CN114718700A - 用于nox偏移诊断的方法和*** - Google Patents

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弗兰克·M·科尔皮克斯
B·盖尼
D·彭纳拉
W·古德温
米希尔·J·范尼乌斯塔特
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Abstract

本公开提供了“用于NOX偏移诊断的方法和***”。提供了用于NOx传感器的方法和***。在一个示例中，一种方法包括在车辆关闭期间响应于施加到NOx传感器的累积热能而加热所述NOx传感器。

Description

用于NOX偏移诊断的方法和***
技术领域
本说明书总体上涉及在发动机关闭状况期间调整NOx传感器状况以减小感测到的NOx偏移。
背景技术
选择性催化还原(SCR)催化器可以用于发动机的排气***(例如，柴油发动机或其他稀燃发动机)中以减少氮氧化物(NOx)排放。诸如尿素等还原剂可以被喷射到SCR催化器上游的排气***中，并且还原剂和SCR催化剂一起可以将NOx分子化学还原为氮和水，由此限制NOx排放。然而，如果NOx排放控制***的部件(诸如SCR催化器)劣化，则NOx排放可能增加。因此，被配置为测量排气***中的NOx水平的NOx传感器可以定位在排气***中以检测NOx排放控制***的劣化。具体地，可以通过NOx传感器检测可以指示NOx排放控制***的一个或多个部件的劣化的NOx水平的增加。因此，可以由定位在排气***中的一个或多个NOx传感器来监测SCR催化器和NOx排放控制***的其他部件的效率。
当前的车载诊断(OBD)法规要求监测排气NOx传感器以确定NOx传感器是否已劣化(例如，是否已形成增益偏斜)，以及确定NOx传感器是否已形成可能影响排气排放的偏移。这两种类型的确定可以独立执行；增益偏斜劣化经由NOx传感器自诊断(SD)测试来确定，而单独的测试可以被执行以确定NOx传感器是否已形成偏移。
Yoo等人的美国专利号10,513,961B2中示出了一种用于最大程度地减小NOx传感器中产生的偏移的方法。其中，一种方法包括在发动机关闭事件的某些状况期间加热NOx传感器。用于在发动机关闭期间加热NOx传感器的条件包括监测露点温度并确定排气温度是否在上限阈值与下限阈值之间。如果满足这些条件，则加热传感器并测试SD和/或偏移。
然而，发明人已经识别出上文描述的方法的一些问题。例如，用于加热传感器的条件是有限的，这减少了OBD进行SD和偏移测试的机会的次数。作为一个示例，所公开的方法确定露点温度是否低于最高NOx传感器温度，然后监测排气温度是否在用于可靠测试的期望范围内。随着混合动力能力的提高，尽管有用于测试SD或偏移的其他度量，但是在发动机关闭事件期间排气温度可能较低。
发明内容
在一个示例中，可以通过一种用于在车辆关闭时响应于在驾驶循环内施加到NOx传感器的累积热能小于阈值而加热所述NOx传感器的方法来解决上述问题。通过这种方式，监测NOx传感器***的焓以确定是否需要加热。
作为一个示例，可以基于施加到NOx传感器的热能来确定用于自诊断(SD)或偏移测试的进入条件。如果热能小于阈值，则NOx传感器没有被施加足够量的热量来驱除积聚在其上的氨(NH3)，这可能影响偏移测试。替代地，如果所施加的热能大于或等于阈值，则在偏移测试或SD测试之前可以不激活加热器。通过这种方式，测量在驾驶循环中施加的热量，而不是测量车辆关闭时的排气温度，以确定是否需要加热NOx传感器。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1A示出了包括具有排气处理***的排气***的发动机的示意图。
图1B示出了用于接收发动机排气的排气***的示意图。
图2示出了用于确定是否满足用于加热NOx传感器的一个或多个条件的示例性方法的流程图。
图3示出了用于根据图2的方法监测车辆关闭之前的状况以确定是否需要加热NOx传感器的发动机操作序列。
具体实施方式
以下描述涉及用于加热NOx传感器的***和方法。NOx传感器布置在混合动力车辆的排气***中，如图1A所示。排气***关于图2更详细地示出。图2示出了用于感测是否满足用于加热NOx传感器的方法的流程图。图3示出了根据图2的方法的发动机操作序列。
图1A至图1B示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为直接彼此接触或直接联接，则此类元件可以分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。作为一个示例，彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，仅在其间具有空间并且没有其他部件的彼此相隔定位的元件可以被称作如此。作为又一个示例，被示为在彼此的上方/下方的、在彼此相对的两侧或在彼此的左侧/右侧的元件可以被称为相对于彼此如此。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可能是相对于图的竖直轴线而言，并用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件位于其他元件的正上方。作为另一个示例，附图内描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直线的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出为相互交叉的元件可被称为交叉元件或彼此交叉。更进一步地，在一个示例中，被示出为在另一元件内或被示出为在另一元件外部的元件可被称为如此。应当理解，被称作“基本上类似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1％至5％的偏差内)而彼此不同。
