用于诊断还原剂输送性能的装置、方法和系统.pdf

用于诊断和/或确定还原剂输送系统的性能的系统可包括确定还原剂输送系统的流速偏差值。当还原剂定量配给命令是非零值时，可至少部分地基于所确定的流速偏差针对还原剂定量配给命令值确定减小的还原剂流速。可至少部分地基于对应于还原剂定量配给命令值的预期还原剂流速值和所确定的减小的还原剂流速之间的差异来确定还原剂流速误差。可至少部分地基于所确定的第一还原剂流速误差和预定阈值来输出指示还原剂输送系统的性能状态的性能状态值。

权利要求书
1.  一种系统，包括：
还原剂输送系统，其包括还原剂泵；以及
控制器，其配置成：
确定所述还原剂输送系统的流速偏差值，所述流速偏差值基于输出压力值稳定且第一还原剂定量配给命令值为零时的所述还原剂泵的第一泵命令值，
至少部分地基于所确定的流速偏差来确定第二还原剂定量配给命令值的第一减小的还原剂流速，所述第二还原剂定量配给命令是非零值，
至少部分地基于对应于所述第二还原剂定量配给命令值的还原剂流速值和所确定的第一减小的还原剂流速之间的差异来确定第一还原剂流速误差，以及
至少部分地基于所确定的第一还原剂流速误差和预定阈值来输出指示所述还原剂输送系统的性能状态的性能状态值。

2.  如权利要求1所述的系统，其中，所述还原剂输送系统还包括控制阀，且其中，所述控制器还配置成：
将所述第一还原剂定量配给命令值输出到所述控制阀，以及
响应于平均压力值在预定时间段期间保持在期望输出压力的预定范围内而确定输出压力值稳定。

3.  如权利要求1所述的系统，其中，响应于所述第二还原剂定量配给命令值为非零值而确定所述流速偏差值。

4.  如权利要求1所述的系统，其中，响应于超过最大学习期而确定所述流速偏差值。

5.  如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还配置成：
至少部分地基于所述所确定的流速偏差来确定所述第二还原剂定量配给命令值的第二减小的还原剂流速，
至少部分地基于对应于所述第二还原剂定量配给命令值的所述还原剂流速值与所确定的第二减小的还原剂流速之间的差异来确定第二还原剂流速误差，以及
至少部分地基于所述第一还原剂流速误差和所述第二还原剂流速误差来确定累加误差值，
其中，所述还原剂输送系统的所述性能状态基于所确定的累加误差值和所述预定阈值。

6.  如权利要求5所述的系统，其中，所述累加误差值基于在预定误差累加时间阈值期间的多个还原剂流速误差。

7.  如权利要求6所述的系统，其中，所述累加误差值基于对所述多个还原剂流速误差的CUSUM分析。

8.  如权利要求1所述的系统，其中，确定所述还原剂定量配给命令值的所述第一减小的还原剂流速包括：
当所述输出压力值针对所述第二还原剂定量配给命令值处于稳定时，确定所述还原剂泵的第二泵命令值，以及
基于所确定的流速偏差和所述第二泵命令值来确定所述第二还原剂定量配给命令值的所述第一减小的还原剂流速。

9.  如权利要求1所述的系统，其中，所述性能状态值被输出到车载诊断(OBD)系统。

10.  如权利要求1所述的系统，还包括：
内燃发动机；以及
排气后处理系统，其与所述内燃发动机流体连通，用于从所述内燃发动机接收排气，
其中，所述还原剂输送系统与所述排气后处理系统的一部分流体连同，用于将还原剂定量配给到所述排气后处理系统内。

11.  一种存储一个或多个指令的非临时计算机可读介质，当所述指令由一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：
确定还原剂输送系统的流速偏差值，所述流速偏差值基于输出压力值稳定且第一还原剂定量配给命令值为零时的还原剂泵的第一泵命令值；
确定输出压力值针对第二还原剂定量配给命令值处于稳定时，所述还原剂泵的第二泵命令值，所述第二还原剂定量配给命令值是非零值；
基于所确定的流速偏差和所述第二泵命令值来确定所述第二还原剂定量配给命令值的第一减小的还原剂流速；
至少部分地基于对应于所述第二还原剂定量配给命令值的还原剂流速值和所确定的第一减小的还原剂流速之间的差异来确定第一还原剂流速误差；以及
至少部分地基于所确定的第一还原剂流速误差和预定阈值来输出指示所述还原剂输送系统的性能状态的性能状态值。

12.  如权利要求11所述的非临时计算机可读介质，其中，所存储的一个或多个指令使所述一个或多个处理器执行操作还包括：
将所述第一还原剂定量配给命令值输出到控制阀，以及
响应于平均压力值在预定时间段期间保持在期望输出压力的预定范围内而确定输出压力值稳定。

13.  如权利要求11所述的非临时计算机可读介质，其中，所存储的一个或多个指令使所述一个或多个处理器执行操作还包括：
至少部分地基于所述所确定的流速偏差来确定所述第二还原剂定量配给命令值的第二减小的还原剂流速；
至少部分地基于对应于所述第二还原剂定量配给命令值的所述还原剂流速值与所确定的第二减小的还原剂流速之间的差异来确定第二还原剂流速误差；以及
至少部分地基于所述第一还原剂流速误差和所述第二还原剂流速误 差来确定累加误差值；
其中，所述还原剂输送系统的所述性能状态基于所确定的累加误差值和所述预定阈值。

