用于判定尾气后处理元件氮氧化物转化效率的系统.pdf

一种用来对尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的系统包括：用于对尾气后处理元件工作温度进行判定的装置和一个控制电路。控制电路包含有一个存储器，该存储器内储存有指令，这些指令可由控制电路执行以便对尾气后处理元件工作温度高于预设温度的持续时间进行判定，并对作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定。

1.  一种用来对接合在内燃机上的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的系统，包括：
用于对尾气后处理元件工作温度进行判定的装置；
包含有存储器的控制电路，该存储器内储存有指令，这些指令可由控制电路执行以便对尾气后处理元件工作温度高于预设温度的持续时间进行判定，并对作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定。

2.  依据权利要求1所述系统，其中存储器包含有一个作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率的模型；
其中控制电路可被操作以根据模型对作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定。

3.  依据权利要求2所述系统，其中模型被以表格的形式储存在存储器内，该表格的一个标轴定义了离散的持续时间值，并且表格由相应的离散的氮氧化物转换效率值填充。

4.  依据权利要求1所述系统，其中存储器包含有一个作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率的模型；
其中控制电路可被操作以根据模型对作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率初值进行判定。

5.  依据权利要求4所述系统，其中存储器还包含有一个可产生乘数的乘数模型，该乘数是不同于尾气后处理元件工作温度的至少一个操作参数的函数；
其中可由控制电路执行的指令包含有使氮氧化物转换效率初值与乘数相乘的指令，从而对尾气后处理元件的氮氧化物转换效率进行判定。

6.  依据权利要求5所述系统，还包括有用来对贯通尾气后处理元件的压差进行判定的装置；
其中至少有一个操作参数包含有贯通尾气后处理元件的压差。

7.  依据权利要求6所述系统，其中乘数模型被构型为对作为贯通尾气后处理元件的压差函数的颗粒荷载值进行判定，并对作为颗粒荷载值函数的乘数进行判定，颗粒荷载值与由尾气后处理元件颗粒荷载引起的颗粒过滤能力下降相对应。

8.  依据权利要求4所述系统，其中存储器还包含有多个乘数模型，每个乘数模型都产生一个作为不同于尾气后处理元件工作温度的一个或多个操作参数的不同乘数；
其中可由控制电路执行的指令包含有使氮氧化物转换效率初值与各个不同乘数相乘的指令，从而对尾气后处理元件的氮氧化物转换效率进行判定。

9.  依据权利要求1所述系统，还包括：
接合在发动机上的燃料系统，燃料系统被构型为对控制电路产生的至少一个燃料信号响应以便供给发动机燃料；
接合在发动机上的空气处理系统，空气处理系统被构型为对至少一个空气处理系统控制信号响应以便对供给发动机的进气进行控制；
其中指令包含有可由控制电路执行的指令，从而可根据氮氧化物转换效率对至少一个燃料信号或至少一个空气处理系统控制信号进行控制，并进而对发动机产生的氮氧化物进行控制。

10.  依据权利要求9所述系统，可由控制电路执行对发动机产生氮氧化物进行控制的指令包含有某些指令以便对相应于排出后处理元件的氮氧化物最大允许量的氮氧化物最大值进行判定，并根据氮氧化物转换效率对至少一个燃料信号或至少一个空气处理系统控制信号进行控制，并进而对发动机产生的氮氧化物进行控制，从而排出后处理元件的氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以下。

11.  依据权利要求1所述系统，其中后处理元件是一个氮氧化物吸附器。

12.  依据权利要求1所述系统，其中后处理元件是一个选择性催化还原(SCR)催化剂；
其中SCR催化剂被构型为与发动机尾气及试剂溶液相互作用以降低发动机尾气中的氮氧化物含量。

13.  一种用以对接合在内燃机上的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的系统，包括：
第一温度传感器，其被构型为产生与尾气后处理元件操作相关的第一温度信号；
控制电路，其被构型为对作为第一温度信号函数的尾气后处理元件工作温度高于预设温度的累计持续时间进行判定，并对作为累计持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定。

14.  依据权利要求13所述系统，其中第一温度传感器位于尾气后处理元件的上游；
其中第一温度信号与进入尾气后处理元件的尾气温度相对应。

15.  依据权利要求14所述系统，其中控制电路被构型为对第一温度信号高于预设温度的时间量即累计持续时间进行判定。

16.  依据权利要求13所述系统，其中第一温度传感器位于尾气后处理元件的下游；
其中第一温度信号与排出尾气后处理元件的尾气温度相对应。

17.  依据权利要求16所述系统，其中控制电路被构型为对第一温度信号高于预设温度的时间量即累计持续时间进行判定。

18.  依据权利要求13所述系统，其中第一温度传感器与尾气后处理元件的尾气后处理台进行通信；
其中第一温度信号与尾气后处理元件的工作温度相对应。

19.  依据权利要求18所述系统，其中控制电路被构型为对第一温度信号高于预设温度的时间量即累计持续时间进行判定。

20.  依据权利要求14所述系统，还包括一个第二温度传感器，第二温度传感器位于尾气后处理元件的下游并被构型为用于产生一个与排出尾气后处理元件的尾气温度相对应的第二温度信号；
其中控制电路被构型为对同样作为第二温度信号函数的累计持续时间进行判定。

