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CN102792140A - 诊断NOx传感器的装置和方法 - Google Patents

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CN102792140A CN2010800638008A CN201080063800A CN102792140A CN 102792140 A CN102792140 A CN 102792140A CN 2010800638008 A CN2010800638008 A CN 2010800638008A CN 201080063800 A CN201080063800 A CN 201080063800A CN 102792140 A CN102792140 A CN 102792140A
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Abstract

一种方法包括当配料尿素时升高SCR催化剂的温度达预定时间段。所述方法还包括在不配料尿素下保持SCR催化剂的温度达第二预定时间段。所述方法还包括从SCR催化剂的上游的第一NOx传感器和SCR催化剂的下游的第二NOx传感器滤波出至少低频率数据，并在第三预定时间段内在不配料尿素下比较来自第一NOx传感器和第二NOx传感器的滤波数据。所述方法还包括响应所述比较，为所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器中的至少一个提供NOx传感器条件指数。

Description

诊断NOx传感器的装置和方法
相关申请
本申请涉及并要求在2009年12月16日提交的名称为诊断NOx传感器的装置和方法的美国临时申请61/286,958的权益，所述申请以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域通常涉及诊断NOx传感器，更特别地但不唯一地涉及检测在具有氨储存容量的催化剂的每一侧上的两个NOx传感器之间的响应差。现代内燃机常常利用后处理系统以获得排放管理目标。一种后处理体系为NOx还原装置，其包括用于选择性催化还原(SCR)系统的催化剂。有助于控制的是，并且在规章规定的一些情况中，应当检测失效或非定额NOx传感器，允许控制方案使用交替NOx测定和/或设定故障指示器。与内燃机一起现场使用的商业可行的NOx传感器与氨(NH3)具有干扰，从而错误地检测显著百分比(80％或更高)的NH3作为NOx。此外，在NOx还原装置内的反应导致从NOx入至NOx出发生差异，所述差异不归因于传感器。
因此，仅在发动机运行过程中比较传感器信号通常不允许失效或非定额传感器的确定。因此，希望在该领域中进一步的技术发展。
发明内容
一个实施例为一种用于诊断NOx传感器中的错误的独特方法。根据如下描述和附图，另外的实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。
附图说明
图1为用以诊断NOx传感器的系统的示意图。
图2为诊断NOx传感器的控制器的示意图。
图3为粗NOx传感器输出的说明。
图4为带通滤波的NOx传感器输出的说明。
图5为频域NOx传感器输出的说明。
图6为发动机NOx输出和尿素配料时间线的说明。
图7为诊断程序的说明。
图8为诊断程序的示意流程图。
图9为NOx传感器数据的数据处理操作的说明。
所示实施例描述
为了促进对本发明原理的理解的目的，现在将参照示于附图中的实施例，并使用特定的语言描述该实施例。尽管如此，应了解本发明的范围不旨在局限于该实施例，本文预期本发明所属领域技术人员通常可想到的所示实施例中的任何改变和进一步的修改，以及其中说明的本发明的原理的任何进一步的应用。
图1为用以诊断NOx传感器的一个示例性系统100的示意图。系统100包括内燃机102，所述内燃机102产生具有某些排放物的废气流，所述某些排放物通过后处理组件104和/或通过SCR催化剂106进行处理。所述系统100包括SCR催化剂的温度确定，其可包括一个或多个温度传感器113和/或温度模型。温度传感器113显示为在SCR催化剂106的中床身处，但温度传感器113也可在SCR催化剂106的上游和/或下游。在某些实施例中，SCR催化剂106可例如由排气流中的上游温度而另外建模。
系统100还包括还原剂储存116，所述还原剂储存116将还原剂供应至还原剂注射器118。还原剂注射器118在SCR催化剂106的上游的位置将还原剂添加至排气流。所述还原剂包括尿素和/或氨，且SCR催化剂106具有一定的氨储存容量。SCR催化剂106氨储存容量的大小随SCR催化剂106的温度而变化。本领域已知，通常SCR催化剂106的更低温度增加SCR催化剂106的氨储存容量。