现在参考图1A，示出了示出多缸发动机10的一个气缸的示意图，该多缸发动机可以包括在车辆(例如，汽车)5的推进***中。包括发动机10的车辆5可以至少部分地由包括控制器8的控制***和经由输入装置70来自车辆驾驶员72的输入来控制。控制器8可以被配置为动力传动***控制模块(PCM)。在该示例中，输入装置70包括加速踏板和踏板位置传感器74，该踏板位置传感器用于产生比例踏板位置信号PP。发动机10的燃烧室(例如，气缸)30可以包括燃烧室壁32，其中活塞36位于该燃烧室壁中。活塞36可以联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器***联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮联接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在图1A中描绘的示例中，进气门52和排气门54通过凸轮致动经由相应的凸轮致动***51和53来控制。凸轮致动***51和53各自包括一个或多个凸轮，并可以利用凸轮廓线变换***(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)***中的一者或多者，其可以由控制器8操作以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置分别由位置传感器55和57来确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸30可以替代地包括经由电动气门致动进行控制的进气门和经由包括CPS***和/或VCT***的凸轮致动进行控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸都可以被配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，气缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示为直接连接到气缸30以用于与经由电子驱动器68从控制器8接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接在其中喷射燃料。通过这种方式，燃料喷射器66向燃烧气缸30中提供所谓的燃料直接喷射(以下也称为“DI”)。
应当理解，在可选实施例中，喷射器66可以是进气道喷射器，其将燃料提供到气缸30上游的进气道中。还应当理解，气缸30可以从多个喷射器(诸如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或者它们的组合)接收燃料。
在一个示例中，发动机10是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其他非限制性实施例中，发动机10可以通过压缩点火和/或火花点火来燃烧包括汽油、生物柴油或含醇燃料混合物(例如，汽油和乙醇或汽油和甲醇)的不同燃料。
在所描绘的示例中，进气通道42包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置通过控制器8经由提供给包括在节气门62中的电动马达或致动器的信号而改变，其配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，可操作节气门62以改变提供给燃烧室30以及其他发动机气缸的进气。节流板64的位置是通过节气门位置信号TP提供到控制器8。在所描绘的示例中，进气通道42还包括质量空气流量(MAF)传感器50和歧管空气压力(MAP)传感器56，它们分别用于向控制器8提供信号MAF和MAP。
此外，在所描绘的示例中，排气再循环(EGR)***被配置为经由EGR通道47将排气的期望部分从排气通道48引导至进气通道42。被提供给进气歧管44的EGR的量可以通过控制器8经由EGR阀49改变。通过将排气引入发动机10，减少了用于燃烧的可用氧气量，由此降低了燃烧火焰温度并减少了例如NOx的形成。如所描绘，EGR***还包括设置在EGR通道47内的EGR传感器46，其提供EGR通道内的排气的压力、温度和浓度中的一者或多者的指示。
在所描绘的示例中，发动机10包括排气***2。排气***2包括在排气处理***80的上游连接到排气通道48的排气传感器26，和在排气处理***80的上游连接到排气通道48的排气温度传感器27。排气处理***80的示例性实施例在图1B中示出并在下面进行描述。传感器26可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO传感器、HEGO(加热型EGO)传感器、NOx传感器、碳氢化合物(HC)传感器或一氧化碳(CO)传感器。传感器26在图1A中所示的示例中向控制器8提供信号EGO。
控制器8在图1A中被示为微计算机，其包括微处理器(例如，CPU)16、输入/输出端口4、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示为只读存储器(ROM)芯片14)、随机存取存储器(RAM)18、保活存储器(KAM)20和数据总线。控制器8与连接到发动机10上的传感器通信并因此除了先前讨论的那些信号之外还从其中接收各种信号，包括表示来自MAF传感器50的MAF值的信号；来自连接到冷却套管61上的温度传感器58的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接到曲轴40上的霍尔效应传感器59(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自MAP传感器56的MAP；来自排气传感器26的排气成分浓度(EGO)；和来自排气温度传感器27的排气温度。控制器8可以从信号PIP中产生发动机转速信号RPM。下面参考图1B描述了与控制器8通信的其他传感器。基于从传感器接收的信号并进一步基于存储在存储器中的指令，控制器8采用图1A的各种致动器来调整发动机操作。
存储介质只读存储器14可以用表示可由处理器16执行以执行图2的方法的指令的非暂时性计算机可读数据来编程。
如上所述，图1A仅示出了多缸发动机的一个气缸。每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