14.  如权利要求13所述的非临时计算机可读介质，其中，所述累加误差值基于在预定误差累加时间阈值期间的多个还原剂流速误差。

15.  如权利要求14所述的非临时计算机可读介质，其中，所述累加误差值基于对所述多个还原剂流速误差的CUSUM分析。

16.  如权利要求11所述的非临时计算机可读介质，其中，所输出的性能状态值是二进制值。

17.  一种用于确定包括还原剂泵、控制阀和输送机构的还原剂输送系统的性能状态的方法，所述方法包括：
使用一个或多个数据处理器确定内部流速偏差值；
使用一个或多个数据处理器，基于所确定的内部流速偏差值和斜率值来确定还原剂流速模型，所述还原剂流速模型响应于所输入的泵命令值来产生正常操作的还原剂输送系统的预期还原剂流速；
使用一个或多个数据处理器，基于期望的还原剂定量配给流速来向所述控制阀输出还原剂定量配给命令值；
使用一个或多个处理器确定所述还原剂定量配给命令值的泵命令值；
使用一个或多个数据处理器，基于所确定的还原剂流速模型和所确定的泵命令值来确定减小的还原剂流速；
使用一个或多个数据处理器，至少部分地基于期望的还原剂定量配给速率和所确定的减小的还原剂流速之间的差异来确定还原剂流速误差值；以及
基于所述还原剂流速误差值和预定阈值来输出指示所述还原剂输送系统的性能的性能状态值。

18.  如权利要求17所述的方法，还包括：
将所述还原剂定量配给命令值输出到所述控制阀，所述还原剂定量配 给命令值具有零值；以及
使用一个或多个数据处理器，响应于平均压力值在预定时间段期间保持在期望输出压力的预定范围内而确定输出压力值稳定；
其中，对所述内部流速偏差值的确定响应于确定所述输出压力稳定。