系统100还包括在SCR催化剂106上游的第一NOx传感器108和在SCR催化剂106下游的第二NOx传感器110。第一NOx传感器108显示为在还原剂注射器118的下游的位置，但第一NOx传感器108可设置于在SCR催化剂106的上游和内燃机102的下游的排气流中的任何位置。在某些实施例中，注入的尿素水解至排气流中的氨，且第一NOx传感器108将氨至少部分读取为NOx。因此，第一NOx传感器108可设置于排气流内的某一位置，在该位置处尿素还未预期水解成气相可检测的氨，例如在接近还原剂注射器118的位置，或者第一NOx传感器108可设置于还原剂注射器118的上游。在某些实施例中，第一NOx传感器108可位于预期一部分或全部注入的还原剂水解成氨的位置，评价氨量的影响并从第一NOx传感器108指示的NOx水平中减去。在某些实施例中，第一NOx传感器108对排气流中的氨不敏感。
系统100还可包括硬件，所述硬件在图1中未示出，但仍可在本文中预期。特别地但非限制地，在某些实施例中，所述系统包括氧化催化剂、涡轮增压器、废气再循环(EGR)回路、在氧化催化剂和/或后处理组件的上游的位置处的烃类注射器、能够将未燃烧的烃类或热量从极晚燃烧(very-latecombustion)递送至排气流的内燃机的共轨燃料系统。所述硬件的一种或多种的添加或替代是本领域公知的，且除了本文的特定操作或程序利用这种硬件之外，不进一步描述这种硬件。
系统100包括诊断输出114，所述诊断输出114从控制器112接收某些信息或指令。诊断输出114可为硬件装置(例如故障指示灯)、控制器(与本文描述的控制器112分离或结合-例如发动机、变速器或后处理控制器)、数据链(例如接收为了车载诊断(OBD)目的而发表的诊断数据)，或本领域已知的任何其他装置。
所述系统包括控制器112，所述控制器112进行某些操作以诊断NOx传感器108，110。在某些实施例中，控制器112形成一部分处理子系统，其包括具有存储、处理和通讯硬件的一个或多个计算装置。控制器112可为单个装置或分布式装置，且控制器112的功能可通过硬件或软件执行。控制器112与系统110的任何传感器、制动器或组件连接，以执行本文所述的操作。连接可为直接的、电子的、硬连线的、无线的、通过网络和/或通过数据链的。控制器112可为发动机控制器(未显示)的一部分或与发动机控制器连接，并可由发动机控制器确定发动机操作参数。
在某些实施例中，控制器112包括构造成功能执行控制器的操作的一个或多个模块。在某些实施例中，所述控制器包括再生事件模块、诊断分期模块、传感器定相模块、传感器滤波模块、SCR诊断模块和/或还原剂配料模块。所述再生事件模块确定后处理组件再生事件是否已发生和完成。所述诊断分期模块引导控制器的操作通过诊断程序的三个阶段，并进一步控制暂停、延迟、退出和/或继续诊断程序。所述传感器定相模块校正经过第一NOx传感器108和第二NOx传感器110的排气流的差动流动部件的时间差。所述传感器滤波模块通过从NOx传感器信号中滤出至少低频信息(在某些实施例中通过带通滤波NOx传感器信号)而滤波NOx传感器信号。所述SCR诊断模块比较从第一NOx传感器和第二NOx传感器的每一个中滤出的传感器数据，并响应比较值而提供传感器条件指数。所述还原剂配料模块提供还原剂配料指令，且还原剂注射器118响应还原剂配料指令242。
包括模块的本文的描述强调控制器112的方面的结构独立性，并说明了控制器112的一组操作和职责。应理解执行类似的全部操作的其他组在本申请的范围内。模块可在计算机可读媒体上的硬件和/或软件中实施，且模块可分布于各种硬件或软件组件。控制器操作的某些实施例的更具体的描述包括于参照图2的部分中。
图2为诊断NOx传感器108，110的控制器112的示意图。控制器112包括再生事件模块202、诊断分期模块204、传感器定相模块206、传感器滤波模块212和/或还原剂配料模块210。所述的模块为示例性的，且控制器112的某些实施例可省略一种或多种模块。
再生事件模块202确定后处理组件再生事件是否已发生和完成(例如通过确定参数后处理组件再生完成214为正确)。包括升高的SCR催化剂温度216的延长时间的任何再生事件，如DPF的基于温度的再生可在本文中使用以确定后处理组件再生事件是否已发生和完成。
控制器112还包括诊断分期模块204。所述诊断分期模块引导控制器112的操作通过诊断程序的三个阶段，并进一步控制暂停、延迟、退出和/或继续诊断程序。诊断分期模块204使用本领域已知的传感器和制动器的任何组合来执行所述操作，包括至少将指令提供至发动机102、烃类注射器、涡轮增压器、共轨燃料注射系统或任何其他硬件。在某些实施例中，响应确定后处理再生事件的结论的再生事件模块202，诊断分期模块204保持SCR催化剂温度216达预定时间段。保持的温度为诊断温度目标228，所述诊断温度目标228可为选择用以允许在SCR催化剂106中可忽略的NH3储存的温度，或可忽略的NH3储存温度230。在某些催化剂配方中，已知500℃的温度提供在SCR催化剂中极低的NH3储存。然而，如预期用于系统的特定实施例的特定催化剂的本领域技术人员将理解，可使用更低或更高的温度目标用于特定的催化剂配方。预定时间段220为选择用以将SCR催化剂中的NH3储存驱动至低水平的时间段，或为NH3储存减少时间226。