在所描绘的示例中，车辆5可以是混合动力车辆，其具有可用于一个或多个车轮71的多个扭矩源。然而，在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机73。电机73可以为马达或马达/发电机。当一个或多个离合器接合时，曲轴40和电机73经由变速器75连接到车轮71。在所示的示例中，第一离合器77a设置在曲轴40与电机73之间，而第二离合器77b设置在电机73与变速器75之间。控制器8可以被配置为向每个离合器的致动器发送信号以接合或分离离合器，以便将曲轴40与电机73和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机73与变速器75和与其连接的部件连接或断开。变速器75可以是齿轮箱、行星齿轮***或另一种类型的变速器。动力传动***可以各种方式配置，使得车辆是并联、串联或混联式混合动力车辆。
电机73从牵引电池79接收电力以向车轮71提供扭矩。替代地，在制动操作期间，电机73还可以用作发电机以提供电力来对电池79充电。
车辆5可以包括基于各种操作模式的各种程度的混合动力能力。在一个示例中，车辆5可以包括全电动模式，其中电机73仅负责在发动机10被停用时推进车辆5。车辆5还可以包括混合动力模式，其中电机73和发动机10级联地用于推进车辆5。混合动力车辆5也可以在仅燃烧模式下操作，其中仅发动机用于推进车辆。车辆5还可以包括减少排放的其他混合动力能力，诸如起动/停止。
图1B示出了用于输送由车辆5的内燃发动机110产生的排气的示例性排气***102的示意图。排放***102可以与图1A的排气***2相同，并且发动机110可以与图1A的发动机10相同。在一个非限制性示例中，发动机110是通过燃烧空气和柴油燃料的混合物来产生机械输出的柴油发动机。替代地，发动机110可以是另一种类型的发动机，诸如汽油燃烧发动机。
在图1B中所示的非限制性示例中，排气***102包括用于接收由发动机110的一个或多个气缸产生的排气的排气歧管120、氧化催化器124、混合区域130、选择性催化还原剂(SCR)催化器140、排放控制装置142和噪声抑制装置150。另外地，排气***102包括多个排气管或排气通道以用于流体地连接排气***102的各种排气***部件。然而，氧化催化器124、混合区域130、SCR催化器140、排放控制装置142和噪声抑制装置150中的一者或多者可以任何顺序或组合设置在排气***102中。
排气***102可以设置在车辆底盘的下侧。另外地，排气***102可以包括一个或多个弯折部或弯曲部以适应特定的车辆设置。此外，在一些实施例中，排气***102可以包括图1B中未示出的附加部件和/或可以省略本文描述的部件。
排气***102中的气体和/或流体的流动发生在远离排气歧管120的方向上，朝向周围环境195，通过排气***102，并通过排气通道168流出排气***102(替代地在下文称为第四排气通道168)。因此，在图1B中所示的示例中，排气***102中的气体和/或流体的流动通常可以从左到右，如流动方向箭头180所指示。因此，在本文的描述中，术语“下游”是指排气***102中的部件相对于排气***102中的流动方向的相对定位。因此，如果第一部件被描述为在排气***102中的第二部件的下游，则在排气***102中流动的气体和/或流体在流过第一部件之前流过第二部件。
排气歧管120经由第一排气通道162和第二排气通道164流体地连接到第一催化器124。在本文中，第一催化器124是氧化催化器124，然而，应当理解，可以使用其他催化器。在该示例中，氧化催化器124设置在排气歧管120的下游，其中除了排气通道162和164之外没有部件将氧化催化器124与排气歧管120分离。第一排气通道162和第二排气通道164提供排气歧管120与氧化催化器124之间的流体连通。在一些示例中，氧化催化器124是柴油氧化催化器(DOC)，例如排气流通装置，其包括具有蜂窝结构和涂有催化剂层的大表面积的基板。催化剂层可以包括贵金属，包括但不限于铂和钯。当排气流过催化剂层时，CO、气态HC和液态HC微粒可以被氧化以减少排放。
混合区域130紧邻氧化催化器124的下游设置以用于接收液体还原剂，其中没有附加部件将混合区域130与氧化催化器124分离。混合区域130包括第一混合区域132和第二混合区域134，该第二混合区域134设置在第一混合区域132的下游。第一混合区域132包括喷射器136以用于将液体喷射到混合区域130中。在一些示例中，由喷射器136喷射的液体是液体还原剂，诸如氨或尿素。在一些示例中，液体还原剂可以从存储箱供应到喷射器136。在该示例中，喷射器136被电子致动并与控制器112进行电气和/或电子通信，该控制器可以与图1A的控制器8相同。类似于图1A的控制器8，控制器112可以被配置为PCM。控制器112从图1B的各种传感器接收信号，并采用图1B的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，控制器112被配置为将信号发送到喷射器136的致动器以用于调整喷射器的操作。响应于从控制器112接收的信号，喷射器136的致动器可以调整喷射到混合区域130中的液体还原剂的量和/或喷射正时。
进气NOx传感器(在本文中替代地称为第一NOx传感器)190和进气气温度传感器(在本文中替代地称为第一温度传感器)191设置在第一混合区域132中。因此，在该示例中，第一NOx传感器和第一温度传感器设置在氧化催化器124的下游，其中在氧化催化器以及传感器190与191之间没有***其他排气处理装置。第一NOx传感器190和第一温度传感器191位于排气***102中可以使得第一NOx传感器190和第一温度传感器191重叠。例如，进给气体NOx传感器190和进给气体温度传感器191可以彼此大致对准并且可以在排气***102中彼此重合。换句话说，第一NOx传感器190和第一温度传感器191可以在第一混合区域132中纵向对准。在一些示例中，第一NOx传感器190和第一温度传感器191垂直于排气***102中的气体流和/或流体设置，并且在此类示例中，可以定位成使得它们彼此平行。在其他示例中，第一温度传感器191紧邻第一NOx传感器190定位，使得第一温度传感器191和第一NOx传感器190彼此共面接触并且热连通。通过这种方式，流过排气***102、更具体地通过第一混合区域132的气体和/或流体可以几乎同时流过第一NOx传感器190和第一温度传感器191。因此，第一温度传感器191可以定位在第一混合区域132内以用于测量流经第一NOx传感器190和/或在该第一NOx传感器处被采样的气体和/或流体的温度。然而，在其他示例中，第一温度传感器191可以不与第一NOx传感器190对准，而是在纵向方向上与NOx传感器190间隔开。