21.  依据权利要求20所述系统，其中控制电路被构型为对第一及第二温度信号函数的尾气后处理元件工作温度进行估计。

22.  一种用以对接合在内燃机上的尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的方法，该方法包括：
对尾气后处理元件的工作温度进行监测；
对与尾气后处理元件工作温度超过预设温度的时间量相应的持续时间进行累计；
对作为持续时间函数的氮氧化物转换效率进行判定。

23.  依据权利要求22所述方法，还包括对作为不同于尾气后处理元件工作温度的一个或多个操作参数的至少一个乘数进行判定；
其中对氮氧化物转换效率的判定包括对作为持续时间函数的氮氧化物转换效率初值进行判定，并对作为氮氧化物转换效率初值与至少一个乘数乘积的氮氧化物转换效率进行判定。

24.  依据权利要求22所述方法，还包括根据氮氧化物转换效率对供给发动机燃料系统的至少一个燃料信号或对供给发动机空气处理系统的至少一个空气处理系统控制信号进行控制，进而对发动机产生的氮氧化物进行控制。

25.  依据权利要求22所述方法，还包括：
对与排出后处理元件氮氧化物最大允许量相应的氮氧化物最大值进行判定；
根据氮氧化物转换效率对供给发动机燃料系统的至少一个燃料信号或供给发动机空气处理系统的至少一个空气处理系统控制信号进行控制，并进而对发动机产生的氮氧化物进行控制，从而排出后处理元件的氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以下。

用于判定尾气后处理元件氮氧化物转化效率的系统
发明领域
[0001]本发明基本上涉及内燃机尾气后处理系统，具体而言，涉及用于判定尾气后处理元件氮氧化物(NO_X)转换效率的系统及技术。

背景
[0002]用于减少内燃机氮氧化物排放的尾气后处理系统已为人们所知。需要用此种系统来判定组成尾气后处理系统一部分的一个或多个氮氧化物还原催化剂在任意给定时间上的氮氧化物转换效率。比如说，需要用其对一个或多个氮氧化物还原催化剂的氮氧化物转换效率作函数用以控制发动机的氮氧化物输出。

