关。仅举例来说，转化效率随NH₃储存水平增加而增加。将SCR催化剂120的NH₃储存水平维持处于或接近最大NH₃储存水平确保从排气除去最大量的NOx。然而，将SCR催化剂120的NH₃储存水平维持处于或接近最大NH₃储存水平还增加了NH₃漏失的可能性。

NH₃漏失可发生在SCR温度在NH₃储存水平处于或接近最大NH₃储存水平时升高时。换言之，SCR温度升高导致最大NH₃储存水平的降低，超过该降低的最大NH₃储存水平的所储存NH₃将被解除吸收。NH₃漏失还可由于发动机***100中的误差(例如，储存水平估计误差)或故障部件(例如，故障的定量给料注射器)而发生。因为NOx传感器142和144对NH3是交互敏感的(cross-sensitive)，所以NOx_OUT信号可指示流出SCR催化剂120的NOx量和/或NH₃量。

温度传感器146、148和150位于整个排气***113的各个位置。仅举例来说，温度传感器146位于OC 116上游，温度传感器148位于OC 116下游和SCR催化剂120上游，温度传感器150位于SCR催化剂120下游。温度传感器146、148和150的每个测量其各自位置处的排气温度并输出与所测量到的温度对应的信号。温度传感器146、148和150输出的信号分别称为T_A、T_B和T_C。

发动机控制模块(ECM)160基于NOx信号、温度信号和来自其他传感器154的信号控制发动机102的扭矩输出。仅举例来说，其他传感器154可包括歧管绝对压力(MAP)传感器、质量型空气流量(MAF)传感器、节气门位置传感器(TPS)、进气空气温度(IAT)传感器和/或其他(多个)传感器。

ECM 160控制由定量给料剂注射器118注射的定量给料剂的质量流量以调节SCR催化剂120的NH₃储存水平。所供给的定量给料剂的质量流量可称为DA_IN(g/s)，NH₃被供给到SCR催化剂120的速率称为NH₃供给速率。ECM 160控制DA_IN以通过将NH₃储存水平维持在设定点而最大化转化效率并最小化NH₃漏失。ECM 160可实施本公开的漏失检测***来确定NH₃漏失何时发生。

现在参照图2，曲线图200示出了SCR催化剂120的转化率(η)和NH₃储存水平之间的示例性关系。由曲线202表示的转化率可基于NOx_IN和NOx_OUT信号。例如，转化率可被表达为：

$\left(2\right),\mathrm{\η}\frac{{\mathrm{NOx}}_{\mathrm{IN}}-{\mathrm{NOx}}_{\mathrm{OUT}}-{\mathrm{NH}3}_{\mathrm{SLIP}}}{{\mathrm{NOx}}_{\mathrm{IN}}}$

其中NH_3，SLIP表示指示NH₃漏失量的NOx_OUT信号的分量。因此，通过第二NOx传感器144的NH₃检测可减小转化率。NH₃储存水平可分成三个储存范围：低储存范围204、最佳储存范围206和过量储存范围208。

转化率可根据NH₃储存水平表示转化效率和/或NH₃漏失量。当NH₃储存水平处于低储存范围204和最佳储存范围206时，转化率可表示SCR催化剂120的转化效率。仅举例来说，当NH₃储存水平为低时(例如，接近零)，转化效率可为低(例如，接近零)。随着NH₃储存水平向过量储存范围208增加时，SCR催化剂120的转化效率并且因此转化率可增加到最大值1。

NH₃漏失在低储存范围204和最佳储存范围206一般不发生，因为所注射的NH₃由SCR催化剂120吸收和/或与NOx反应。因此，NOx_OUT信号主要指示排气中的NOx和很少的或没有NH₃。随着NH₃储存水平从低储存范围204增加到最佳储存范围206，NOx_OUT信号相对于NOx_IN信号减小，从而导致了更高的转化率(即，转化效率增加)。

当NH₃储存水平增加到过量储存范围208，转化率可表示NH₃漏失量。仅举例来说，NOx_OUT信号的大小可由于对NH₃和NOx的检测而增加，而NOx_IN信号的量级仅指示NOx。因此，当NH₃储存水平处于过量储存范围208时，NOx_OUT信号大小的增加可导致转化率的减小。