第一温度传感器191电连接到控制器112，并且与流经第一NOx传感器190的气体和/或流体的温度对应的第一温度传感器191的输出被发送到控制器112。类似地，第一NOx传感器190电子连接到控制器112，并且与流经第一NOx传感器190的气体和/或流体的NOx水平(例如，NOx和/或O2的浓度)相对应的第一NOx传感器190的输出被发送到控制器112。
虽然第一NOx传感器190和第一温度传感器191定位在图1B中的喷射器136的下游，但是它们可以替代地基本上与喷射器136串联定位。在更进一步的示例中，第一NOx传感器190和第一温度传感器191可以定位在喷射器136的上游或氧化催化器124的上游。
第二混合区域134被配置为适应第一混合区域132与SCR催化器140之间的横截面积或流动面积的变化，该SCR催化器在所描绘的示例中紧邻第二混合区域134的下游设置。具体地，由第二混合区域134产生的横截面流动面积可以如所示在下游方向上增加。因此，第一NOx传感器190和第一温度传感器191定位在SCR催化器140的上游。在一些示例中，没有附加部件将第二混合区域134与SCR催化器140分离。
混合装置138设置在喷射器136的下游。混合装置138被配置为从喷射器136接收发动机排气和/或喷射的流体还原剂，并将混合装置138下游的发动机排气和/或流体还原剂引导朝向SCR催化器140。如图1B中所示，混合装置138可以包括翼片部分的圆盘。每个翼片部分可以具有直边和弯曲边缘。在一些示例中，混合装置138在喷射器136、第一温度传感器191和第一NOx传感器190的下游定位在第一混合区域132中。在其他示例中，混合装置138定位在第二混合区域134中。混合装置138被配置为在第二混合区域134中的排气和流体还原剂混合物到达SCR催化器140之前增加混合物的混合并因此增加均匀性。
SCR催化器140被配置为使用流体还原剂(例如，由喷射器136喷射的氨(NH3)或尿素)和活性催化剂将NOx转化为水和氮气作为惰性燃烧副产物。可以替代地称为DeNOx催化剂的SCR催化剂可以由含有过渡金属(诸如，例如钒、钼和钨)的氧化物的二氧化钛构成以用作催化活性组分。SCR催化器140可以被配置为陶瓷砖或陶瓷蜂窝结构、板结构或任何其他合适的设计。SCR催化器140可以包括用于减少由发动机110燃烧燃料产生的NOx或其他燃烧产物的任何合适的催化器。
排放控制装置142定位在SCR催化器140的下游。在一些示例中，排放控制装置142是柴油微粒过滤器(DPF)。DPF可以主动或被动地操作，并且过滤介质可以具有各种类型的材料和几何结构。一种示例性结构包括壁流式陶瓷单体，其包括在相对端***的交替通道，因此强制排气流通过相邻通道的公共壁，从而沉积颗粒物质。
替代地，排放控制装置142和SCR催化器140可以组合在一个基板上(例如，涂有NOx存储剂和铂族金属的壁流式陶瓷DPF元件)。
在通过排放控制装置142之后，排气和/或流体流过后处理区域144。后处理区域144被配置为适应排放控制装置142与紧邻排放控制装置142下游设置的第三排放通道166之间的横截面积或流动面积的变化。具体地，由后处理区域144产生的横截流动面积在下游方向上减小。后处理区域144将排放控制装置142流体地连接到第三排气通道166。然而，在其他示例中，排气***102不包括后处理区域，并且排放控制装置142直接和/或物理地连接到第三排气通道166，其中没有附加部件将排放控制装置142与第三排气通道166分离。
排气尾管温度传感器(在本文中替代地称为第二温度传感器)193和排气NOx传感器(在本文中替代地称为第二NOx传感器)192定位在第三排气通道166中。然而，在其他示例中，第二温度传感器193和第二NOx传感器192可以定位在后处理区域144中。然而，在所有示例中，第二温度传感器193和第二NOx传感器192定位在SCR催化器140和排放控制装置142的下游。第二温度传感器193和第二NOx传感器192相对于彼此以及相对于后处理区域144的定位可以类似于如上所述的第一温度传感器191和第一NOx传感器190相对于彼此以及相对于第一混合区域132的定位。
第二温度传感器193电连接到控制器112，并且与流经第二NOx传感器192的气体和/或流体的温度对应的第二温度传感器193的输出被发送到控制器112。类似地，第二NOx传感器192电连接到控制器112，并且与流经第二NOx传感器192的气体和/或流体中的NOx水平相对应的第二NOx传感器192的输出被发送到控制器112。
第一NOx传感器190和第二NOx传感器192的结构可以类似并且功能类似。在一个非限制性示例中，NOx传感器中的每一者包括设置在保护管内的感测元件；设置在保护管内的加热器，所述加热器与感测元件进行热连通并可选地与感测元件直接物理接触；以及气体交换孔，所述气体交换孔被配置为在吸入待测试气体并在测试后排出气体。感测元件可以包括以堆叠配置设置的一种或多种陶瓷材料的多层。这些层可以包括能够传导离子氧的一层或多层固体电解质。合适的固体电解质的示例包括但不限于氧化锆基材料。在每个NOx传感器(例如，第一NOx传感器190和第二NOx传感器192)中，加热器设置在各层之间(或者以其他方式与层进行热连通)以增加层的离子传导性。加热器被配置为包括在钥匙关断状况和/或车辆关闭期间从电池(例如，图1B的电池184)或另一个电源接收电力，以便将NOx传感器加热到点亮温度并替代地加热到起燃温度以上，如下面所讨论。车辆关闭可以响应于用户经由钥匙扣关闭车辆和/或另一个车辆关闭命令，诸如远程车辆关闭。例如，如下面进一步描述的，闹钟可以在车辆关闭事件之后有一定的延迟之后“唤醒”控制器，然后控制器可以向电池184发送信号以向一个或两个NOx传感器的加热器供电以加热传感器。在两个示例中，经由围绕第一NOx传感器190的虚线框示出了第一加热器196，并且经由围绕第二NOx传感器192的虚线框示出了第二加热器197。如下面将描述的，加热器可以基于指示加热传感器的请求的一个或多个感测条件来级联地和/或单独地操作。