19.  如权利要求18所述的方法，其中，所述斜率值是预定的恒定斜率值。

20.  如权利要求18所述的方法，其中，所述斜率值与所述内部流速偏差值成比例。

说明书用于诊断还原剂输送性能的装置、方法和系统
相关专利申请的交叉引用
本申请要求标题为“Apparatus,Method and System for Diagnosing Reductant Delivery Performance”且于2013年2月27日提交的美国临时专利申请号61/770,179的优先权，该专利申请的内容特此通过引用被全部并入本文。
发明背景
压缩点火(例如，柴油机)发动机的排放系统一般监控一氧化碳(CO)、未燃碳氢化合物(UHC)、柴油机颗粒物质(PM)例如灰和煤烟以及氧化氮(NOx)的释放。
关于还原NOx排放物，NOx还原催化剂——包括选择性催化还原(SCR)系统——用于将NOx(某个比例的NO和NO2)转换成N2和其它化合物。SCR系统利用还原剂——一般是氨——来使NOx还原。当前可用的SCR系统可产生高NOx转换速率，允许燃烧技术专注于功率和效率。然而，当前可用的SCR系统也具有几个缺点。
SCR系统利用还原剂输送系统来将还原剂引入到SCR催化器的排气流上游内。当符合条件的适当数量的还原剂在SCR催化器处可用时，还原剂用于对NOx进行还原。然而，如果还原反应速率太慢，或如果不足数量的还原剂被引入到SCR催化器的排气流上游内，则SCR系统可能不能够转换足够的NOx。
由于在系统内的还原剂流的堵塞，还原剂输送系统可能不能充分输送所需数量的还原剂。例如，在系统的压力管线中可能有无意的或有意的限制。可选地，还原剂可在还原剂输送系统中(例如在喷射器喷嘴内)形成沉积物，其可能限制还原剂穿过系统的流动。在一些实现中，SCR系统可 向车载诊断(OBD)系统或单元提供数据(例如一个或多个值)以提供指示转换足够的NOx以满足预定的数量的SCR系统的故障或减小的可操作性的警报。人们知道，SCR系统不能转换足够的NOx表示的是，由于在还原剂输送系统内的堵塞而不能输送必要数量的还原剂用于NOx转换。已知的系统和相关诊断不能充分诊断由于堵塞或其它故障而引起的还原剂输送系统的性能恶化，且因此可能不能向OBD系统或单元提供关于还原剂输送系统的故障的数据。
概述
响应于现有技术状态且特别是响应于还没有被当前可用的排气后处理系统完全解决的现有技术中的问题和需要而提出了本申请的主题。相应地，本申请的主题被提出以提供克服现有技术的后处理系统的至少一些缺点的用于诊断还原剂输送系统的装置、方法和系统。
一个实现涉及包括具有还原剂泵的还原剂输送系统和控制器的系统。控制器可配置成确定还原剂输送系统的流速偏差值。流速偏差值可基于输出压力值稳定且第一还原剂定量配给命令值为零时的还原剂泵的第一泵命令值。控制器可进一步配置成当第二还原剂定量配给命令是非零值时至少部分地基于所确定的流速偏差来确定第二还原剂定量配给命令值的第一减小的还原剂流速。控制器可更进一步配置成至少部分地基于对应于第二还原剂定量配给命令值的还原剂流速值和所确定的第一减小的还原剂流速之间的差异来确定第一还原剂流速误差。控制器也可配置成至少部分地基于所确定的第一还原剂流速误差和预定阈值来输出指示还原剂输送系统的性能状态的性能状态值。
另一实现涉及存储一个或多个指令的非临时计算机可读介质，当指令由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器执行几个操作。操作可包括确定还原剂输送系统的流速偏差值。流速偏差值可基于当输出压力值稳定且第一还原剂定量配给命令值为零时的还原剂泵的第一泵命令值。操作还可包括当第二还原剂定量配给命令值是非零值时、且当输出压力值对于第二还原剂定量配给命令值稳定时确定还原剂泵的第二泵命令值。操作还 可包括基于所确定的流速偏差和第二泵命令值来确定第二还原剂定量配给命令值的第一减小的还原剂流速。操作可更进一步包括至少部分地基于对应于第二还原剂定量配给命令值的还原剂流速值和所确定的第一减小的还原剂流速之间的差异来确定第一还原剂流速误差。操作又可进一步包括至少部分地基于所确定的第一还原剂流速误差和预定阈值来输出指示还原剂输送系统的性能状态的性能状态值。
又一实现涉及用于确定具有还原剂泵、控制阀和输送机构的还原剂输送系统的性能状态的方法。该方法可包括确定内部流速偏差值以及基于所确定的内部流速偏差值和斜率值来确定还原剂流速模型。还原剂流速模型可响应于所输入的泵命令值来产生正常操作的还原剂输送系统的预期还原剂流速。该方法还可包括基于期望的还原剂定量配给流速来向控制阀输出还原剂定量配给命令值。该方法还可包括确定还原剂定量配给命令值的泵命令值以及基于所确定的还原剂流速模型和所确定的泵命令值来确定减小的还原剂流速。该方法可更进一步包括至少部分地基于期望的还原剂定量配给速率和所确定的减小的还原剂流速之间的差异来确定还原剂流速误差值。该方法又可进一步包括基于还原剂流速误差值和预定阈值来输出指示还原剂输送系统的性能状态的性能状态值。
附图的简要说明
为了使主题的优点可以更容易被理解，将通过参考在附图中示出的特定实现来提供上面简单描述的主题的更具体的描述。应理解，这些附图只描绘主题的一般实现且因此不应被考虑为对它的范围的限制，将通过附图的使用结合另外的特性和细节来描述和解释主题。
图1是根据一种实现的具有内燃发动机和还原剂输送系统的发动机系统的示意图；
图2是根据一种实现的图1的发动机系统的控制器的示意性方框图；
图3A是示出根据一种实现的没有阻塞的还原剂输送系统的泵命令值、还原剂定量配给命令值和还原剂流速之间的关系的曲线图；
图3B是示出根据一种实现的有阻塞的还原剂输送系统的泵命令值、还原剂定量配给命令值和还原剂流速之间的关系的曲线图；以及