概述
[0003]本发明可具有附带权利要求书列举的一个或多个特征，还/或者具有一个或多个下述特征及其结合。配装到内燃机上的用于判定尾气后处理元件氮氧化物转换效率的系统可包括有用于判定尾气后处理元件工作温度的装置以及一个控制电路。控制电路可包含有一个存储器，存储器内储存有可由控制电路执行的指令，从而判定尾气后处理元件工作温度高于预定温度的持续时间，并对此持续时间取函数以判定尾气后处理元件氮氧化物转换效率。
[0004]存储器可包含有一个作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率模型。控制电路根据此模型，就可判定作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率。可将模型以表格的形式储存在存储器内，该表格的一个标轴定义了离散持续时间值，表格由相应的离散的氮氧化物转换效率值所填充。
[0005]或者，控制电路根据模型可判定作为持续时间函数的尾气后处理元件氮氧化物转换效率初值。存储器还可包含有一个乘数模型，该乘数模型会产生一个乘数，该乘数是不同于尾气后处理元件工作温度的至少一个操作参数的函数。可由控制电路执行的指令可包含有使氮氧化物转换效率初值与乘数相乘的指令，从而判定尾气后处理元件的氮氧化物转换效率。系统还可包括有用以判定贯通尾气后处理元件的压差的装置。至少有一个操作参数可包含有贯通尾气后处理元件的压差。乘数模型可被构型为用来判定作为贯通尾气后处理元件的压差函数的微粒荷载值，并用来判定作为微粒荷载值函数的乘数。微粒荷载值可与由尾气后处理元件微粒荷载引起的微粒过滤能力降低相对应。
[0006]存储器还可包含有多个乘数模型，每个乘数模型都产生一个不同的乘数，该乘数是不同于尾气后处理元件工作温度的一个或多个操作参数的函数。可由控制电路执行的指令可包含有使氮氧化物转换效率初值与各个不同乘数相乘的指令，从而判定尾气后处理元件的氮氧化物转换效率。
[0007]该系统还可包含有一个连接到发动机上的燃料系统。燃料系统可被构型为至少对一个控制电路产生的燃料信号响应以便向发动机供应燃料。该系统还可包括一个连接到发动机上的空气处理系统。空气处理系统可被构型为至少对一个空气处理系统控制信号响应以便对供应到发动机的进气进行控制。指令可包含有可由控制电路执行的指令，以便根据氮氧化物转换效率对至少一个燃料信号或至少一个空气处理系统控制信号进行控制，进而对发动机产生的氮氧化物进行控制。可由控制电路执行以便对发动机产生氮氧化物进行控制的指令可包含有某些指令以便对与排出后处理元件的氮氧化物最大允许量相对应的氮氧化物最大值进行判定，并且根据氮氧化物转换效率对至少一个燃料信号或对至少一个空气后处理系统控制信号进行控制，从而对发动机产生的氮氧化物进行控制，这样排出后处理元件的氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以下。
[0008]后处理元件可以是一个氮氧化物吸附器。后处理元件也可以是一个选择性催化还原(SCR)催化剂，其中SCR催化剂被构型为与发动机尾气及试剂溶液起反应，从而降低发动机尾气中的氮氧化物含量。
[0009]连接到内燃机上的用以判定尾气后处理元件氮氧化物转换效率的系统可包括有一个第一温度传感器和一个控制电路。第一温度传感器可被构型为用来产生一个与尾气后处理元件操作相关的第一温度信号。控制电路可被构型为用来对作为高于预设温度的尾气后处理元件工作温度即第一温度信号函数的累计持续时间进行判定，并且对累计持续时间函数的尾气后处理远见氮氧化物转换效率进行判定。
[0010]可将第一温度传感器安置在尾气后处理元件的上游。此时，第一温度信号与进入尾气后处理元件的尾气温度相对应。控制电路可被构型为对作为第一温度信号高于预设温度的时间量的累计持续时间进行判定。
[0011]也可将第一温度传感器安置在废弃后处理元件的下游。此时，第一温度信号与排出尾气后处理元件的尾气温度向对应。控制电路被构型为对作为第一温度信号高于预设温度的时间量的累计持续时间进行判定。
[0012]还可对第一温度传感器进行安置，使其与尾气后处理元件的尾气后处理台通信。此时，第一温度信号与尾气后处理元件的工作温度相对应。控制电路可被构型为对作为第一温度信号高于预设温度的时间量的累计持续时间进行判定。
[0013]该系统还可包括有一个置于尾气后处理元件下游的第二温度传感器。第二温度传感器可被构型为用来产生一个与排出尾气后处理元件的尾气温度相对应的第二温度信号。此时，控制电路可被构型为对作为第二温度信号函数的累计持续时间进行判定。控制电路可被构型为对作为第一与第二温度信号函数的尾气后处理元件工作温度进行估计。
[0014]对连接在内燃机上的尾气后处理元件的氮氧化物转换效率进行判定的方法包括：对尾气后处理元件的工作温度进行监测；对与尾气后处理元件工作温度超过预设温度的时间量相对应的持续时间进行累计；对作为持续时间函数的氮氧化物转换效率进行判定。
[0015]该方法还包括对至少一个作为不同于尾气后处理元件工作温度的一个或多个操作参数函数的乘数进行判定。此时，对氮氧化物转换效率的判定包括对作为持续时间函数的氮氧化物转换效率初值进行判定，并且对作为氮氧化物转换效率与至少一个乘数的乘积的氮氧化物转换效率进行判定。
[0016]该方法还包括根据氮氧化物转换效率，对至少一个供给发动机燃料系统得燃料信号或至少一个供给发动机空气处理系统的空气处理系统控制信号进行控制，从而对发动机产生的氮氧化物进行控制。
[0017]该方法还包括：对与排出后处理元件的氮氧化物最大允许量相对应的氮氧化物最大值进行判定；并根据氮氧化物转换效率对至少一个供给发动机燃料系统的燃料信号或至少一个供给发动机空气处理系统的空气处理系统控制信号进行控制，从而对发动机产生的氮氧化物进行控制，这样排出后处理元件的氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以下。