两个NOx传感器可以被配置为测量和/或估计流过排气***102的排气混合物中的NOx和/或O2的浓度，并将该信息传输给控制器。在发动机操作期间，第一NOx传感器190测量由发动机排放的NOx水平，而第二NOx传感器测量在SCR催化器140处理之后残留在排气***102中的NOx水平。通过比较两个NOx传感器190和192的输出，可以估计排气***102的总体NOx去除效率。
然而，NOx传感器190和192可能变得劣化(例如，增益偏斜、破裂、污染等)，因此用于估计和/或测量排气***102中的NOx水平的NOx传感器的输出的准确度可能变得降低。此外，NOx传感器可能形成影响排气排放的偏移。为了检测和诊断NOx传感器劣化，可以在车辆关闭事件之后执行SD测试，如下面参考图2更详细地描述的。相比之下，为了检测和诊断NOx传感器偏移，可以在SD测试之后执行偏移测试，同时仍然存在车辆关闭状况。
此外，环境温度传感器114电连接到控制器112，并且环境温度传感器114的与环境温度(例如，车辆外部的大气温度)对应的输出被发送到控制器112。环境温度传感器114可以设置在车辆中与车辆外部的大气热连通的位置处(例如，在发动机进气管的入口处)。
所描绘的排气***还包括排气传感器126和排气温度传感器127，它们分别可以与图1A的排气传感器26和排气温度传感器27相同。虽然传感器126和127出于示例目的而被示为布置在第二排气通道164中，但是它们可以替代地布置在排气处理***80上游的排气***的任何部分处(例如，在第一排气通道162中)。传感器126和127各自电子连接到控制器112，并且它们的输出被发送到控制器112。
噪声抑制装置150设置在催化器140和排放控制装置142的下游。噪声抑制装置150被配置为衰减远离排气歧管120朝向周围环境195行进的声波的强度。第三排气通道166提供后处理区域144与噪声抑制装置150之间的流体连通。因此，排气从后处理区域144通过第三排气通道166流到噪声抑制装置150。在通过噪声抑制装置150之后，排气流过第四排气通道168，在途中到达周围环境195。
控制器112可以基于从车辆5的输入装置170接收的信号来检测车辆关闭事件，所述输入装置在图1B中示意性地示出。输入装置170可以包括按钮、开关、旋钮、钥匙点火装置、触摸屏显示器、钥匙扣等，其中输入装置170的位置和/或数字状态是可调的以开启或关闭发动机110。在混合动力车辆的背景下，输入装置170也可以是可调的以开启或关闭提供车辆驱动功率的电动马达。因此，在一些示例中，输入装置170可以是具有发动机开启、发动机关闭功能的车辆点火装置。替代地，在无钥匙车辆的情况下，可以通过按钮、开关、旋钮、触摸屏等来控制车辆的起动/停止和/或开/关功能。因此，车辆驾驶员172可以将输入装置170调整到第一位置和/或数字状态以发起车辆开启事件来启动发动机110和/或提供驱动力的电动马达，而车辆驾驶员172可以将输入装置的位置调整到第二位置和/或数字状态以发起车辆关闭事件来关闭发动机110和/或使电动马达停止提供车辆驱动力。换句话说，车辆关闭事件可以指代其中发动机110关闭静止并且停车(例如，在车辆关闭事件或者在具有停止/起动按钮的无钥匙***中的发动机停止事件期间)并且在混合动力车辆的背景下禁止电动马达向车辆提供驱动力的状态。因此，车辆关闭事件可以包括基于经由输入装置170来自车辆驾驶员172的输入终止发动机110中的燃烧循环。输入装置170与控制器112电子连接，并且被配置为将指示输入装置170的位置和/或数字状态的信号发送到控制器112(例如，当位置/状态改变时中断地、连续地或周期性地发送)。
根据本文公开的方法，在车辆关闭事件之后经过一定的持续时间之后，可以向NOx传感器供电以允许执行SD测试，然后进行偏移测试。在所描绘的示例中，在车辆关闭期间通过电池184向NOx传感器190和192供电，包括向每个NOx传感器的加热器供电以加热NOx传感器。在车辆是混合动力车辆的示例中，电池184可以替代地对应于图1A的电池79。电池184与控制器112进行电子通信以用于从所述控制器接收数字信号。此外，在车辆关闭事件期间，可以经由电池184向控制器112供电。
如下面参考图2更详细描述的，控制器112可以包括响应于条件而在车辆关闭事件之后存储在非暂时性存储器中用于NOx加热器的计算机可读指令。如上所述，车辆关闭事件是经由驾驶循环结束而发信号通知的车辆关闭事件。因而，车辆关闭与起动/停止的不同之处在于，如经由钥匙的致动、按钮的按下、钥匙扣的使用等所指示的，驾驶循环完成。在一个示例中，在车辆关闭事件之后以类似于车辆关闭事件的发起的方式重新起动车辆。
现在转向图2，其示出了用于确定是否满足用于加热NOx传感器的条件的方法200。用于执行方法200的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机***的传感器(诸如上面参考图1A描述的传感器)接收的信号来执行。根据下文所述的方法，控制器可以采用发动机***的发动机致动器来调整发动机操作。
方法200开始于202处，其包括确定当前操作参数。当前操作参数可以包括但不限于节气门位置、歧管真空度、发动机转速、发动机温度、EGR流率和空燃比中的一者或多者。
方法200前进到204，其包括确定是否请求车辆关闭事件。如上文所述，控制器可以基于从诸如输入装置(诸如图1B的输入装置170)接收的信号来检测车辆关闭事件。
如果未检测到车辆关闭事件，则方法200前进到206，其包括维持当前操作参数。因而，不加热NOx传感器。
如果检测到车辆关闭事件，则方法200前进到208，其包括确定是否需要SD或偏移测试。例如，可能需要例如在阈值数量的驾驶循环、阈值时间量、阈值数量的发动机循环等之后以规则间隔执行SD和/或偏移测试。在其他示例中，如果满足某些发动机或环境条件，则可能需要进行SD和/或偏移测试。例如，可以基于发动机工况和/或环境条件来调整SD测试之间的间隔和/或偏移测试之间的间隔。如果不需要进行SD和偏移测试，则方法200前进到如上所述的206。