图4是示出根据一种实现的用于诊断还原剂输送系统的性能的过程的流程图。
详细描述
在整个这个说明书中对特征、优点或类似语言的提及并不暗示可使用本公开的主题实现的所有特征和优点应是任何单个实现或应在任何单个实现中。更确切地，引用特征和优点的语言被理解为意指关于实现描述的特定的特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实现中。因此，特定的特征和优点及类似的语言在整个这个说明书中的讨论可以但不一定指同一实现。
可在一个或多个实现中以任何适当的方式组合本公开的主题的所述特征、结构、优点和/或特性。在下面的描述中，提供很多特定的细节以传达对本公开的主题的实现的彻底理解。相关领域中的技术人员将认识到，本公开的主题可在没有特定实现的特定特征、细节、部件、材料和/或方法中的一个或多个的情况下被实施。在其它实例中，可在某些实现中接受可能不是在所有实现中都存在的额外的特征和优点。此外，在一些实例中，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免使本公开的主题的方面难理解。本公开的主题的特征和优点根据下面的描述和所附权利要求将变得更加充分易懂，或可通过如在下文中阐述的主题的实施而被了解。
图1描绘了发动机系统10的实现。发动机系统10的主要部件包括内燃发动机20和与发动机20连通以接收废气的废气后处理系统。内燃发动机20可以是压缩点火内燃发动机(例如柴油燃料发动机)或火花点火内燃发动机(例如汽油燃料发动机)。在发动机20的压缩室中的燃料和空气的燃烧产生有效地被排出到排气歧管的废气。从排气歧管中，废气流的至少一部分在通过尾管被排出到大气中之前从排气歧管流到废气后处理系统内并穿过废气后处理系统。
通常，废气后处理系统配置成去除存在于从排气歧管接收的废气中的各种化学化合物和颗粒排放物。废气后处理系统包括具有还原剂输送系统30的选择性催化还原“SCR”系统。排气后处理系统可包括本领域中已知的各种其它排气后处理部件中的任一个，例如氧化催化器、PM过滤器和氨氧化催化器。还原剂输送系统30包括还原剂源32、泵34和输送机构36例如还原剂剂量分配器。还原剂源32可以是能够装载例如氨(NH3)、尿素、柴油燃料、柴油排气流体或柴油等还原剂的容器或罐。还原剂源32与泵34流体连通，泵34配置成将还原剂从还原剂源抽到输送机构36。输送机构36可以是位于SCR催化器的上游的还原剂喷射器。流到喷射器36的还原剂的数量可经由控制阀42的启动选择性地控制以在废气进入SCR催化器之前将期望数量的还原剂喷射到废气流中。
还原剂输送系统30包括还原剂管线，还原剂通过该还原剂管线流动。在所示实现中，系统30包括还原剂供应管线38和还原剂返回管线44。供应管线38便于还原剂从还原剂源32流到泵34以被加压和发送到输送机构36。返回管线44将还原剂的流从供应管线38(在泵34的下游和输送机构36的上游位置处)送回还原剂源32。
泵34可以是本领域中已知的各种流体泵中的任一种。泵34在输入压力下从还原剂源32抽取还原剂并在高于入口压力的输出压力下从泵输出还原剂。进入泵34的还原剂可由还原剂输入流速Qi定义，且离开泵的还原剂可由还原剂输出流速Qo定义。从泵34流出的还原剂可与对应于泵速度的泵命令值成比例。也就是说，离开泵的还原剂的体积流速Qo与泵速度ω成比例，或表示为
Qo～ω
泵功率P由泵两端的压力差Δp(即出口压力-入口压力)、体积流速Qo和泵效率η定义，或表示为：
P＝Δp×Qo/η
泵功率P也可由电流I、参考电压V0和泵命令值占空比d(例如，脉冲宽度调制信号占空比)定义，或表示为：
P＝I×V0×d
因此，体积流速Qo与泵速度ω成比例，泵速度ω与泵命令值占空比d成比例，或表示为：
Qo～ω～d
其中泵效率η、泵两端的压力差Δp、电流I和参考电压V0可被考虑为常数。如将在下面更详细描述的，泵命令值占空比d可用于确定堵塞是否存在于还原剂输送系统30中的泵34的下游，前提是，对于期望的还原剂喷射量，泵命令值的占空比低于正常操作时的还原剂输送系统的预期值。
在一些实现中，还原剂输送系统30包括在泵34的下游和还原剂返回管线44的入口的上游的累加器40。累加器40累加并临时存储在输出压力下且输出流速为Qo的储备还原剂。在某些实现中，累加器40减少了将加压还原剂供应到输送机构36的响应时间。累加器40可提供其它益处，例如能量节约、液压管线冲击的吸收、压力保持、流体泄漏和热膨胀/收缩的补偿等。系统30还可包括检测系统内的还原剂的压力的一个或多个压力传感器48。在一些实现中，系统30只包括在泵34的下游的高压传感器48。在其它实现中，除了或代替高压传感器48，系统还可包括在泵的上游的低压传感器。
在某些实现中，发动机系统10包括构造成执行某些操作以控制发动机系统10和相关子系统例如内燃发动机20和/或还原剂输送系统30的操作的控制器100。控制器100可与车载诊断(OBD)单元200通信。在某些实施方式中，控制器100形成处理子系统的一部分，处理子系统包括具有存储器、处理和通信硬件的一个或多个计算设备。控制器100可以是单个设备或分布式设备，且控制器100的功能可由硬件和/或作为在非临时计算机可读存储介质上的计算机指令执行。通常，控制器100接收一个或多个输入，处理一个或多个输入并传输一个或多个输入。一个或多个输入可包括来自传感器的所感测的测量结果和各种用户输入。一个或多个输入由控制器100使用各种算法、所存储的数据和其它输入来处理以更新所存储的数据和/或产生一个或多个输出值。所产生的一个或多个输出值和/或命令值传输到控制器的其它部件和/或发动机系统10的一个或多个元件以控 制系统实现期望结果，且更具体地，实现期望的废气排放。