附图简介
[0018]图1为一种用于对示例尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的系统的示意图。
[0019]图2为一种用于对另一示例尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的示意图。
[0020]图3为图1或图2控制电路中某些程序组件示例的方框图。
[0021]图4为图3中后处理元件工作温度判定逻辑块示例的方框图。
[0022]图5为图3中氮氧化物转换效率判定逻辑块示例的方框图。
[0023]图6为图3中氮氧化物转换效率判定逻辑块另一示例的方框图。
[0024]图7为用氮氧化物转换效率值来控制发动机氮氧化物输出的示意过程的流程图。
示例说明
[0025]为使对本发明原理有进一步的理解，现将对附图所示多个示例进行标示，并用专用语描述同样事物。
[0026]现参照图1，图中显示了用来对尾气后处理元件氮氧化物转换效率进行判定的一种系统10示例。在示例中，系统10包含有一个内燃机12，内燃机12的一个进气管14通过管道20与涡轮增压器18压气机16的清洁空气出口流体接通。压气机16的清洁空气入口与清洁空气进气管22流体接通。可将进气冷却器(无图)与进气管20排成一线以便对压气机16供给发动机12的清洁空气进行冷却。发动机12的排放管24通过排气管28与涡轮增压器18涡轮机26的尾气入口流体接通。以普通方式通过旋转传动轴30将涡轮机26机械连接到压气机16上。
[0027]通过排气管32将涡轮机26尾气出口流体连接到氧化催化剂(OC)34的尾气入口上。也可以或者另外将另一氧化催化剂或所谓的密耦催化剂(无图)与邻近排放管的排气管28安装在一条直线上。在任何情况下，氧化催化剂34与/或密耦催化剂(无图)都包含有一个对引入尾气流中的碳氢化合物响应的普通催化剂部件以便使尾气温度升高到适于一个或多个下游尾气后处理元件再生的温度。此种下游尾气后处理元件36例子见图1所示，它被安装在与氧化催化剂34和周围之间的排气管32形成的一条直线上。在示例中，发动机12是一个普通柴油发动机，并且尾气后处理元件(AC)36包含有一个普通氮氧化物吸附器。为此文件起见，尾气后处理元件36还可包含有一个或多个附加尾气后处理元件部件，其相对尾气流向可采取任意所需次序，当然在所有情况下都会包含有一个氮氧化物吸附器。附加尾气后处理元件部件例子包括，但不限于，一个或多个颗粒过滤器或烟灰过滤器等等。
[0028]系统10还包含有一个普通燃料系统70，该普通燃料系统70对J个燃料供应信号响应以便向发动机12供应燃料，其中J可以是任意正整数。
[0029]在某一实施例中，系统10还包含有一个尾气再循环(EGR)管74，尾气再循环(EGR)管74被流体连接在排气管28与进气管20之间。在此实施例中，可将EGR阀76与EGR管74安装在一条直线上，并可通过对尾气从排气管28到发动机12进气管14的流动进行控制的普通方式来对供给发动机12的进气进行控制。或者是，可将一个EGR冷却器(无图)安装在与EGR阀76与进气管20之间的EGR管74成一条直线的位置上，从而在尾气被从再循环尾气引入进气管20中之间对流经EGR管74的尾气进行冷却。此处所述控制概念也适用于非EGR发动机，EGR元件74与76在图1中相应以虚线显示，表示这些元件可有可无。虽然在图1中没有用虚线画出涡轮增压器18及其各种元件，但应当理解的是，此处所述控制概念并不严格要求是涡轮增压器，在某些实施例中可相应地省略涡轮增压器18。在这种情况下，进气管20被直接流体连接到进气管22上，排气管28被直接流体连接到排气管32上。
[0030]系统10还可包含有一个进气节流阀82，进气节流阀82被安装在与压气机(在含有涡轮增压器18的实施例中)和进气管14之间的进气管20成一条直线的位置上。可以普通方式对进气节流阀82进行控制，从而控制进入发动机12进气管14的进气流动。此处所述控制概念同样适用于不含进气节流阀的发动机，进气节流阀82在图1中相应地以虚线显示，表示此元件可有可无。
[0031]在包含有涡轮增压器18的实施例中，涡轮增压器18的涡轮机26可以是一个所谓的几何形状可变涡轮增压器(VGT)。大致如图中88所示，可以普通方式来实施VGT，并以普通方式对其进行控制，从而控制涡轮机26的临界流量以及/或效率，并依次对供给发动机12的进气流量进行控制。此种普通VGT实施例包括，但不限于，以下任何一个或其结合：可对涡轮机26实际物理容积进行可控改变的机构；一个所谓的排气泄压阀或其它气流控制机构，其至少可以对某些环流涡轮机26，如从排气管28流向排气管32的某些尾气流向进行控制；以及/或与排气管28或32安装在一条直线上的排气节流阀，其对流经涡轮机26的尾气流进行控制。此处所述控制概念也适用于不含一个或多个VGT机构的发动机，普通VGT机构88在图1中相应地以虚线显示，表示此种元件可有可无。
[0032]系统10还包含有一个控制电路40，控制电路40被构型为用来控制发动机12的整体操作，其中发动机12包含有燃料系统70以及任何相关空气处理元件，如EGR阀74、进气节流阀82与/或一个或多个VGT机构88，如果包含在系统10中的话。在某一实施例中，控制电路40是一个通常被称为电子或发动机控制组件(ECM)，又或者电子或发动机控制单元(ECU)的基于微机控制的电路。但应当理解的是，控制电路40一般来说可以是或者包括一个或多个通用用途，也可以是如后面所述安置并操作的应用专用控制电路。控制电路40包含有一个用以储存数据的普通存储单元45和一个或多个可由控制电路40执行以便控制发动机12的程序算法，其中发动机12包含有燃料系统70以及一个或多个所示及所述空气处理元件。