在方法200的一些示例中，可以省略步骤208，使得方法200可以从204前进到210。通过这种方式，不需要进行SD和/或偏移测试的条件仍然可能导致NOx传感器加热器被激活。
如果需要进行SD和/或偏移测试，则方法200前进到210，其包括计算在整个驾驶循环期间施加到NOx传感器的能量。在一个示例中，可以基于排气温度、排气流率等中的一者或多者来计算所施加的能量。在一个示例中，所施加的能量随着排气温度的升高或随着排气流率的减小而增加。此外，在一个示例中，另外或替代地，所施加的能量随着排气***中的背压增加而增加，使得排气接触NOx传感器持续更长的时间。
方法200前进到212，其包括确定在车辆关闭之前的驾驶循环期间的最高NOx传感器温度。可以经由多输入查找表中的数据来确定最高NOx传感器，其中所述多输入查找表的输入包括起始环境温度和排气温度。
方法200前进到214，其包括确定是否满足驾驶循环的一个或多个条件。所述条件包括：在216处施加的能量是否小于阈值能量；在218处在驾驶循环期间NOx传感器是否未起燃；在220处在发动机超速运转期间NOx传感器的偏移是否大于阈值偏移；以及在整个驾驶循环期间排气温度是否低于阈值排气温度。
在一个示例中，施加到NOx传感器的能量也可以对应于NOx传感器的焓的变化。阈值能量以及因此阈值焓可以是等于能量增益的正值。阈值能量和/或阈值焓包括其中能量增益足以驱除积聚在NOx传感器上的氨而无需从加热器请求辅助。
NOx传感器起燃可以基于NOx传感器温度，其中吸收的和解吸的NOx平衡。在一个示例中，NOx传感器起燃温度是固定温度，其中起燃温度高于氨从NOx传感器燃烧掉的温度。
在220处，发动机超速运转可以在驾驶循环的最后发动机燃烧之后发生，这可以包括感测NOx传感器的偏移。阈值偏移可以基于在偏移测试期间先前确定的偏移、在制造期间确定的固定值，或者基于根据多个偏移测试结果确定的平均偏移。在一个示例中，偏移大于阈值偏移可以优先于传感器起燃。即，即使传感器在前一驾驶循环期间起燃，如果偏移大于阈值偏移，则可以满足用于加热传感器的条件。在一个示例中，超过阈值偏移的偏移可以优先于在214处确定的所有其他条件。
在222处，将驾驶循环期间的最高排气温度与阈值排气温度进行比较。阈值排气温度可以基于NOx传感器足够热到去除其上积聚的氨的排气温度。在一些示例中，另外或替代地，方法200还可以包括确定排气温度高于或等于阈值温度的持续时间。
方法200前进到224，其包括确定是否满足在214处确定的驾驶循环条件中的一者或多者。如果不满足任何条件，则方法200前进到226，其包括不激活NOx传感器加热器。因而，在没有来自加热器的辅助的情况下，传感器的偏移可以小于阈值偏移。
如果满足条件中的至少一者，则方法200前进到228，其包括激活NOx传感器加热器。激活加热器可以包括从电池向加热器发送电力。因而，当加热器被激活时，电池的电量电荷会减少。加热器可以将NOx传感器加热到被配置为去除捕获到NOx传感器上的氨的温度。在一个示例中，加热器可以被激活持续固定时间量。另外或替代地，可以基于在214处感测的条件来激活加热器持续可调时间量。例如，随着所施加的能量与阈值能量之间的差值的增加，加热器被激活的时间量增加。作为另一个示例，随着偏移与阈值偏移之间的差值的增加，加热器被激活的时间量增加。作为另一示例，随着最高排气温度与阈值排气温度之间的差值的增加，加热器被激活的时间量也增加。
方法200前进到230，其包括执行SD和/或偏移测试。在一些示例中，方法200可以包括确定排气***的每个NOx传感器的驾驶循环的条件。方法200还可以包括确定排气***的每个NOx传感器的最高温度。因此，在图1B的***中执行方法200的示例可以包括确定施加到第一NOx传感器和第二NOx传感器的能量以及所述传感器的最高温度。所述方法还可以确定在发动机超速运转期间针对传感器中的每一者测量的偏移。如果满足用于加热第一传感器但不满足用于加热第二传感器的条件，则可以仅激活第一传感器的加热器。因而，可以节省电池电量。
现在转向图3，其示出了示出根据在车辆关闭事件下执行的方法200的发动机操作序列的图形300。曲线图310示出了车辆状态。曲线图320示出了发动机状态。曲线图330示出了排气温度，并且虚线332示出了阈值排气温度。曲线图340示出了NOx传感器温度，并且虚线342示出了NOx传感器起燃温度。曲线图350示出了NOx传感器加热器活动。曲线图360示出了在发动机超速运转期间感测到的NOx传感器偏移。曲线图370示出了在发动机循环期间施加到NOx传感器的累积热能，并且虚线372示出了阈值能量。曲线图是按时间绘制的，其中时间从图的左侧到右侧增加。
在t1之前，车辆状态开启(曲线图310)并且发动机开启(曲线图320)。排气温度朝向阈值排气温度升高(分别为曲线图330和虚线332)。NOx传感器温度随着排气温度朝向NOx传感器起燃温度升高(分别为曲线图340和虚线342)。NOx传感器加热器未开启(曲线图350)。NOx传感器偏移当前未确定并且等于零(曲线图360)。施加到NOx传感器的热能朝向阈值热能增加。如上所述，热能可以对应于NOx传感器在驾驶循环中的焓变化。通过这种方式，热能可以在驾驶循环期间基于各种状况而增加和减少，所述各种状况包括排气温度、排气流率、背压、混合动力模式等。
在t1处，发动机关闭，但车辆状态仍然开启。因而，车辆进入全电动操作模式。施加到NOx传感器的热能在372处等于阈值热能。在t1与t2之间，由于不产生排气，排气温度降低到相对较低的温度。NOx传感器温度随排气温度而降低。如图所示，NOx传感器温度降低到相对较低的温度而没有达到起燃温度。施加到NOx传感器的热能减少。在t1与t2之间的发动机关闭期间监测NOx传感器偏移。NOx传感器偏移是小于阈值偏移的相对较低偏移。
在t2处，车辆状态切换到关闭。因而，存在关闭车辆的请求。在t2与t3之间，NOx传感器加热器未被激活，因为在驾驶循环期间施加到NOx传感器的热能在某一时刻超过阈值热能。因而，在不激活NOx加热器的情况下，积聚在NOx传感器上的氨的量可能已经相对较低。经由在发动机超速运转期间感测到的相对较低的偏移进一步确认这一点。