在实现中，控制器100配置成输出还原剂定量配给命令值以控制控制阀42的操作，从而以期望还原剂定量配给速率将一定数量的还原剂注入到废气流内和/或输出泵命令值以控制泵34的速度(且因此控制还原剂输送系统30中的还原剂的压力和流速)。控制器100可基于在本领域中已知的各种操作条件和因素中的任一个(例如，基于发动机操作条件、环境条件、NOx传感器输出水平等)来产生期望定量配给速率的还原剂定量配给命令值。控制器100也针对还原剂输出流速Qo以期望的压力产生与泵速度相关的泵命令值(例如，泵命令值占空比d的值)，并将泵命令值传输到泵34。
在正常操作期间，控制器100确定期望的还原剂定量配给速率(例如，基于发动机操作条件、环境条件、NOx传感器输出水平等)并修改输出到控制阀42的定量配给命令值，使得在正常操作期间，该数量的还原剂流经控制阀42，且输送机构36以期望的还原剂定量配给速率将还原剂输送到排气系统。控制器100也确定并修改输出到泵34的泵命令值，直到如压力传感器48所测量的还原剂输出流的输出压力对应于期望输出压力为止。因此，在正常操作期间，对于期望的还原剂定量配给速率，存在对应的泵命令值以维持期望输出压力，使得从输送机构36流出的还原剂的数量实现期望的还原剂定量配给速率。
控制器100基于由压力传感器48检测或感测的压力产生泵34的泵速度的泵命令值以维持在期望输出压力处或维持在期望输出压力附近。如果由压力传感器48感测的所测量的实际输出压力低于期望输出压力，则控制器100可增加所产生的泵命令值以增加泵34的速度，这导致在由泵34输出的还原剂的体积流速的增加，以增加实际输出压力来满足期望输出压力。如果由压力传感器48感测的所测量的实际输出压力高于期望输出压力，则控制器100可减小所产生的泵命令值以降低泵34的速度，这导致由泵34输出的还原剂的体积流速的降低，以降低实际输出压力来满足期望输出压力。当系统压力稳定时，泵命令值(其代表泵速度)可指示离开泵34的输出流速Qo。
输出压力可基于控制阀42的位置而波动且相应地可基于流经阀42并通过输送机构36进入废气流内的还原剂的数量而波动。也就是说，当控制阀42被命令打开(即基于增加的还原剂定量配给命令值)时，则由压力传感器48测量的输出压力可响应于控制阀42的打开而降低。类似地，当控制阀42被命令关闭(即基于增加的还原剂定量配给命令值)时，则由压力传感器48测量的输出压力可响应于控制阀42的关闭而增加。
当控制阀42关闭且没有还原剂流经控制阀42时，泵34通过返回管线44将还原剂再循环回还原剂源32。相应地，输出流速Qo等于经由返回管线44从供应管线38流回到还原剂源32的还原剂的内部流速Q1。因此，当控制阀42关闭时，可确定维持系统30的期望输出压力所必需的最小泵命令值(且因而维持泵速度)，这可对应于还原剂定量配给命令值为零。在一些实现中，一旦系统30在泵34的下游的输出压力稳定，就确定维持期望输出压力所必需的最小泵命令值。也就是说，一旦由压力传感器48测量的压力在预定的时间段期间满足期望输出压力(例如，由压力传感器48输出的平均压力值在期望输出压力的预定范围内或由压力传感器48输出的所测量的值在预定的时间段期间在允许的范围内)，则当控制阀42关闭时，泵命令值在对应于期望输出压力的最小泵操作速度的值处。
当控制阀42打开以实行通过输送机构36注入还原剂时，泵34必须增加来自泵的还原剂的体积流速(且因此必须更努力工作，由泵命令值的增加指示)以维持期望输出压力。也就是说，输出流速Qo不再仅仅等于内部流速Q1，而是必须根据增加的外部流速Q2而增加，这基于控制阀42的位置来控制。相应地，为了维持系统30的期望输出压力，对于增加的外部流速Q2，以及内部流速Q1，控制器100必须增加泵命令值(且因此提高泵34的速度)以应对与经由控制阀42和输送机构36的来自系统30的还原剂的外部流相关的压力损失。基于控制阀42的位置的外部流速Q2越大(且因此离开系统30的还原剂越多)——这基于还原剂定量配给命令值来控制，则泵命令值(且因此泵速度)越大，反之亦然。如果离开系统的还原剂的数量被堵塞限制(其减小了外部流速Q2，且因而减少了实际上被定量配给的还原剂的数量)，则泵34可能不需要同样多地增加泵命令值 以维持相同的输出压力。因此，泵命令值可用来诊断系统30的性能并检测在系统30中的堵塞，这将在下面更加详细地描述。
在某些实现中，控制器100包括构造成在功能上执行控制器100的操作的一个或多个模块。在某些实现中，控制器100包括偏差学习模块110、还原剂流速模型模块120、还原剂流速误差模块130和还原剂性能模块140。本文中包括模块的描述强调控制器100的各个方面的结构独立性，并示出控制器100的操作的一个组合和结果。执行类似的总体操作的其它组合被理解为在本申请的范围内。模块可在硬件中和/或作为在非临时计算机可读存储介质上的计算机指令来实现，且模块可分布在各个硬件或基于计算机的部件当中。控制器操作的某些实施方式的更具体的描述包括在参考图2的章节中。
例子和非限制性模块实现元件包括提供本文确定的任何值的传感器、提供作为本文确定的值的前身的任何值的传感器、包括通信芯片的数据链路和/或网络硬件、晶振、通信链路、电缆、双绞线、同轴线、屏蔽线、发射机、接收机和/或收发机、逻辑电路、硬连线逻辑电路、根据模块规范配置的处于特定非临时状态的可重配置的逻辑电路、包括至少一个电气、液压或气动致动器的任何致动器、螺线管、运算放大器、模拟控制元件(弹簧(spring)、滤波器、积分器、加法器、除法器、增益元件)和/或数字控制元件。