NOx_IN量可以一定速率变化。NOx_IN量的变化速率可依赖于发动机***100的运行条件的变化速率，例如发动机速度、空气流、和/或EGR量的变化速率。

在瞬变条件期间，例如城市驾驶，NOx_IN量可以以比在稳态条件例如高速路驾驶期间更大的速率变化。NOx_OUT量也可以一定的速率变化。NOx_OUT量的变化速率可依赖于NOx_IN量的变化速率和NH₃的储存水平。在瞬变条件期间，NH₃量可以以比NOx_IN量和NOx_OUT量的变化速率更低的速率变化。NOx_IN信号可包括由于NOx_IN量的变化速率所致的频率分量。NOx_OUT信号可包括由于NOx_OUT量和NH₃量的变化速率所致的频率分量。

现在参照图3，实验性数据组A-E示出了采样周期(例如，从200秒到600秒的400秒采样周期)期间的不同NH₃储存水平的NOx_IN和NOx_OUT信号。NOx信号可包括由于瞬变条件期间NOx量和NH₃量变化所致的多个频率分量。例如，NOx信号可包括低频率分量和高频率分量。NOx量可由NOx_IN和NOx_OUT信号的低频率分量和高频率分量的大小指示。NH₃量可由NOx_OUT信号的低频率分量的大小指示。

在数据组A，SCR催化剂120中储存很少或没有NH₃，所以没有NH₃漏失。因此，NOx_IN信号和NOx_OUT信号包括在整个采样周期中相似时间上相似的频率分量。例如，NOx_IN信号包括从约500秒到600秒在301处示出的高频率分量。NOx_OUT信号也包括从约500秒到600秒在302处示出的高频率分量。由于SCR催化剂120的低转化效率，NOx_IN信号和NOx_OUT信号的大小在整个采样周期中的相似时间上也相似。

在数据组B，SCR催化剂120的NH₃储存水平增加，但是没有NH₃漏失。NOx转化效率增加。因此，NOx_OUT信号继续包括在整个采样周期中相似时间上相似的频率分量，其包括在303处示出的高频率分量。然而，包括高频率分量的NOx_OUT信号大小由于SCR催化剂120的转化效率增加而衰减。

在数据组C，SCR催化剂120的NH₃储存水平处于最佳储存范围内，并且没有NH₃漏失。NOx转化效率增加到最佳转化效率。NOx_OUT信号可不再包括在整个采样周期中相似时间上的相似的频率分量，因为NOx_OUT信号的大小在大部分采用周期期间减小到几乎为0。在304处示出的高频率分量被进一步衰减。

在数据组D，SCR催化剂120的NH₃储存水平进入过量储存范围内，并且NH₃开始漏失，例如在约375秒处。NOx转化效率可保持在最佳转化效率。然而，NOx_OUT信号的大小由于NH₃漏失而开始增加。NOx_OUT信号包括低频率分量，其具有指示NH₃漏失量的大小，如305处所示。NOx_OUT信号还继续包括高频率分量，其具有指示NOx量的大小，如306处所示。

在数据组E，SCR催化剂120的NH₃储存水平在过量储存范围内进一步增加，并且更多的NH₃漏失。NH₃漏失量从约200秒到375秒增加。NOx_OUT信号包括低频率分量，其具有指示NH₃漏失量的大小，如307处所示。NOx_OUT信号还继续包括高频率分量，其具有指示NOx量的大小，如308处所示。

现在参照图4A，ECM 160包括过滤模块400、转化率模块402、漏失确定模块404和注射器控制模块406。ECM 160接收来自发动机***100的输入信号。输入信号包括，但是不限于，由NOx传感器142和144、温度传感器146-150和其他传感器154生成的信号。ECM160处理所述输入信号并生成定时发动机控制命令，所述命令被输出到发动机***100。发动机控制命令可致动ETC 108、燃料注射器110、定量给料剂注射器118和EGR阀126。ECM 160在瞬变条件期间可实施漏失检测***。