[0033]控制电路40包含有若干个输入口用以接受与发动机12操作相关的传感器信息，并接受与后处理元件36操作有关的操作信号及/或值。比方说，系统10包含有一个温度传感器50，温度传感器50与后处理元件36尾气入口附近的排气管32流体相通，并由信号通路52电连接到控制电路40的后处理元件入口温度输入口ACIT上。温度传感器50可以是一个普通传感器，并可被操作以在信号通路52中产生一个表示进入后处理元件36尾气入口的尾气温度的温度信号。
[0034]系统10还包含有另一温度传感器54，温度传感器54与后处理元件36尾气出口附近的排气管32流体连通，并由信号通路56电连接到控制电路40的后处理元件出口温度输入口ACOT上。温度传感器54可以是一个普通传感器，并可被操作以在信号通路56中产生一个表示排出后处理元件36尾气出口的尾气温度的温度信号。
[0035]系统10还包含有一个压力增量(Δp)传感器58，压力增量(Δp)传感器58与第一管道60流体连通，而第一管道60被流体接合到后处理元件36尾气入口附近的排放管32上，压力增量(Δp)传感器还与第二管道62流体连通，而第二管道62被流体接合到后处理元件36尾气出口附近的排放管32上。Δp传感器58由信号通路64电连接到控制电路40的后处理元件压力增量Δp输入口上。Δp传感器58可以是一个普通传感器，并可被操作以在信号通路64中产生一个表示后处理元件36尾气入口与尾气出口之间压差的压力信号。
[0036]或者，如图1中虚线所示，系统10还可包含有一个温度传感器66，温度传感器66与尾气后处理元件36连通，并由信号通路68电连接到控制电路40的后处理元件台温度输入口ACBT上。温度传感器66可以是一个普通传感器，并可被操作以在信号通路68中产生一个表示尾气后处理元件36活性尾气处理区工作温度的温度信号，在此处将尾气后处理元件36的活性尾气处理区称为尾气后处理元件36的尾气后处理台。在此种实施例中，为此公开本起见，可省去温度传感器50和54。
[0037]控制电路40还包含有若干个输出口用以向一个或多个发动机控制作动机构及空气处理作动机构提供控制信号。比如说，系统10还包含有一个普通进气节流阀82，普通进气节流阀82被安置在与进气管20成一直线的位置上。在含有EGR元件74和76的实施例中，进气节流阀82位于EGR管74和进气管20接合点的上游。在不含EGR元件74和76的实施例中，可将进气节流阀82安置在沿进气管20的任何位置上。在任何一种情况下，进气节流阀82都包含有一个进气节流作动器84，进气节流作动器84由信号通路86电连接到控制电路40的进气节流命令输出口IATC上。可操作控制电路40而通过信号通路86提供适当控制信号，以便以普通方式来控制作动器84，从而自动控制进入进气管16的清洁气流。
[0038]系统10还包含有一个几何形状可变涡轮增压机构88，几何形状可变涡轮增压机构88被构型为用来有选择控制涡轮机26的临界流量及/或效率，并进而对流经排放管28的尾气流速以及涡轮机26和压气机16的转速进行控制。几何形状可变涡轮增压机构88由一信号通路电连接到控制电路40的几何形状可变涡轮增压器控制输出口VGTC上。几何形状可变涡轮增压机构88可以是或者可包含有与涡轮机26相关的普通几何形状可变机构和作动器，其对控制电路40提供的控制信号响应，从而相应地改变涡轮机26的临界流量。也可以是或者额外地，几何形状可变涡轮增压机构88可以是或者包含有一个普通排气节流阀，该普通排气节流阀对控制电路40提供的控制信号响应，从而通过对流经排气管28和32的尾气流速进行控制来相应地控制涡轮机26的效率。应当理解的是，几何形状可变涡轮增压机构88也可以或者额外地是或者包含有其它用来控制涡轮机26临界流量和/或效率的普通机构。
[0039]在包含有EGR元件74和76的系统10实施例中，系统10还包含有一个EGR阀作动器78，EGR阀作动器78由信号通路80电连接到控制电路40的EGR阀命令输出口EGRC上。在此实施例中，可操作控制电路40而通过信号通路80提供适当控制信号，以便以普通方式来控制作动器78，从而自动控制流经EGR管74的尾气流。
[0040]系统10还包含有一个普通燃料系统70，普通燃料系统70由J个信号通路72电连接到控制电路40的燃料信号输出口FS上，其中J可以是任意正整数。燃料系统70对J信号通路72的J个燃料供应信号响应，从而向发动机12供给燃料。
[0041]现参照图2，图中显示了用来判定尾气后处理元件氮氧化物转换效率的系统10′的另一示例。图2所示实施例在许多方面与图1所示系统10相同，因此在图2中用相同的数字来标示相同的元件。系统10′和系统10的主要不同之处在于尾气后处理元件实施类型不同。在此实施例中，尾气后处理元件35被安置在与涡轮机26尾气出口和外部之间的排气管32成一直线的位置上。虽然在图2中没有画出氧化催化剂，但应当理解的是，可以将此处所示及所述的氧化催化剂放置在涡轮机26尾气出口和尾气后处理元件35之间。在任何情况下，在图示实施例中，发动机12是一个普通柴油发动机，并且尾气后处理元件(AC)35包含有一个普通选择性还原(SCR)催化剂，该普通选择性还原(SCR)催化剂被构型为以已知方式来降低尾气中氮氧化物含量。为此文件起见，尾气后处理元件35还可包含有一个或多个附加尾气后处理元件部件，其相对尾气流向可采取任意所需次序，当然在任何情况下都将至少包含有一个SCR催化剂。附加尾气后处理元件部件包括，但不限于，一个或多个颗粒过滤器或烟灰过滤器等等。