在预定时间段220结束时，诊断分期模块204继续保持SCR催化剂中的温度至诊断温度目标228，并在第二预定时间段222过程中指示还原剂配料模块210(其提供还原剂配料指令242)停止配料还原剂(例如尿素或NH3)。诊断分期模块204可确定发动机排出NOx量是否与停止还原剂注射可相容，且如果发动机排出NOx量过高，则可延迟停止还原剂注射和/或退出诊断程序。诊断分期模块204还可估计在现有条件下所需的完成整个诊断程序的时间，根据完成诊断程序的时间来确定释放的NOx排放物的量，并响应预期发生的释放的NOx排放物的量来确定是否继续进行、等待执行或退出诊断程序，以完成整个诊断程序。
在第二预定时间段222结束时，诊断分期模块204继续保持SCR催化剂温度216至诊断温度目标228，并继续指示还原剂配料模块210停止配料。诊断分期模块204继续这些操作达第三预定时间段224。在第三预定时间段224过程中，传感器滤波模块212使用高通滤波器或带通滤波器238和/或连续的高通和低通滤波器(以任一顺序)滤波第一NOx传感器108和第二NOx传感器110的NOx传感器读数218。传感器滤波模块212将滤出的NOx传感器读数240提供至控制器112的其他模块。
在某些实施例中，传感器定相模块206在传感器滤波模块212执行滤波之前校正第一NOx传感器108和第二NOx传感器110之间的流动时滞232。例如，传感器定相模块206确定在NOx传感器108，110之间的排气流的微分量子的流动时间(由在NOx传感器108，110之间的排气的排气流量和体积)，缓冲足够的第一NOx传感器108值以弥补流动时间差，并排列来自第一NOx传感器108和第二NOx传感器110的NOx传感器读数218的时间顺序，使得滤波器与排气流的微分量子并行操作。所述的传感器定相模块206操作为示例性的，且本领域已知的校正第一NOx传感器108和第二NOx传感器110读数之间的流动时间的任何其他操作在本文中预期。此外，本领域技术人员将进一步理解，可省略传感器定相模块206，包含更多高频信息表示应该包括传感器定相模块206，且排除更多高频信息表示传感器定相模块206对于特定实施例有利性较低。
SCR诊断模块208比较来自第一NOx传感器108和第二NOx传感器110的每一个的传感器数据，并响应比较值提供传感器条件指数236，所述传感器数据可由传感器定相模块206定相和/或由传感器滤波模块212滤波，因此作为滤波数据比较234提供。在某些实施例中，传感器条件指数236被提供至诊断输出装置114。
使用滤波数据在本文描述传感器条件指数236以及第一NOx传感器108和第二NOx传感器110的比较。在某些实施例中，第一NOx传感器108和第二NOx传感器110的比较使用未滤波数据，或使用仅标称滤波的数据进行，所述标称滤波的数据是为了其他目的进行滤波，而不是从传感器值去除频率基信息-例如针对来自传感器的电信号的硬件内部抖动消除滤波器。滤波、未滤波、高通滤波器、带通滤波器和连续高通和低通滤波器的选择可由受益于本文的公开内容的本领域技术人员根据对于给定系统所需的精确度和诊断响应时间来确定。
图3为粗NOx传感器输出的说明300。在图3的说明中，上曲线302为第一NOx传感器的示例性数据，下曲线304为第二NOx传感器的示例性数据，其中在示例性操作时间内提供所述数据。上线条306示出了约200ppm的第一NOx传感器的平均传感器读数，下线条308示出了大约130ppm的第二NOx传感器的平均传感器读数。在图3的说明中，平均值之间的比例为大约0.65(第二/第一)，且平均值的差为大约70ppm。还可以看出，在许多情况中，第一和第二NOx传感器读数相对移动(例如参考大约150至190秒)。在两个传感器之间的时域差图将显示出传感器之间的极显著的差异。在某些实施例中，来自图3的数据的第一或第二传感器之一可确定为失效传感器，且由于传感器之间显示的差异，可能需要OBD活动、维护活动、发动机控制活动和/或其他响应。
图4为与图3的未滤波的传感器输出一致的带通滤波的NOx传感器输出302A，304A的说明400。由于滤波器的高通部分的作用，在时域数据中可以看出基线NOx量被去除，且在说明400中滤波传感器数据在约-20ppm和20ppm之间移动。可使用滤波NOx传感器输出302A，304A来确定第一和第二NOx传感器的输出之间的差异。在图3中的未滤波数据的比例第二/第一为大约0.65处，图4中的滤波数据的第二/第一的比例为大约0.86。图4中的滤波数据由带通滤波器产生，所述带通滤波器具有约0.15Hz的低端至0.5Hz的高端的通带。