过滤模块400过滤NOx_IN和NOx_OUT信号的频率分量。转化率模块402基于经过滤的NOx信号确定NOx转化率。漏失确定模块404基于NOx转化率和NOx_IN信号的大小确定NOx_OUT信号的估计大小。漏失确定模块404基于该估计大小和NOx_OUT信号的大小之间的差确定NH₃漏失是否发生。当NH₃漏失发生时，注射器控制模块406可调节DA_IN。

过滤模块400过滤NOx_IN和NOx_OUT信号。例如，过滤模块400可基于频率阈值过滤NOx信号。所述频率阈值可对应于NOx信号的高频率分量。仅举例来说，频率阈值可为0.1Hz。过滤模块400可通过NOx信号的高频率分量并阻挡NOx信号的低频率分量。过滤模块400可对NOx信号应用高通过滤器，以去除小于或等于频率阈值的NOx信号的低频率分量。过滤模块400可使小于或等于频率阈值的NOx信号的低频率分量的大小衰减。

转化率模块402基于经过滤的NOx_IN和NOx_OUT信号确定NOx转化率(r_NOx)。即，转化率可基于NOx信号的高频率分量的大小。仅举例来说，转化率模块402可确定经过滤的NOx_IN信号和经过滤的NOx_OUT信号的大小的比。该比可被表达为：

其中经过滤的_NOx_IN和经过滤的_NOx_OUT分别是经过滤的NOx_IN和NOx_OUT信号的大小。

漏失确定模块404基于NOx转化率和未经过滤的NOx_IN和NOx_OUT信号的大小确定NH₃漏失是否发生。仅举例来说，漏失确定模块404可基于NOx转化率和NOx_IN信号(NOx_IN，SIG)的大小确定NOx_OUT信号(NOx_OUT，SET)的估计大小。NOx_OUT信号的估计大小可根据如下等式确定：

(4)NOx_OUT，EST＝r_NOx×NOx_IN，SIG

漏失确定模块404可比较NOx_OUT，SET和NOx_OUT的信号(NOx_OUT，SIG)大小以确定NH₃漏失何时发生。仅举例来说，当NOx_IN，SIG和NOx_OUT，SET之间的差大于NOx阈值时，漏失确定模块404可确定漏失发生。

现在参照图5A，流程图500描绘了由ECM 160执行的示例性方法的步骤。在步骤502，控制过滤NOx_IN和NOx_OUT信号。仅举例来说，控制可对NOx_IN和NOx_OUT信号应用一个或多个过滤器，以去除小于频率阈值的低频率分量并通过大于频率阈值的高频率分量。在步骤504，控制基于经过滤的NOx信号的大小确定NOx转化率。在步骤506，控制基于NOx转化率和NOx_IN信号的大小确定NOx_OUT信号的估计大小。在步骤508，控制基于该估计大小和NOx_OUT信号的大小的比较确定NH₃漏失是否发生。

在稳态条件例如高速公路驾驶期间，NOx_IN量可以比在瞬态条件例如城市驾驶期间更低的速率变化。由于NOx_IN量的更低变化率，NOx_IN信号在稳态条件期间可仅包括低频率分量。NOx_OUT量和NH₃量也可以更低速率变化。由于NOx_OUT量和NH₃量的较低变化率，NOx_OUT信号可仅包括低频率分量。

在稳态条件期间，ECM 160可通过高频振动发动机***100的致动器致使NOx_IN信号以包括高频率分量。仅举例来说，ECM 160可对ETC 108和/或EGR阀126应用正弦曲线控制信号。ETC 108和/或EGR阀126位置的波动可导致NOx_IN量波动。NOx_IN量的波动可在NOx_IN信号的高频率分量中得到反映。因此，在稳态条件期间ECM 160可实施漏失检测***。然而，由ECM 160执行的频率过滤在稳态条件期间比瞬变条件期间效率低。

现在参照图4B，ECM 160包括采样模块408、比较模块410、另一漏失确定模块404’和注射器控制模块406。ECM 160接收来自发动机***100的输入信号。输入信号包括，但是不限于，由NOx传感器142和144、温度传感器146-150和其他传感器154生成的信号。ECM 160处理所述输入信号并生成定时发动机控制命令，该命令被输出到发动机***100。发动机控制命令可致动ETC 108、燃料注射器110、定量给料剂注射器118和EGR阀126。ECM 160在稳态条件期间可实施漏失检测***。