[0042]系统10′还包含有一个普通试剂源39，普通试剂源39被构型为用来盛装含水尿素溶液等普通含水试剂溶液。试剂源39限定了一个试剂溶液出口，该试剂溶液出口被流体连通到试剂溶液出口管41的一段，而试剂溶液出口管41的另一端被流体连通到普通试剂溶液泵43的入口上。试剂溶液泵43可以是一个流体接合到发动机12驱动普通压气机(无图)上的普通气动泵，当然，应当理解的是，试剂溶液泵43也可以是或者包含有另外的普通供液泵。在任何一种情况下，试剂溶液泵43的出液口都被流体连接到试剂溶液喷射器或喷嘴37的入口上，而试剂溶液喷射器或喷嘴37的反向溶液配流端被流体连接到排气催化剂35上。可以已知方式控制试剂溶液泵43以便通过喷射器或喷嘴37从试剂源39处有选择地向流经排气催化剂35的尾气流中喷射或分配试剂溶液。在某一实施例中，是溶液被直接喷射到尾气后处理元件35中的SCR催化剂上，从而试剂溶液就与流经SCR催化剂的尾气相混合，也可以向SCR催化剂上游的尾气后处理元件35内喷射试剂溶液，从而从排放管32排出的尾气与试剂泵43配流的试剂溶液混合物就进入SCR催化剂。在某一替选实施例中，喷嘴被安置在SCR催化剂足够上游的位置，比如说与排放管32流体连通或者与SCR催化剂上游的尾气后处理元件35流体连通，这样由喷嘴37配流的试剂溶液在进入SCR催化剂之前就蒸发并转化为氨水。在任何一种情况下，如技术上已知的那样，可操作SCR催化剂使其与该混合物相互反应，用以降低进入SCR催化剂的尾气中的氮氧化物水平或量，从而使排出SCR催化剂的尾气中的氮氧化物水平或量保持在氮氧化物目标水平或目标量或者以下。
[0043]在图2所示实施例中，控制电路40除了包含有以上所示及所述图1中输入及输出外，还包含有若干输入和输出。这些附加输入和输出是为控制试剂源39及试剂泵43的操作而提供的，当然，应当理解的是，控制电路40还可包含有图2没有显示的附加输入与输出。比方说，系统10′还包含有一个流量计或传感器47，流量计或传感器47与从试剂源39处延伸出的试剂溶液出口管41成一直线或者流体连通，并且被信号通路49电连接到控制电路40的试剂流速RF输入口上。流量计或传感器47可以采取已知结构，并可被操作以便在信号通路49中产生表示从试剂源39到尾气后处理元件35的试剂溶液流速的流速信号。
[0044]控制电路40还包含有一个试剂泵控制输出口RPC，试剂泵控制输出口RPC由信号通路90电连接到试剂泵43的控制输入口上。在此实施例中，可以已知方式通过信号通路90的试剂泵控制信号来控制试剂泵43的操作。而试剂泵43又依次对试剂泵控制信号响应，从而可通过溶液喷射器或喷嘴37有选择地将试剂溶液从试剂源39处分配到尾气后处理元件25中。
[0045]应当理解的是，虽然图1与图2中含有燃料系统70及任何相关空气处理元件的系统10与10′分别被图示并描述为具有一个被构型为控制发动机12整体操作的单控制电路40，但在替选实施例中可考虑采用不止一个此种控制电路。举例来说，图2所示系统10′可考虑采用另一替选实施例，其中，一个控制电路被构型为用来管理并控制含燃料系统70的发动机12的整体操作，而用一个独立的后处理控制电路来控制并管理含有如试剂泵43及试剂源39的尾气后处理系统的整体操作。在此种实施例中，以已知方式将控制电路40与后处理控制电路链接起来，以便遵循普通或专用通信协议在它们之间进行数据通信，从而发动机控制电路40获得的信息就可被后处理控制电路分享，反之亦然。
[0046]如上所述，图1与图2所示系统10与10′控制电路40分别包含有一个存储单元45，或者被连接到一个存储单元45上，而此存储单元45被构型为存储数据以及其它信息。比方说，存储单元45被构型为以一个或多个程序算法的形式来存储指令，这些指令可由控制电路40执行以控制发动机12及相关空气处理元件的各种操作。如图例所示，图3显示了若干个由一个或多个此种程序算法定义的控制指令。后处理元件工作温度判定逻辑块100就是这样一种控制结构，作为输入，其通过信号通路52接受后处理元件入口温度信号ACIT，通过信号通路56接受后处理元件出口温度信号ACOT。后处理元件工作温度判定逻辑块100通常被构型为用来对ACIT和ACOT函数的尾气后处理元件工作温度0T进行判定。在含有温度传感器66的实施例中，可从温度传感器66d在信号通路68中产生的温度信号中直接对尾气后处理元件工作温度0T进行判定。在另一替选实施例中，虽然没有在图3中专门画出，但可从尾气后处理元件入口温度传感器50或尾气后处理元件出口温度传感器54产生的温度信号中直接对尾气后处理元件工作温度0T进行判定。在任何此种替选实施例中，都可省去后处理元件工作温度判定逻辑块100。
[0047]控制电路40还包含有一个氮氧化物转换效率判定逻辑块102。在某一实施例中，氮氧化物转换效率判定逻辑块102具有单个输入口，该输入口从逻辑块100处或直接从任一所述温度传感器50、54或60处接收尾气后处理元件工作温度0T。在此实施例中，氮氧化物转换效率判定逻辑块102被构型为对作为0T函数的氮氧化物转换效率NOXCE进行判定。在某一替选实施例中，如图3中虚线所示，氮氧化物转换效率判定逻辑块102还可接收一个或多个参数值P1-PN作为输入，其中N可以是任意正整数。一个或多个参数值P1-PN可以是外部提供给控制电路40并且/或者控制电路40内部生成。后面将提供一些一个或多个参数值P1-PN的例子。在任何情况下，在一个或多个参数值P1-PN作为输入提供给氮氧化物转换效率判定逻辑块102的实施例中，氮氧化物转换效率判定逻辑块102都被构型为对作为0T及一个或多个参数值P1-PN函数的氮氧化物转换效率值NOXCE进行判定。