参见图5，说明了来自产生图4的时域数据的相同数据组的频域数据500。在图5中对于两个曲线302B，304B可以看出，在通带之外的频率(502的0.15Hz至504的0.50Hz)被显著减弱。高通和/或带通滤波器的衰减频率设定为去除在传感器的基本NOx检测信号响应之上的高频噪音。NOx传感器的检测信号响应时间不同，且比值可得自制造商或通过测试特定的传感器得到，但200ms至500ms之间的值是典型的。滤波的其他噪音包括由发动机排出NOx波动产生的噪音、第一和第二NOx传感器之间的时滞，和在传感器通讯输出上带有的高频电子噪音。低频噪音也可从信号中滤波，例如以去除低频复杂因素，如SCR催化剂的NH3储存影响。
参见图6，显示了发动机NOx输出和尿素配料时间线相对于诊断测试的时间的说明600。在说明600中，后处理组件再生刚刚完成(未显示)，且SCR催化剂的温度已保持第一预定时间段(例如至少10分钟)，从而完成了NOx传感器诊断的第一阶段。NOx传感器诊断的整个第一阶段，或NOx传感器诊断的第一阶段的仅后部分可在后处理组件再生事件过程中发生。由于后处理组件再生事件涉及在一定时间段内的高温，因此SCR催化剂的NH3储存能力已在后处理组件再生事件结束时减小。
在图6的实例中，确定了低发动机排出NOx事件已发生(例如，参见770-790秒的时间的NOx传感器输出602，604)，且确定了进入NOx传感器诊断的第二阶段，且尿素配料610在时间606中断(大约810秒)。所述第二阶段进行第二预定时间段-例如在所述实例中大约60秒-将储存的NH3水平驱动至极低水平。当第二阶段完成时，第三阶段进行第三预定时间段-在所述实例中约30秒，其中尿素配料仍然被抑制，且NOx传感器读数被滤波并比较。当第三阶段完成时，正常尿素抑制在时间608(大约905秒)重新开始。由于来自测试的累积的NOx排放物(由于受到抑制的尿素配料)超过阈值或预定短期值，也可退出或暂停诊断。
图7为诊断程序700的说明。在诊断程序700的第一阶段702的过程中，SCR催化剂经历高于阈值(例如500℃)的升高床温达预定时间段(例如5分钟)。第一阶段702可在时间710开始，在时间710处后处理组件再生时间开始。如果所述后处理组件再生时间为在时间712结束的整个预定时间段提供高温，或为预定时间的大部分提供高温，则诊断程序700通过如下方式继续：进行诊断程序700的第二阶段704，或保持SCR催化剂中的高温直至在时间712的预定时间完成，并随后进行诊断程序700的第二阶段704。在第一阶段702的过程中，进行通过还原剂注射器的还原剂的正常配料。
在第二阶段704过程中，通过还原剂注射器的还原剂的配料被抑制，且剩余的储存NH3被逐出SCR催化剂。继续第二阶段704直至第二时间段在时间714完成。第二阶段704的总时间是基于SCR催化剂的温度和废气通过SCR催化剂的流量。将NH3储存驱动至可接受的低水平所需的温度和时间值易于由本领域技术人员使用对催化剂元素的常规数据检查而确定，但在500℃下约60秒足够用于典型的催化剂元件，所述典型的催化剂元件诊断具有典型精度的NOx传感器。
在第二阶段704结束时，执行第三阶段。在图7的实例中第三阶段示于三个部分705，706，707中，尽管如以下描述可理解所述第三阶段可在单个部分中执行。在第三阶段705，706，707的过程中，通过还原剂注射器的还原剂的配料被抑制。NOx传感器输出被滤波和/或相校正，并比较NOx读数的平均值以确定是否NOx传感器之一失效。NOx传感器之一应理解为标准，和/或通过其他方式(例如与发动机出口NOx比较，或与未显示的第三NOx传感器比较)验证，因此NOx传感器的比较提供了对另一NOx传感器的合理诊断。在图7的实例中，从时间714至时间716，在第三阶段的第一部分705的过程中，传感器数据被滤波(和/或定相)并累积。在该实例中，在时间716处，检测到表示诊断程序700不能继续，但仍然不需要退出的传感器故障、错误或其他诊断禁止状况。在时间717，在第三阶段的第二部分706之后，禁止状况清除，诊断重新开始。某些状况，包括例如超过阈值或在完成诊断程序700之前估计超过阈值的总排放影响，可用于立即退出或在暂停(例如示于第三阶段的第二部分706中的暂停)之后退出诊断程序700。
在时间718，在预定的第三时间段(等于从时间714至时间716的时间，加上从时间717至时间718的时间)之后，诊断程序700完成，且两个传感器的累积数据被比较。如果由两个传感器检测到的平均NOx的比例在可接受的范围内，则确定NOx传感器通过。如果由两个传感器检测到的平均NOx的比例在可接受的范围外，则确定NOx传感器不通过，并执行适当的故障逻辑。NOx传感器可向故障增加或缩减，或者故障可基于单个诊断执行而被设定或清除。本文预期本领域理解的任何故障逻辑。可在每次后处理组件再生时间之后，车辆或系统的其他平台的每次操作进行一次诊断程序700，或者可通过本领域理解的任何其他选择逻辑选择性地进行诊断程序700。
某些阶段可为了任何目的而执行，和/或在来自所列那些的不同的、交替的或另外的状况下完成。排放阈值可根据特定系统的排放影响要求，或为了本领域理解的任何其他原因而进行选择。排放影响要求根据本领域理解的任何参数而变化，所述参数至少包括发动机的认证级别、后处理系统在获得认证级别中的作用，和所需的或协商的诊断程序的排放作用。