注射器控制模块406控制定量给料剂注射器118的质量流量(DA_IN)。采样模块408接收来自第二NOx传感器144的NOx_OUT信号并在采样周期期间在多个时间采样NOx_OUT信号。比较模块410比较不同时间处的样本以确定NOx_OUT信号的大小是否增加或减小。当调节DA_IN时，漏失确定模块404’监控NOx_OUT信号大小的变化。漏失确定模块404’基于对DA_IN的调节和NOx_OUT信号大小的变化确定NH₃漏失何时发生。

注射器控制模块406在采样周期期间的第一时间处可将DA_IN控制到第一DA_IN以维持NH₃储存水平。漏失确定模块404’可生成调节因数以调节DA_IN。注射器控制模块406可基于调节因数调节DA_IN。注射器控制模块406在第二时间处可基于调节因数将DA_IN从第一DA_IN增加或减小到第二DA_IN。采样模块408可在第二时间处采样NOx_OUT信号。

注射器控制模块406将DA_IN维持在第二DA_IN直到第三时间。在第二时间和第三时间之间，SCR催化剂120的NH₃储存水平可取决于调节因数而增加或减小。仅举例来说，当调节因数使DA_IN减小时，NH₃储存水平可减小。采样模块408可在第三时间处采样NOx_OUT信号。

比较模块410在采样周期期间比较NOx_OUT信号的样本。比较模块410可比较样本以确定在第二时间和第三时间之间NOx_OUT信号的大小是否发生增加或减小。比较模块410可比较样本以确定大小的变化率。

漏失确定模块404’基于对DA_IN从第一时间到第二时间的调节以及在第二时间和第三时间处的NOx_OUT样本的比较确定NH₃漏失是否发生。因为NOx_OUT信号指示离开SCR催化剂120的排气中的NOx量和NH₃量，所以漏失确定模块404’通过调节NH₃储存水平并监控NOx_OUT信号的响应确定NH₃漏失是否发生。

仅举例来说，注射器控制模块406在采样周期期间的第一时间处可将DA_IN控制到第一DA_IN。漏失确定模块404’可生成调节因数，其使DA_IN减小到小于第一DA_IN的第二DA_IN。仅举例来说，第二DA_IN在第二时间可为0g/s。采样模块408在第二时间采样NOx_OUT信号。注射器控制模块406在采样周期期间可将DA_IN维持在0g/s。采样模块408在第三时间采样NOx_OUT信号。

在采样周期期间当DA_IN减小到0g/s时，不再将NH₃加到SCR催化剂120。NH₃储存水平减小，因为进入SCR催化剂120的NOx与储存的NH₃反应。随着NH₃储存水平减小，NOx_OUT信号可取决于NH₃储存水平而增加或减小。

当NH₃储存水平处于最佳储存范围或低储存范围时，NH₃储存水平的减小降低了SCR催化剂120的转化效率。即，较少的NH₃可用于与NOx反应。因此，随着NH₃储存水平减小NOx_OUT信号可由于NOx_OUT量增加而增加。然而，当NH₃储存水平处于过量储存范围208时，NH₃储存水平的减小降低了NH₃漏失。即，较少的NH₃离开SCR催化剂120。因此，随着NH₃储存水平减小NOx_OUT信号可由于NH₃量减小而减小。

漏失确定模块404’基于NOx_OUT样本的比较和DA_IN的调节确定NH₃漏失是否发生。当DA_IN在第一时间和第二时间之间减小且NOx_OUT信号在第二时间和第三时间之间的减小超过预定量时，漏失确定模块404’可确定NH₃漏失发生。当DA_IN在第一时间和第二时间之间减小且NOx_OUT信号在第二时间和第三时间之间的增加超过预定量时，漏失确定模块404’可确定NH₃漏失没有发生。