如上面提到的，在一些实现中，当系统30内在泵34的下游的压力稳定时，输出还原剂流速Qo可被建模为泵命令值(指示泵速度)的线性函数。偏差学习模块110配置成针对泵命令值确定泵34的内部流速偏差值a。内部流速偏差值可被定义为用于实现控制阀42关闭时的、系统30内的稳定压力的最小泵命令值(即对应于最小泵速度的泵命令值)。当控制阀42响应于还原剂定量配给命令值而打开时，控制器100将产生大于内部流速偏差值的泵命令值以维持期望输出压力值，同时考虑流经控制阀42和输送机构36的增加的外部流速Q2。给定阀34的内部流速偏差值a可基于不同的零件或其磨损、基于泵34的生命周期和/或基于操作条件(例如还原剂的温度)而改变。相应地，在给定时间和给定操作条件下的给定阀的内部 流速偏差值a可改变，且在一些实现中可在评估还原剂输送系统的性能之前被确定，这将在下面更详细地描述。
根据实现，当某些操作条件被满足时，偏差学习模块110配置成执行偏差值学习过程以确定内部流速偏差值a。偏差值学习过程包括在控制阀42关闭时确定泵34的最小泵命令值以及将内部流速偏差值a设置为等于最小泵命令值。在某些实现中，内部流速偏差值a可被设置为在一段时间内测量的最小命令值的平均值。
在一些实现中，当在系统30内的泵34的下游所测量的输出压力值152(即使用压力传感器48感测压力)已经稳定了持续稳定时间阈值的一段时间(即平均输出压力值152在预定的时间段期间处于期望输出压力值的预定范围内)且还原剂定量配给命令值154在无定量配给时间阈值期间为零时，偏差值学习过程被执行。在一些实现中，偏差值学习过程可继续，直到还原剂定量配给命令值变成非零值为止和/或在最大学习期达到之后结束。最大学习期可以是预定的固定时间段，或在一些实现中，预定的时间段可以基于发动机系统的配置等因素进行调节。在某些实现中，偏差值学习过程的执行可能需要持续预定的最小学习期。如果不满足预定的最小学习期，则可以不确定内部流速偏差值a(例如可指示误差或可跳过使用内部流速偏差值的诊断过程)或所确定的内部流速偏差值a可以不被作为准确值考虑。偏差学习模块110配置成确定并存储内部流速偏差值a，前提是，偏差值学习过程的执行持续了最小学习期。
还原剂流速模型模块120配置成基于与标准或正常(例如未堵塞的)还原剂输送系统相关的预定数据和由偏差学习模块110确定的内部流速偏差值a来确定还原剂流速模型。这样的还原剂流速模型的图形表示由图3A的曲线图300示出。根据一些实现，还原剂流速模型包括基于下列等式的正常命令线302：
Q2＝k×(d-a)
其中k是与标准或正常还原剂输送系统相关的预定常数或斜率，a是由偏差学习模块110确定的内部流速偏差值，Q2是流经控制阀42并从输送机构36流出的外部流速，而d是泵命令值。可基于从运行已知的标准或正 常还原剂输送系统的测试单元获得的实验数据来确定斜率k或外部流速Q2与泵命令值d之间的关系。相应地，在现场中的还原剂输送系统的操作期间，斜率k可以是固定的，且由正常命令线302的等式输出的值基于内部流速偏差值a而被修改。如图3A所示，对于没有阻塞的还原剂输送系统的期望还原剂流速306，已知的对应的还原剂定量配给命令值304将导致基于斜率k和内部定量配给偏差值a的对应的泵命令值308。因此，对于没有阻塞的还原剂输送系统，已知的还原剂定量配给命令值对应于系统正维持实质上恒定的输出压力值时的还原剂定量配给速率和对应的泵命令值。相应地，对于未阻塞的还原剂输送系统，还原剂定量配给命令值可用作表示还原剂流速的值。
在一些实现中，斜率k可以不是预定常数。例如，斜率k可以是内部定量配给偏差值a的函数。在k和a之间的关系在不同的条件下可由实验测试确定。
回来参考图2，控制器100的还原剂流速误差模块130配置成确定并存储一个或多个还原剂流速误差。当控制器100命令控制阀42打开期望的量以在期望的还原剂定量配给速率下实施还原剂定量配给、但实际还原剂定量配给速率小于期望还原剂定量配给速率时，还原剂流速误差可能出现。这样的还原剂流速误差可能由于控制阀42的堵塞和/或输送机构36的堵塞而产生。这样的堵塞可能由于尿素或DEF的结晶、颗粒物质或碎屑和/或其它堵塞而出现。
可使用由还原剂流速模型模块120所产生的还原剂流速模型和所确定的减小的实际还原剂流速来确定还原剂流速误差。参考图3B，可基于还原剂定量配给命令值304相对于所确定的减小的实际还原剂流速314的偏差318来确定还原剂流速误差。也就是说，如果还原剂输送系统有阻塞，则泵34将不需要同样努力地工作以维持期望输出压力(例如由压力传感器48测量的)，这是因为穿过下游管线、控制阀42并从输送机构36流出的还原剂的流量被限制，从而减小了外部流速Q2。作为结果，对于还原剂定量配给命令值，被阻塞的还原剂输送系统的泵命令值将小于当还原剂输送系统未被阻塞时的泵命令值。图3B描绘了基于由还原剂流速模型模块120 所确定的还原剂流速模型和阻塞命令线312示出没有阻塞的还原剂输送系统的正常命令线302的曲线图310。一旦内部流速偏差值a和还原剂流速模型被确定，则控制器100可输出期望还原剂定量配给命令值304，其使控制阀42基于期望的还原剂定量配给命令值304而打开。在一些实现中，控制器100可等待，直到输出压力稳定为止。也就是说，一旦由压力传感器48测量的压力在预定的时间段期间满足期望输出压力(例如由压力传感器48输出的平均压力值在期望输出压力的预定范围内或由压力传感器48输出的所测量的值在预定的时间段内在被允许的范围内)，则可针对还原剂定量配给命令值304确定泵命令值。如上面讨论的，当还原剂输送系统没有任何阻塞时，维持期望输出压力的泵命令值308实质上对应于期望的还原剂流速306和期望的还原剂定量配给命令值304与正常命令线302交叉的点。