[0048]控制电路40还包含有一个燃料控制逻辑块104。燃料控制逻辑块104通常对发动机转速ES等若干个发动机工作条件及若干其它控制信号与/或值响应，从而以普通方式对一个或多个适当的燃料信号FS进行判定。在图示实施例中，燃料控制逻辑块104另外被构型为对作为氮氧化物转换效率值NOXCE函数的一个或多个燃料信号FS进行修改。
[0049]控制电路40还包含有一个空气处理控制逻辑块106。空气处理控制逻辑块106通常对若干个发动机工作条件及其它控制信号及/或值响应，从而以普通方式对EGRC、IATC及/或VGTC等上述一个或多个适当的空气处理系统控制信号进行判定。在图示实施例中，空气处理控制逻辑块106被另外构型为对作为氮氧化物转换效率值NOXCE函数的EGRC、IATC及/或VGTC等一个或多个空气处理系统控制信号进行修改。
[0050]在被构型为用以对图2所示系统10′等具有试剂源及相关试剂泵的系统进行控制的控制电路40实施例中，控制电路40相应地包含有一个试剂流量控制逻辑块108。试剂流量控制逻辑块108对信号通路49中的试剂流量信号RF以及若干其它控制信号与/或值响应，从而以普通方式对试剂泵控制信号RPC进行判定。应当理解的是，在被构型为对不具有试剂源及相关试剂泵的系统进行控制电路40实施例中，可省去试剂流量控制逻辑块108。
[0051]现参照图4，图中显示了图3中后处理元件工作温度判定逻辑块100的示例方框图。在图示实施例中，后处理元件工作温度判定逻辑块100包含有一个后处理元件入口温度刻度值ITS，后处理元件入口温度刻度值ITS被储存在存储块112内并被提供给乘数块110第一输入口，乘数块110的第二输入口接收由温度传感器50产生的后处理元件入口温度信号ACIT。同理，后处理元件出口温度刻度值OTS被储存在存储块116内并被提供另一乘数块114的一个输入口，另一乘数块114的第二输入口接收温度传感器54产生的后处理元件出口温度信号ACOT。乘数块110与114的输出都被提供给求和块118，求和块118根据公式0T＝(CIT*CITS)+(COT*COTS)求出尾气后处理元件工作温度值0T作为其输出。在图示实施例中，由块100产生的工作温度值0T代表后处理元件台温度的估计值。精通技术的人员会认识到可采用其它算法、公式、函数等对可能也可能不与后处理元件台温度对应的尾气后处理元件35或36的工作温度进行估计，本公开本也考虑采用任何这些其它算法、公式、函数等。
[0052]现参照图5，图中显示了图3中氮氧化物转换效率判定逻辑块102示例的方框图。在示例中，氮氧化物转换效率判定逻辑块102包含有一个“大于”运算块120，“大于”运算块120的第一输入口接收工作温度值0T，而第二输入口接收储存在存储地址122内的预设临界温值TC。在图5所示实施例中，临界温度值TC是一个恒定的温度值，当然在本此公开本中也可认为TC是一个动态温度值。在任何情况下，当工作温度值0T大于临界温度TC时，运算块120输出口被构型为产生“真”或逻辑“1”值，否则就产生“非真”或逻辑“0”值。运算块120的输出被提供给计数块246输入口的增加条件IC。计数块124输入口增值IV接收一个增值，如储存在存储块126内的dt。在示例中，“dt”值对应于一个实时单位，因而计数块124就增加实时计数，当然，应当理解的是，提供给计数块124增值IV的增值也可能是另一常值或变值。在任何情况下，减少条件输入口DC接收储存在存储块128内的非真值F，并且计数块124减小值输入口DV接收一个常值，如储存在存储块130内的0。计数块124的复位输入口R接收非复位值，如储存在存储块132内的“0”。在示例中，只要尾气后处理元件35、36的工作温度0T大于临界温度值TC，那么计数块124将持续增加。虽然在图中没有专门画出，但在某些条件下，比如在全部或部分尾气后处理元件35、36被替换后，可由普通校准工具使存储块132的值过载，从而使计数器124复位。在任何情况下，计数块124的计数值TATC与尾气后处理元件35、36工作温度高于临界温度值TC的持续时间相对应。计数块124的输出被提供给氮氧化物转换效率模块134的输入口，而其输出为氮氧化物转换效率值NOXCE。
[0053]NOXCE模块134含有一个模型，该模型连续对氮氧化物转换效率值NOXCE进行判定，氮氧化物转换效率子NOXCE与尾气后处理元件35、36的氮氧化物还原能力相对应，而尾气后处理元件35、36的氮氧化物还原能力是尾气后处理元件35、36工作温度超过临界温度值TC的累计持续时间的函数。一般情况下，会选择TC作为一个温度值，当超过此温度值时，尾气后处理元件会被损坏或衰退。可以各种形式将NOXCE模型储存在存储块134中。NOXCE模型在存储块134中储存形式的例子包括有，但不限于，一个或多个查询表格，查询表格的一个标轴定义了离散的持续时间值，如高于TC的时间值，并且查询表格被离散的氮氧化物转换效率值填充；一个或多个被构型为对氮氧化物转换效率进行计算或估算的公式，其中氮氧化物转换效率是高于TC的时间的函数；一个或多个使高于TC的时间与氮氧化物转换效率值相关联的曲线或图形；一个或多个曲线或图形，在这些曲线或图形中，可用普通的图形识别技术从高于TC的时间信息中判断出氮氧化物转换效率值；以及其它方式。在任何一种情况下，与新清洁(即未中毒)尾气后处理元件35、36相比，NOXCE模型通常被构型为会引起尾气后处理元件35、36氮氧化物转换能力受损或老化。这样一种NOXCE模型例子，绝不应认为是作出限定，可以通过对高于TC的时间信息求积分，然后将此信息与经验性的尾气后处理元件性能数据进行关联的方式而形成。那些精通技术的人员会认识到，可用其它技术来形成此种NOXCE模型，而且此公开本也考虑任何此种其它技术。在任何情况下，NOXCE模块134可被构型为将NOXCE计算成TATC的连续函数或周期函数。