图8为NOx传感器的诊断程序的示意流程图800。所述程序包括操作802和确定804，所述操作802检测DPF过滤器再生事件，所述确定804确定是否现有发动机操作条件允许NOx传感器诊断。当现有发动机操作条件支持NOx传感器诊断时，所述程序包括操作806和操作808，所述操作806保持在升高值下的SCR催化剂的温度达第一预定时间段，所述操作808停止还原剂配料达第二预定时间段。当停止还原剂配料时，所述程序包括操作810和确定812，所述操作810开始诊断程序的排放影响的持续累积，所述确定812确定第二预定时间段是否在超过排放影响之前完成。当所述第二预定时间段完成时，所述程序包括继续保持SCR催化剂温度继续抑制还原剂注入的操作和滤波第一和第二NOx传感器的NOx传感器数据的操作814。滤波的操作814还可包括一个操作，该操作补偿第一NOx传感器和第二NOx传感器之间的时滞，所述时滞是由于废气从第一NOx传感器向第二NOx传感器的流动的有限时间。所述程序还包括确定816，其确定在NOx传感器输出的滤波过程中在超过排放阈值之前第三预定时间是否完成。所述程序还包括操作818，其比较来自第一和第二NOx传感器的滤波数据。
图9为NOx传感器诊断的数据处理操作900的说明。所述数据处理操作900包括将入口NOx输出902和出口NOx输出904经过带通滤波器906，908，并将函数910，912应用至每个输出。函数910，912表示为将输出902，904平方。可选择的函数910，912包括应用幂函数至输出、应用绝对值至输出，应用平方根至输出、从输出去除相值、将输出转化为频域数据，和/或对输出进行快速傅里叶变换。将函数910，912的乘积在第三预定时间段内平均914，916，确定平均值914，916之间的差918。差918操作可可选择地包括确定平均值之间的比例、将函数应用至平均值，和/或将平均值作为输入提供至查表。数据处理操作900包括确定920，其确定差918(或其他函数输出)是否在范围内。在一个示例性实施例中，诊断响应在范围内的差而具有通过922输出值，响应在范围外的差而具有失效924输出值。
如根据如上所述的附图和文字显而易见的，可预期根据本发明的多个实施例。
描述诊断NOx传感器的一个示例性技术。所述技术包括诊断NOx传感器的操作。除非本文明确做出相反指示，说明的操作应理解为仅是示例性的，且操作可组合或分开、添加或去除，以及整体或部分重新排序。说明的某些操作可通过计算机实施，所述计算机执行在计算机可读媒体上的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品包括使计算机执行一种或多种操作，或将指令发送至其他装置以执行一种或多种操作的指示。
所述技术包括在配料尿素(或其他还原剂)时升高SCR催化剂的温度达预定时间段的操作。选择性催化还原(SCR)催化剂具有至少一些氨储存能力。升高SCR催化剂的温度达预定时间的操作将SCR催化剂上的储存氨减少至极低水平，或减少至可忽略的氨水平。所述温度可被升高至这样的水平，该水平足以驱动储存氨至可接受的低水平(可通过SCR催化剂的氨储存相对于温度的函数，并通过支持NOx传感器的准确诊断操作的氨储存水平来确定)，或升高至至少约500℃的温度，和/或升高至后处理组件(例如柴油机颗粒过滤器(DPF))的再生温度。某些系统在后处理组件上进行周期性高温再生事件，例如以氧化来自DPF的烟灰，且在某些实施例中，本文描述的技术可在这种再生之后立即进行，以将所述诊断对燃料经济和系统性能的影响最小化。所述预定时间段也可在技术操作过程中实时计算。
所述技术还包括在不配料尿素下保持SCR催化剂的温度达第二预定时间段的操作。保持SCR催化剂的温度的操作进一步从SCR催化剂中逐出剩余的氨，因为当氨仍然供应至SCR催化剂时，即使在高温下，SCR催化剂也在动力学平衡下在表面上储存一些氨。所述保持的温度可为与尿素(或其他还原剂)配料仍然发生的第一操作相同的温度。然而，所述保持的温度也可为不同的温度，例如在第一操作过程中的温度可能更高(例如当再生温度高于氨去除温度时)或更低(例如当再生温度低于氨去除温度时，和/或以在所述第一操作过程中节约能量并在第二操作过程中提高氨去除)。
保持SCR催化剂的温度的操作发生预先安排的开环时间量(第二预定时间段)，其可为约1分钟，30秒至2分钟的任何值，或由测试SCR催化剂经验确定的任何其他时间。在某些实施例中，保持温度的操作以闭环方式发生，当来自第一NOx传感器的读数与来自第二NOx传感器的读数匹配时、当来自第一和第二NOx传感器的读数达到稳态值时，和/或当第一和第二NOx传感器之间的差异达到稳态值时，完成操作。所述第二预定时间段也可在技术操作过程中实时计算。