然而，当阻塞存在于返回管线44的管线下游中(例如，在控制阀42、输送机构36、或返回管线44的下游的供应管线38的一部分中)且相同的期望的还原剂定量配给命令值304被使用时，则还原剂定量配给命令值304的阻塞的泵命令值316可小于泵命令值308。例如，期望的还原剂流速306可对应于还原剂定量配给命令值304。当基于还原剂定量配给命令值304打开控制阀42且在系统内的压力稳定时，则可基于维持还原剂定量配给命令值304的稳定输出压力值的而产生的阻塞泵命令值316来确定点320。使用阻塞泵命令值316和还原剂流速模型，可确定减小的实际还原剂流速314。也就是说，使用斜率k、内部流速偏差值a和阻塞泵命令值316，可使用下列等式计算减小的实际还原剂流速314：
Qr＝k×(dr-a)
其中Qr是减小的实际还原剂流速314，k是斜率，dr是阻塞泵命令值316，而a是内部流速偏差值a。可基于对应于还原剂定量配给命令值304的期望的还原剂流速306和所确定的减小的实际还原剂流速314之间的差来确定偏差318。应理解，曲线图310和阻塞命令线312及正常命令线302是为了例证性目的，且控制器100可使用所接收的数据简单地确定各个值而不产生曲线或线302、312。
在一些实例中，可在阈值时间段期间确定基于偏差318的几个还原剂流速误差。确定每个还原剂流速误差的频率或在阈值时间段期间采用的数据点的数量被预先选择以提供足够累加的流速误差，从而用于还原剂输送系统性能的准确评估，这将在本文进行更详细地讨论。
仍然参考图3B，正常命令线302和阻塞命令线312可具有不同的斜率(例如阻塞命令线312比正常命令线302陡)，这是因为相对于系统没有被堵塞时，泵34在系统被堵塞时不得不更少地工作，以维持还原剂输送系统内的阈值压力。换句话说，对于基于泵命令值的相同泵速度，相对于当管线未被堵塞时，在管线被堵塞时有更少的还原剂流经在泵34的下游的供应管线38。因为与未堵塞的供应管线比较，泵34使更少的还原剂挤过堵塞的供应管线38，所以泵在给定还原剂命令值下工作更少(例如更低的泵命令值和更低的泵速度)。
对于给定泵命令值下的标准系统的还原剂流速和非标准系统的所确定的减小的还原剂流速之间的差异可提供还原剂输送系统的不标准的程度、堵塞的程度或性能的水平的准确确定。在一些实现中，可使用内部偏差值a(例如(a,0)的坐标)和点320来确定阻塞命令线312的斜率。阻塞命令线312的斜率越大，还原剂输送系统的阻塞就越大。例如，完全堵塞的系统将导致完全垂直的阻塞命令行312，使得对于任何还原剂定量配给命令值，相同的泵命令值a将被确定。在一些实现中，阻塞命令线312的斜率相对于标准的未堵塞还原剂输送系统的斜率k的比例可指示存在于还原剂输送系统中的堵塞或阻塞的程度。
回来参考图2，在一些实现中，还原剂性能模块140可通过比较还原剂流速误差与阈值来分析由流速误差模块130确定的还原剂流速误差。基于该比较，还原剂性能模块140输出还原剂输送系统30的性能状态值160(例如通过或未通过)。在一些实现中，性能状态值160可简单地是二进制值(例如0为通过而1为未通过)。性能状态值160可被传输到OBD单元200。在一些实现中，OBD单元200可响应于性能状态值160而提供视觉或听觉指示，其传递由性能状态值160表示的系统30的性能。在一些实现中，只有当性能状态值160指示未通过状态时，OBD单元200才警告 用户还原剂输送系统30的性能。
在一些实现中，可在阈值时间段内确定几个还原剂流速误差，且还原剂性能模块140累加或合计还原剂流速误差并比较在阈值时间段内累加的还原剂流速误差与预定阈值。例如，还原剂性能模块140可执行几个还原剂流速误差的CUSUM分析。在一些实现中，预定阈值可以是调节的阈值或与具有不希望有的堵塞程度的系统相关的某个其它预定阈值。如果累加的还原剂流速误差等于或超过阈值，则还原剂性能模块140产生指示未通过状态的性能状态值160(例如输出性能状态值160的1的值)。然而，如果累加的还原剂流速误差不等于或超过阈值，则还原剂性能模块140产生指示通过状态的性能状态值160(例如输出性能状态值160的0的值)。
在一些实现中，还原剂性能模块140可比较累加的还原剂流速误差与多个阈值以提供另一离散化的性能状态值160，每个指示性能的不同程度(例如差、较差、中等、较好和好)。在一些实现中，性能状态值160可基于累加的还原剂流速误差与阈值的相对关系(例如累加还原剂流速误差相对于阈值的百分比)来提供系统30的性能的相对指示(例如离散值，例如在0和1之间的值，包括0和1)。在一些实现中，OBD单元200可利用离散化性能状态值160来向用户报告系统30的性能随时间的演变(例如衰减速率)，使得用户可预料系统30何时可达到超过经调节的程度的阻塞水平。
如图4所示，用于诊断还原剂输送系统的性能的过程400包括确定压力稳定化是否被达到(块405)。在一些实现中，可基于自控制阀被关闭时经历的预定时间阈值来确定压力稳定化。在其它实现中，当由压力传感器输出的平均压力值在期望输出压力的预定范围内或由压力传感器输出的所测量的值在预定的时间段内在被允许的范围内时可确定压力稳定化。如果压力稳定化没有出现，则过程400可结束。
如果压力稳定下来(块405)，则过程400继续进行以确定定量配给命令值在定量配给时间阈值期间是否为零(块410)。类似于压力稳定化确定(块405)，如果定量配给命令值在定量配给时间阈值期间是否为零(块410)的确定是否定的，则过程400可结束。在一些实现中，定量配给命 令值在定量配给时间阈值期间是否为零(块410)的确定和压力稳定化是否出现(块405)的确定可组合，使得这两个条件在过程400继续进行之前都必须满足。在其它实现中，定量配给命令值在定量配给时间阈值期间是否为零(块410)的确定可在压力稳定化是否出现(块405)的确定之前出现。在又一些其它实现中，在确定压力稳定化是否出现(块405)之前，还原剂命令值可被设置为零值，使得定量配给命令值在定量配给时间阈值期间是否为零(块410)的确定可被省略。