尽管上述DA_IN的调节包括使DA_IN从第一DA_IN减小到第二DA_IN，例如使DA_IN减小到0g/s，但DA_IN的调节可包括增加DA_IN以引起NOx_OUT信号的相反响应。即，当DA_IN在第一时间和第二时间之间增加且NOx_OUT信号在第二时间和第三时间之间增加时，漏失确定模块404’可确定NH₃漏失发生。当DA_IN在第一时间和第二时间之间增加且NOx_OUT信号在第二时间和第三时间之间不增加时，漏失确定模块404’可确定NH₃漏失没有发生。

现在参照图5B，流程图500’描绘了由ECM 160执行的示例性方法的步骤。在步骤502’，控制在采样周期中的第一时间以第一质量流量(DA_IN)传送定量给料剂。在步骤504’，控制在采样周期中的第二时间将DA_IN调节到第二DA_IN。仅举例来说，控制在第二时间使质量流量从第一DA_IN减小或增加到第二DA_IN。在步骤506’，控制在第二时间采样NOx_OUT信号。控制在采样周期期间将质量流量维持在第二DA_IN。

在步骤508’，控制在采样周期期间的第三时间采样NOx_OUT信号。在步骤510’，控制比较第二时间和第三时间的NOx_OUT的样本。控制可确定从第二时间到第三时间NOx_OUT信号的大小是否发生增加或减小。在步骤512’，控制基于NOx_OUT样本的比较和DA_IN的调节确定NH₃漏失是否发生。

本领域技术人员现在能够从前述描述中清楚本公开的广泛教导可按照多种形式来实施。因此，虽然本公开包括了具体的示例，但本公开的真实范围却不应当受到限制，因为本领域技术人员在研究了附图、说明书和所附权利要求后将会明白其他的修改。

Claims (20)

1.一种用于发动机的***，包括：

过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH₃)量的第二信号；以及

漏失确定模块，其基于所述第一信号和第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存在NH₃。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述过滤模块通过仅指示NOx的信号的第一频率分量并削弱指示NOx和NH₃的信号的第二频率分量和第三频率分量。

3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的频率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。

4.如权利要求2所述的***，其特征在于，还包括转化率模块，所述转化率模块基于所述第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。

5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述漏失确定模块基于所述第一信号的大小和所述NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。

6.如权利要求5所述的***，其特征在于，当所述估计大小和所述第二信号的大小之间的差大于阈值时所述漏失确定模块确定存在NH₃。

7.一种用于发动机的***，包括：

调节定量给料剂的流量的注射器控制模块，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH₃)量；

基于所述调节后的流量将信号的第一和第二样本进行比较的比较模块，其中所述信号指示所述催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和氨NH₃量；以及

漏失确定模块，其基于所述调节后的流量和所述比较确定催化剂的下游的排气中是否存在NH₃。

8.如权利要求7所述的***，其特征在于，还包括采样模块，所述采样模块在注射器控制模块调节所述流量时采样第一样本并在所述第一采样之后的预定时间采样所述第二样本。

9.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述漏失确定模块在所述调节后的流量使NH₃量减小且所述第二样本小于所述第一样本时确定存在NH₃。

10.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述漏失确定模块在所述调节后的流量使NH₃量增大且所述第二样本大于所述第一样本时确定存在NH₃。

11.一种用于发动机的方法，包括：

过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号；

过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH₃)量的第二信号；以及

基于所述第一信号和所述第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存在NH₃。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

通过仅指示NOx的信号的第一频率分量；以及

削弱指示NOx和NH₃的信号的第二频率分量和第三频率分量。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的频率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括基于所述第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括基于所述第一信号的大小和所述NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括当所述估计大小和第二信号的大小之间的差大于阈值时确定存在NH₃。

17.一种用于发动机的方法，包括：

调节定量给料剂的流量，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH₃)量；

基于所述调节后的流量将信号的第一样本和第二样本进行比较，其中所述信号指示所述催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和NH₃量；以及

基于所述调节后的流量和所述比较确定所述催化剂的下游的排气中是否存在NH₃。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：

在注射器控制模块调节所述流量时采样所述第一样本；以及

在第一采样之后的预定时间采样所述第二样本。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括在所述调节后的流量使NH₃量减小且所述第二样本小于所述第一样本时确定存在NH₃。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括在所述调节后的流量使NH₃量增大且所述第二样本大于所述第一样本时确定存在NH₃。

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