从t3到t4，发生多个驾驶循环。在t4与t6之间，车辆状态和发动机状态为开启。排气温度朝向阈值排气温度升高。NOx传感器温度朝向起燃温度升高。施加到NOx传感器的热能朝向阈值热能增加。在t6处，车辆状态和发动机被切换到关闭。排气温度和NOx传感器温度开始降低。在驾驶循环期间，施加到NOx传感器的热能开始减少而从未达到阈值热能。
在t6与t7之间，在发动机超速运转期间测试NOx传感器偏移。NOx传感器偏移增加到小于阈值偏移的偏移。在t7处，NOx传感器加热器响应于施加到NOx传感器的热能在所有驾驶循环期间小于阈值热能而被激活。在t7与t8之间，NOx传感器加热器是活动的，并且NOx传感器温度升高到高于起燃温度的温度。因而，可以去除传感器上的氨颗粒。在t8及其之后，NOx传感器加热器维持活动，直到经过阈值持续时间。另外或替代地，NOx传感器加热器活动的持续时间可以基于NOx传感器偏移与阈值偏移之间的差值。
通过这种方式，可以通过响应于驾驶循环期间的状况而激活NOx传感器加热器来减小NOx传感器偏移。所述条件包括施加到NOx传感器的热能、最高传感器温度、在发动机超速运转期间感测到的传感器的偏移以及最高排气温度中的一者或多者。基于条件进行NOx传感器加热器的激活的技术效果是提高NOx传感器加热器被激活的时间的准确度。通过这样做，可以节省电池电量并且可以提高NOx传感器的准确度。
一种方法的实施例包括在车辆关闭时响应于在驾驶循环内施加到NOx传感器的累积热能小于阈值而加热所述NOx传感器。所述方法的第一示例还包括其中所述阈值是基于被配置为减少所述NOx传感器上的氨量的累积热能的量。所述方法的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中还响应于包括所述NOx传感器在所述驾驶循环期间达到起燃温度、排气温度在所述驾驶循环期间达到阈值排气温度以及在发动机超速运转期间感测到的偏移超过阈值偏移的一个或多个条件而加热所述NOx传感器。所述方法的第三示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中优先考虑响应于所述偏移超过所述阈值偏移而加热所述NOx传感器并且所述加热独立于其他条件而发生。所述方法的第四示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述累积热能在所述驾驶循环内随着排气***的焓的变化而增加和减少。所述方法的第五示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括响应于需要进行自诊断或偏移测试而确定是否需要加热所述NOx传感器。所述方法的第六示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括响应于在所述驾驶循环内施加到所述NOx传感器的所述累积热能大于或等于所述阈值而不加热所述NOx传感器。
一种***的实施例包括：发动机；排气***，所述排气***流体地联接到所述发动机，所述排气***包括其中一体地布置有加热器的NOx传感器；以及控制器，所述控制器包括存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够在车辆关闭时响应于在驾驶循环内施加到所述NOx传感器的累积热能小于阈值热能而激活所述加热器。所述***的第一示例还包括其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于在所述驾驶循环期间排气温度低于阈值排气温度而激活所述加热器。所述***的第二示例(任选地包括所述第一示例)还包括其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于在发动机超速运转期间感测到的所述NOx传感器的偏移大于阈值偏移而激活所述加热器。所述***的第三示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述指令还使得控制器能够在所述车辆关闭时响应于所述NOx传感器的温度在所有所述驾驶循环期间低于起燃温度而激活所述加热器。所述***的第四示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于所施加的所述累积热能大于或等于所述阈值热能而维持所述加热器关闭，其中所述阈值热能是基于被配置为去除积聚在所述NOx传感器上的氨的热能的量。所述***的第五示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述NOx传感器是第一NOx传感器并且所述加热器是第一加热器，其还包括第二NOx传感器和第二加热器，其中选择性催化还原装置布置在所述第一NOx传感器与所述第二NOx传感器之间。所述***的第六示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述指令还使得控制器能够响应于在所述驾驶循环中施加到所述第二NOx传感器的所述累积热能小于所述阈值热能而激活所述第二加热器。所述***的第七示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述第二加热器独立于所述第一加热器操作，并且其中所述发动机布置在包括电动马达和电池的混合动力车辆中。
一种用于混合动力车辆的***的实施例包括：发动机和电动马达，所述电动马达被配置为级联地或单独地驱动所述混合动力车辆；第一NOx传感器和第二NOx传感器，它们布置在排气通道中，其中选择性催化器还原装置布置在所述第一NOx传感器与所述第二NOx传感器之间；布置在所述第一NOx传感器中的第一加热器和布置在所述第二NOx传感器中的第二加热器；以及控制器，所述控制器包括存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够在车辆关闭时响应于包括施加到所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器的累积热能在所有驾驶循环期间小于阈值热能、排气温度在所有所述驾驶循环期间低于阈值排气温度、所述第一NOx和所述第二NOx中的一者或多者的温度在所有所述驾驶循环期间低于起燃温度以及所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器中的一者或多者的偏移在发动机超速运转期间大于阈值偏移的多个条件中的一者或多者而激活所述第一加热器和所述第二加热器中的一者或多者。