所述技术还包括从所述SCR催化剂的上游的第一NOx传感器和所述SCR催化剂的下游的第二NOx传感器滤出至少低频率数据。滤出低频率数据的操作包括对第一和第二NOx传感器数据执行高通滤波。高通滤波器构造成去除低频率数据，并在某些实施例中构造成显著减弱第一和第二NOx传感器数据的低于0.15Hz的频率数据。在可选择的或另外的实施例中，所述技术还包括从所述SCR催化剂的上游的第一NOx传感器和所述SCR催化剂的下游的第二NOx传感器滤出高频率数据的操作。滤出高频率数据的操作包括对第一和第二NOx传感器数据执行带通滤波。所述带通滤波器构造成显著减弱第一和第二NOx传感器数据的在0.2Hz至0.5Hz范围之外的频率数据，或者构造成显著减弱第一和第二NOx传感器数据的在0.3Hz至0.5Hz范围之外的频率数据。
滤出低频率数据，以及可能的滤出高频率数据的操作可使用带通滤波器，或使用高通滤波器和低通滤波器的连续滤波而进行。在可选择的实施例中，例如当高精确度是有利的且可得的计算能力易于获得时，频率数据可通过频率基变换(如傅里叶或快速傅里叶变换)而确定。由此产生的在感兴趣的频率带内的数据峰可用于比较如下所述的滤波数据的操作。
所述技术还包括在第三预定时间段内比较来自第一NOx传感器和第二NOx传感器的滤波数据的操作。滤波数据(或者通过直接滤波，或者通过变换和数据选择，如前所述)在第三预定时间段内确定，并进行比较。比较可为在测试时间内第一NOx传感器读数的平均振幅相对于第二NOx传感器读数的平均振幅。可使用本领域理解的其他振幅比较技术，包括至少比较第一NOx传感器读数的滤波振幅(例如之前滤波数据的低通滤波)和第二NOx传感器读数的滤波振幅，或者比较第一NOx传感器读数的移动平均数和第二NOx传感器读数的移动平均数。在第三预定时间段过程中，继续在不配料尿素下保持SCR催化剂的温度的操作。
所述第三预定时间段可为开环时间段，如30秒。在某些实施例中，所述第三预定时间段可为统计置信时间，或为这样的时间，在该时间内来自第一NOx传感器读数的数据与来自第二NOx传感器读数的数据在时域中重叠至一定程度，使得数据可被认为在相同时间段内覆盖相同的NOx读数。所述统计置信时间可例如通过如下方式经验确定：测试已知传感器以在模拟将由系统内的安装传感器经历的最大操作时滞的条件(例如最低操作流体流量)下匹配，直至确定时间段足够长以使得由第一NOx传感器至第二NOx传感器的流动时滞引入可忽略的误差至比较滤波传感器数据。所述统计置信时间也可通过如下方式确定：模拟所述系统以根据系统的所需置信水平和预估时滞来确定数据应该占用的时间量。
在某些实施例中，所述技术包括确定第一和第二NOx传感器之间的流动时滞，并响应所述流动时滞补偿第一和第二NOx传感器数据的操作。当第一和第二NOx传感器数据可以被可靠地进行补偿以在时域中匹配时，所述第三预定时间段可降低至大于约4秒的任意时间段。流动时滞的确定取决于可得数据的准确度和响应时间，所述可得数据例如流体体积流量、第一和第二NOx传感器之间的系统体积，和/或可用于确定那些参数的其他信息。时滞信息的可用性、准确度和响应时间可由预期特定系统并受益于本文公开内容的本领域技术人员理解。在某些实施例中，第一和第二NOx传感器之间的时滞可仅被部分补偿，并使用4秒至30秒之间的中间第三时间段。所述第三预定时间段也可在技术操作过程中实时计算。
在某些实施例中，所述技术包括响应所述比较为第一NOx传感器和/或为第二NOx传感器提供NOx传感器条件指数的操作。例如，当NOx传感器的值不匹配时，第一或第二NOx传感器可确定为失效，可设定故障，和/或可激活故障指示灯或其他通知。NOx传感器条件指数可为定性的(例如良好、不可信、失效)或定量的(例如基于传感器之间的振幅比例的函数)。设定故障或通知的操作可包括处理，如在设定故障之前增加固定值、在设定故障之前要求多个故障指示，或本领域已知的任何其他故障处理程序。
在某些实施例中，第一NOx传感器响应发动机排出NOx模型而进行诊断，且确定NOx传感器条件指数用于第二NOx传感器。例如，如果响应匹配发动机排出NOx模型的第一NOx传感器而确定第一NOx传感器为良好，则第一和第二NOx传感器之间的任何差异可归因于第二NOx传感器。
在某些实施例中，所述技术包括确定是否内燃机产生大于阈值量的NOx，以及响应发动机产生大于阈值量的NOx的确定，延迟和/或退出在不配料尿素(或其他还原剂)下保持后处理组件的温度达第二预定时间段的操作。延迟或退出停止配料尿素的操作的操作提供了对所述技术对发动机排放的总体影响的控制。在许多情况中，在所述技术过程中的排放需要被包括于发动机的排放认证中。某些实施例包括仅在较低发动机排放水平下进行诊断技术的操作。在某些实施例中，所述技术包括开始如下操作的操作：响应发动机发动事件而在不配料尿素下保持后处理组件的温度达第二预定时间段的操作。
所述技术还包括对来自第一和第二NOx传感器的滤波数据进行数据处理操作的操作。所述数据处理操作包括将数据平方、将幂函数应用至数据、将绝对值应用至数据、将平方根应用至数据，和/或从数据去除相值。