[0054]现参照图6，图中显示了图3中氮氧化物转换效率判定逻辑块102另一示例102′的方框图。逻辑块102′在许多方面与图5所示逻辑块102相同，因而用同样的数字来标示同样的元件。逻辑块102′与逻辑块102的不同之处在于乘数模块136位于NOXCE模块134出口与逻辑块102′氮氧化物转换效率输出口之间。乘数模块136可包含有M个NOXCE乘数模块1381-138M，其中M可以是任意正整数。在此实施例中，由NOXCE模块134产生的基于工作温度的氮氧化物转换效率值NOXCET是氮氧化物转换效率初值乘以与氮氧化物转换效率乘数模块1381-138M数量相关的乘数而得的。与NOXCE乘数模块1381-138M相关的氮氧化物转换效率乘数输出值NOXCEM1-NOXCEMM表示氮氧化物转换效率初值NOXCET乘以当前及先前所有乘数。因此如果NOXCE模块1381-138M每个数都产生一个相应的乘数M1-MM，如第一NOXCE乘数模块1381被包含在模块136中的话，那么第一NOXCE乘数模块1381输出NOXCEM1＝NOXCET*M1，如NOXCE乘数模块1381与1382都被包含在模块136内，那么第二NOXCE乘数模块1382的输出NOXCEM2＝NOXCET*M1*M2，依此类推。如果所有“M”个NOXCE乘数模块1381-138M都被包含在内，那么由氮氧化物转换效率判定逻辑块102′产生的氮氧化物转效率值NOXCE＝NOXCET*M1*M2*...*MM。NOXCE乘数模块1381-138M数可被构型为用来连续或以某预定速度计算乘数M1-MM。
[0055]NOXCE乘数模块1381-138M的每个数都可接收任意一个或多个参数值P1-PN的数作为输入，其中任意一个或多个P1-PN值可以是外部提供给控制电路40，也可以是控制电路40内部产生，如上所述。但一般情况下，参数值P1-PN每个数都不同于尾气后处理元件35、36的工作温度0T。在乘数模块136某一实例中，与包含在尾气后处理元件35、36内的颗粒过滤器烟灰荷载相关的信息可被用来定义至少一个乘数。在某一特例中，某一NOXCE乘数块，如NOXCE乘数块1381可包含有一个模型，该模型根据贯通尾气后处理元件35、36的压差Δp，或者根据仅贯通尾气后处理元件35、36颗粒过滤器部分的压差Δp来判定或估计颗粒过滤器的烟灰或颗粒荷载。在此例中，模型包含有一个或多个表格、公式、曲线及/或图形用以产生与烟灰或颗粒过滤能力估计剩余百分比相对应的并作为Δp函数的乘数M1。一般来说，乘数M1对于无烟灰或无颗粒过滤器都是一致的，当Δp增大时，M1就减小。具体举例来说，如果NOXCE乘数模块1381的烟灰或颗粒荷载模型根据Δp判定由于烟灰或颗粒荷载而导致颗粒过滤器已损失了25％颗粒过滤能力，那么乘数M1就是75％。NOXCE乘数模块1381-138M的任何数都可被类似地构型为在把其它尾气后处理系统工作条件如，但不限于，碳氢化合物中毒、粉尘荷载、磷中毒、硫中毒等考虑进去而对乘数进行计算。在这种情况下，由逻辑块102′产生的NOXCE值将是NOXCET与各个此种乘数的乘积。
[0056]某些发动机校准规程要求发动机燃料供给及/或空气处理策略得以发展，以便根据尾气后处理元件35、36的有效寿命终止或接近有效寿命终止性能来满足氮氧化物输出目标。因而此种策略通常是基于至少是发动机工作初期低于后处理元件35、36氮氧化物转换效率实际值的氮氧化物转换效率值的。因此，在控制氮氧化物输出时，就需要将当前或接近当前氮氧化物转换效率信息加以考虑，从而对作为逻辑块102产生的氮氧化物转换效率值NOXCE函数的发动机燃料供给及/或空气处理进行调整。发动机燃料供给及/或空气处理的此种调整将使得氮氧化物输出可得到有效控制，同时至少在尾气后处理元件35、36的部分有效寿命内可改善燃料经济性。现参照图7，图中显示了用氮氧化物转换效率值NOXCE来控制发动机12氮氧化物输出的示意过程150流程图。如图3所示，通常将过程150嵌入燃料控制逻辑块104及/或空气处理控制逻辑块106中。
[0057]过程150首先从步骤152开始，此时，燃料控制逻辑块104与空气处理控制逻辑块106以普通方式运作来判定默认燃料供给及空气处理控制信号，也就是说，逻辑块104与106在缺少氮氧化物转换效率值NOXCE的情况下，以普通方式对燃料供给及空气处理控制信号进行判定。空气处理控制信号可以是或者可包含有上述EGRC、IATC和VGTC中的任何一个或其结合。然后是步骤154，操作控制电路40以便对与尾气后处理元件35、36产生的氮氧化物最大允许量相对应的氮氧化物最大输出值NOXmax进行判定。控制电路40可以普通方式来执行步骤154，比如可以访问一个或多个储存有此种信息的存储地址。接着是步骤156，可操作燃料控制逻辑块104和/或空气处理控制逻辑块106以根据NOXCE对默认燃料供给信号及/或默认空气处理控制信号进行调整，这样发动机12产生的氮氧化物就由尾气后处理元件35、36得以转化，从而使得从尾气后处理元件35、36排出的氮氧化物小于或等于NOXmax。对默认燃料供给信号及/或空气处理控制信号的此种调整可由普通方式来完成，比方说，可根据默认燃料供给及/或空气处理控制信号以及NOXCE对燃料供给信号及/或空气处理控制信号乘数或补偿值作出判定，然后通过乘数或补偿值对默认燃料供给及/或空气处理控制信号机型调整。对于熟练的程序设计员来说，对燃料控制逻辑块104及/或空气处理控制逻辑块106设计程序以执行燃料及/或空气处理控制调整策略是极容易的事。
[0058]现已用以上图形及文字对本发明进行了详细的图解及描述，应将其认为是用于阐述目的，而绝不作为限定，应当理解的是，虽然只有图示实施例得以图解及描述，但处于本发明精神范围内的所有改动及改进都要求得到保护。