如果定量配给命令值在定量配给时间阈值期间为零(块410)，则过程400继续进行以确定内部流速偏差值a(块415)。在实现中，通过执行例如由偏差学习模块110实现的偏差值学习过程或算法来确定内部流速偏差值a。内部流速偏差值a可接着用于确定例如参考图3A-3B描述的还原剂流速模型。
在内部流速偏差值a被确定(块415)之后，时间t被设置为零(块420)且过程400继续进行以在时间t＝t+1确定还原剂流速误差(块425)。可使用图3B的偏差318使用还原剂流速误差模块130来确定还原剂流速误差。在一些实现中，确定流速误差的值可存储在非临时计算机可读存储介质中。
过程400接着确定误差累加时间阈值是否被达到(块430)。误差累加时间阈值可基于采样速率和还原剂流速误差的期望数量，或误差累加时间阈值可基于预定的时间阈值。如果误差累加时间阈值未被达到(块430)，则过程400返回以确定另一还原剂流速误差并通过t＝t+1使时间t的值递增(块425)。
如果误差累加时间阈值被达到(块430)，则过程400累加或合计所确定的还原剂流速误差以确定累加误差值(块435)。在一些实现中，可通过在确定累加误差值时对还原剂流速误差加权来在几个还原剂流速误差的CUSUM分析中使用所确定的累加误差值。在一些实现中，单个还原剂流速误差可用作累加误差值。
过程400确定累加误差值是否大于误差值阈值(块440)。如果累加误差值小于误差值阈值(块440)，则过程400将性能状态值设置为指示通过 值的值(块445)且过程400结束。如果累加误差值大于或等于误差值阈值(块440)，则过程400将性能状态值设置为指示未通过值的值(块450)且过程400结束。在一些实现中，控制器100和相关模块操作来执行过程400的步骤。
上面描述的图4的过程图通常被阐述为逻辑流程图。因此，所描绘的顺序和所标记的步骤指示过程400的代表性实现。可设想在功能、逻辑或效果上等效于图4所示的过程400的一个或多个步骤或其各个部分的其它步骤、排序和过程，除非另有规定。
此外，所使用的格式和符号被提供以解释图4的逻辑步骤且不被理解为限制过程400的范围。虽然各种箭头类型和线类型可在图4的过程图中被使用，但它们不被理解为限制相应的过程400的范围。实际上，一些箭头或其它连接器可用于只指示过程400的逻辑流程。例如，箭头可指示在过程400的所列举的步骤之间的未指定的持续时间的等待或监控期。此外，过程400的特定步骤出现的顺序可以或可以不严格遵守所示的相应步骤的顺序，除非另有指示。
在一些实现中，内部流速偏差值a可响应于环境条件例如温度而改变。在一些实现中，本文所述的系统和过程可以多次或以预定的频率确定内部流速偏差值a，使得内部流速偏差值a考虑温度变化进行更新，从而使由于温度变化产生的内部流速偏差值a的误差可基于内部流速偏差值a被确定的频率而减小和/或解释。在其它实现中，内部流速偏差值a可响应于温度变化基于所确定的函数而被修改。例如，内部流速偏差值a可以是温度的线性函数，例如：
a＝m×T+b
其中a是内部流速偏差值，m是校准的斜率，T是温度，而b是偏差值。在一些实现中，m和b的值可基于在几个不同的温度值T处的测试。
本公开的实现可利用计算机可读介质，其可以是存储计算机可读指令的有形计算机可读存储介质，当计算机可读指令被数据处理器执行时使数据处理器执行一个或多个操作。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外、全息、微机械或半导体系统、装置或设 备或前述项的任何适当组合。
计算机可读介质的更具体的例子可包括但不限于便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或闪存、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、光学存储设备、磁性存储设备、全息存储介质、微机械存储设备或前述项的任何适当组合。在这个文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含和/或存储用于由指令执行系统、装置或设备和/或结合指令执行系统、装置或设备使用的计算机可读指令的任何有形介质。
计算机可读介质也可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可包括传播数据信号，计算机可读指令体现在其中，例如在基带中或作为载波的部分。这样的传播信号可采取各种形式中的任一个，包括但不限于电、电磁、磁性、光学或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质且可传递、传播或传送计算机可读指令用于由指令执行系统、装置或设备或结合指令执行系统、装置或设备使用。可使用任何适当的介质——包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频(RF)等或前述项的任何适当组合来传输体现在计算机可读信号介质上的计算机可读指令。
在实现中，计算机可读介质可包括一个或多个计算机可读存储介质和一个或多个计算机可读信号介质的组合。例如，计算机可读指令可以作为电磁信号通过光纤电缆来传播以用于由数据处理器执行，并存储在RAM存储设备上以用于由数据处理器执行。
可以用一种或多种编程语言中的任何一种或其组合——包括面向对象的编程语言例如JAVA、SMALLTALK、C++等和常规过程编程语言例如“C”编程语言或类似的编程语言来编写用于执行本发明的方面的操作的计算机可读指令。
本公开可体现在其它特定的形式中，而不偏离其精神或本质特性。所描述的实现应在所有方面中被考虑为例证性的而不是限制性的。本公开的范围因此由所附权利要求而不是由前述描述指示。出现在权利要求的等效形式的意义和范围内的所有变化应包括在其范围内。