一个实施例的示例性组为一种装置，其包括控制器和构造成功能执行诊断NOx传感器的操作的多个模块。所述装置包括诊断分期模块，所述诊断分期模块保持SCR催化剂中的诊断温度目标达预定时间段。所述装置还包括还原剂配料模块，所述还原剂配料模块提供还原剂配料指令。所述装置还包括还原剂给料器，所述还原剂给料器响应所述还原剂配料指令。所述诊断分期模块还在所述预定时间段结束时，指示还原剂配料模块停止配料还原剂达第二预定时间段，并继续保持诊断温度目标。在所述第二预定时间段结束时，所述诊断分期模块还继续指示还原剂配料模块停止配料还原剂，并保持诊断温度目标达第三预定时间段。所述装置包括SCR诊断模块，在第三预定时间段过程中，所述SCR诊断模块响应来自SCR催化剂的上游的第一NOx传感器和在SCR催化剂下游的第二NOx传感器的数据的比较而提供传感器条件指数。
所述装置的某些示例性和非限制性的实施例在如下进一步描述。一个示例性的装置包括传感器滤波模块，在第三预定时间段过程中，所述传感器滤波模块滤波来自所述第一NOx传感器和第二NOx传感器的每一个的传感器数据。所述滤波包括从传感器滤出至少低频率响应数据。示例性的非限制性的滤波器包括高通滤波器、带通滤波器，和/或连续的低通滤波器和高通滤波器。连续的低通滤波器和高通滤波器可以任何顺序进行。一个示例性的传感器滤波模块还应用从每个传感器显著减弱低于至少0.15Hz的传感器频率数据的滤波器。另一示例性的传感器滤波模块还应用从每个传感器显著减弱在0.2Hz至0.5Hz范围外的传感器频率数据的滤波器。在某些实施例中，所述诊断温度目标包括可忽略的氨储存温度和至少500℃。
一个示例性的装置包括传感器定相模块，所述传感器定相模块在所述传感器滤波模块从每个传感器滤波传感器数据之前，校正所述第一NOx传感器和第二NOx传感器之间的流动时滞。一个示例性的SCR诊断模块还将传感器条件指数提供至诊断输出装置。示例性的诊断装置包括故障指示灯、发动机控制器、变速器控制器、后处理控制器和/或数据链。
尽管本发明在附图和前述描述中进行了详细说明和描述，其被认为是说明性的而不是限制性的，应理解仅仅显示和描述了某些示例性实施例，并希望保护在本发明的精神内的所有改变和修改。在阅读权利要求书时，除非在权利要求书中做出相反的特定描述，当使用诸如“一”、“一种”、“至少一种”或“至少一部分”的词语时，不旨在将权利要求限定为仅一项。除非做出相反的特定描述，当使用表述“至少一部分”和/或“一部分”时，项目可包括项目的一部分和/或整个项目。

Claims (26)

1.一种方法，其包括：
当配料尿素时升高SCR催化剂的温度达预定时间段；
在不配料尿素的同时保持所述SCR催化剂的温度达第二预定时间段；以及
从所述SCR催化剂的上游的第一NOx传感器和所述SCR催化剂的下游的第二NOx传感器滤波出至少低频率数据；
在第三预定时间段内在不配料尿素的情况下比较来自所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器的滤波数据；以及
响应所述比较，为所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器中的至少一个提供NOx传感器条件指数。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应发动机排出NOx模型而诊断所述第一NOx传感器，其中所述提供NOx传感器条件指数是提供给所述第二NOx传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述保持温度包括将温度保持为可忽略的氨储存温度和至少500℃中的一个。
4.根据权利要求1所述的方法：
其中所述第一预定时间段包括约10分钟和氨储存减少时间中的一个；
其中所述第二预定时间段包括如下中的一个：至少1分钟和30秒至2分钟之间的时间；且
其中所述第三预定时间段包括如下中的一个：30秒和统计置信时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其还包括确定发动机是否产生大于阈值量的NOx，并响应发动机产生大于阈值量的NOx而进行如下中的一种：
延迟在不配料尿素下保持所述SCR催化剂的温度达第二预定时间段；以及
退出所述诊断方法。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤波包括选自如下滤波操作的滤波操作：
在所述第一和第二NOx传感器数据上进行高通滤波；
显著减弱在所述第一和第二NOx传感器数据上的低于至少0.15Hz的频率数据；
在所述第一和第二NOx传感器数据上进行带通滤波；和
显著减弱在所述第一和第二NOx传感器数据上的在0.2Hz至0.5Hz范围之外的频率数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括确定所述第一和第二NOx传感器之间的流动时滞，响应所述流动时滞而补偿所述第一和第二NOx传感器数据，且其中所述第三预定时间段包括大于4秒的时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应发动机发动事件或低发动机排出NOx条件而开始在不配料尿素下保持后处理组件的温度达第二预定时间段。