所述***的第一示例还包括其中所述偏移大于所述阈值偏移优先于所述多个条件中的其他条件。所述***的第二示例(任选地包括所述第一示例)还包括其中所述指令使得所述控制器能够响应于仅针对所述第一NOx传感器而不针对所述第二NOx传感器满足所述条件中的一者或多者而激活所述第一加热器，并且其中所述指令还使得所述控制器能够响应于仅针对所述第二NOx传感器满足所述条件中的一者或多者而仅激活所述第二加热器。所述***的第三示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述指令使得所述控制器能够响应于不满足所述多个条件而不激活所述第一加热器和所述第二加热器。所述***的第四示例(任选地包括前述示例中的一者或多者)还包括其中所述指令使得所述控制器能够以仅燃烧模式、全电动模式和混合动力模式操作所述混合动力车辆，其中仅所述发动机在仅燃烧模式下推进所述车辆，仅所述电动马达在所述全电动模式下推进所述车辆，并且所述发动机与所述电动马达的组合在所述混合动力模式下推进所述车辆。
应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制***结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，所示的各种措施、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可以根据所使用的特定策略而重复地执行。此外，所述动作、操作和/或功能可以以图形表示被编程到发动机控制***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的***中的指令来执行。
应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制性含义，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种***和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。
所附权利要求特别指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
在车辆关闭时响应于在驾驶循环内施加到NOx传感器的累积热能小于阈值而加热所述NOx传感器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值是基于被配置为减少所述NOx传感器上的氨量的累积热能的量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中还响应于包括所述NOx传感器在所述驾驶循环期间达到起燃温度、排气温度在所述驾驶循环期间达到阈值排气温度以及在发动机超速运转期间感测到的偏移超过阈值偏移的一个或多个条件而加热所述NOx传感器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中优先考虑响应于所述偏移超过所述阈值偏移而加热所述NOx传感器并且所述加热独立于其他条件而发生。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述累积热能在所述驾驶循环内随着排气***的焓的变化而增加和减少。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于需要进行自诊断或偏移测试而确定是否需要加热所述NOx传感器。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于在所述驾驶循环内施加到所述NOx传感器的所述累积热能大于或等于所述阈值而不加热所述NOx传感器。
8.一种***，其包括：
发动机；
排气***，所述排气***流体地联接到所述发动机，所述排气***包括其中一体地布置有加热器的NOx传感器；以及
控制器，所述控制器包括存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够：
在车辆关闭时响应于在驾驶循环内施加到所述NOx传感器的累积热能小于阈值热能而激活所述加热器。
9.根据权利要求8所述的***，其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于在所述驾驶循环期间排气温度低于阈值排气温度而激活所述加热器。
10.根据权利要求8所述的***，其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于在发动机超速运转期间感测到的所述NOx传感器的偏移大于阈值偏移而激活所述加热器。
11.根据权利要求8所述的***，其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于所述NOx传感器的温度在所有所述驾驶循环期间低于起燃温度而激活所述加热器。
12.根据权利要求8所述的***，其中所述指令还使得所述控制器能够在所述车辆关闭时响应于所施加的所述累积热能大于或等于所述阈值热能而维持所述加热器关闭，其中所述阈值热能是基于被配置为去除积聚在所述NOx传感器上的氨的热能的量。
13.根据权利要求8所述的***，其中所述NOx传感器是第一NOx传感器并且所述加热器是第一加热器，其还包括第二NOx传感器和第二加热器，其中选择性催化还原装置布置在所述第一NOx传感器与所述第二NOx传感器之间。
14.根据权利要求13所述的***，其中所述指令还使得所述控制器能够响应于在所述驾驶循环中施加到所述第二NOx传感器的所述累积热能小于所述阈值热能而激活所述第二加热器。
15.根据权利要求13所述的***，其中所述第二加热器独立于所述第一加热器操作，并且其中所述发动机布置在包括电动马达和电池的混合动力车辆中。
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