9.根据权利要求1所述的方法，其还包括对第一和第二NOx传感器的滤波数据进行数据处理操作，所述数据处理操作包括选自如下操作的操作：
将数据平方；
将幂函数应用至数据；
将绝对值应用至数据；
将平方根应用至数据；
从数据去除相值；
将数据转化为频域；和
对数据进行快速傅里叶变换。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较包括：
确定来自所述第一NOx传感器的第一平均数据与来自所述第二NOx传感器的第二平均数据之间的差和比例中的一个。
11.一种方法，其包括：
当配料尿素时升高SCR催化剂的温度达预定时间段；
在不配料尿素下保持所述SCR催化剂的温度达第二预定时间段；
在不配料尿素下在第三预定时间段内比较来自第一NOx传感器和第二NOx传感器的数据；以及
响应所述比较，为所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器中的至少一个提供NOx传感器条件指数。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括响应发动机排出NOx模型而诊断所述第一NOx传感器，其中所述提供NOx传感器条件指数是提供给所述第二NOx传感器。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述保持温度包括将温度保持为可忽略的氨气储存温度和至少500℃中的一个。
14.根据权利要求11所述的方法：
其中所述第一预定时间段包括约10分钟和氨气储存还原时间中的一个；
其中所述第二预定时间段包括如下中的一个：至少1分钟和30秒至两分钟之间的时间段；且
其中所述第三预定时间段包括如下中的一个：30秒和统计置信时间。
15.根据权利要求11所述的方法，其还包括确定发动机是否产生大于阈值量的NOx，并响应发动机产生大于阈值量的NOx而进行如下中的一种：
延迟在不配料尿素下保持所述SCR催化剂的温度达第二预定时间段；以及
退出所述诊断方法。
16.根据权利要求11所述的方法，其还包括确定所述第一和第二NOx传感器之间的流动时滞，响应所述流动时滞而补偿所述第一和第二NOx传感器数据，且其中所述第三预定时间段包括大于4秒的时间。
17.根据权利要求11所述的方法，其还包括响应发动机发动事件或低发动机排出NOx条件而开始在不配料尿素下保持后处理组件的温度达第二预定时间段。
18.一种装置，其包括：
诊断分期模块，其构造成保持SCR催化剂中的诊断温度目标达预定时间段；
还原剂配料模块，其构造成提供还原剂配料指令；
还原剂给料器，其响应所述还原剂配料指令；
所述诊断分期模块还构造成在所述预定时间段结束时，指示还原剂配料模块停止配料还原剂达第二预定时间段，并继续保持所述诊断温度目标；
所述诊断分期模块还构造成在所述第二预定时间段结束时，继续指示还原剂配料模块停止配料还原剂，并保持诊断温度目标达第三预定时间段；以及
SCR诊断模块，其构造成在第三预定时间段过程中，响应来自SCR催化剂的上游的第一NOx传感器和在SCR催化剂下游的第二NOx传感器的数据的比较而提供传感器条件指数。
19.根据权利要求18所述的装置，其还包括传感器滤波模块，所述传感器滤波模块构造成在第三预定时间段过程中滤波来自所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器的每一个的传感器数据。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述传感器滤波模块还构造成通过应用选自如下滤波器的滤波器而从每个传感器滤波传感器数据：高通滤波器、带通滤波器、连续的低通滤波器和高通滤波器，以及连续的高通滤波器和低通滤波器。
21.根据权利要求19所述的装置，其中所述传感器滤波模块还构造成应用滤波器，所述滤波器从每个传感器显著减弱低于至少0.15Hz的传感器频率数据。
22.根据权利要求19所述的装置，其中所述传感器滤波模块还构造成应用滤波器，所述滤波器从每个传感器显著减弱在0.2Hz至0.5Hz的范围之外的传感器频率数据。
23.根据权利要求18所述的装置，其中所述诊断温度目标包括可忽略的氨储存温度和至少500℃中的一个。
24.根据权利要求18所述的装置，其还包括传感器定相模块，所述传感器定相模块构造成在所述传感器滤波模块从每个传感器滤波传感器数据之前，校正所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器之间的流动时滞。
25.根据权利要求18所述的装置，其中所述SCR诊断模块还构造成将传感器条件指数提供至诊断输出装置。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述诊断输出装置包括选自如下装置的装置：故障指示灯、发动机控制器、变速器控制器、后处理控制器和数据链。
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