監視用於處理排氣的配料劑源的方法
2023-07-17 19:44:11
專利名稱：監視用於處理排氣的配料劑源的方法
技術領域：
本發明涉及車輛排氣系統，更具體地涉及監視用於處理發動機排氣的配料劑源的方法。
背景技術：
內燃機燃燒空氣和燃料的混合物來產生驅動扭矩。燃燒過程產生的排氣從發動機排出到大氣中。排氣包含氮氧化物(NOx)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)微粒。排氣後處理系統處理排氣，以便在排氣釋放到大氣中之前減少排放物。
在示例性排氣後處理系統中，配料系統將配料劑(例如，尿素)噴射到催化劑上遊的排氣中。排氣和配料劑的混合物在催化劑上方起反應，以降低排放物水平。配料系統包括配料劑源和噴射器。配料劑的噴射量基於排氣中的排放物水平。如果配料劑源是空的或者處於低水平高度，則不足的配料劑噴射到排氣流中，排放物不會降低到希望的水平。
發明內容
因此，本發明提出一種用於車輛的排氣後處理系統，該排氣後處理系統包括配料劑，配料劑從配料劑源有選擇地噴射到排氣中。排氣後處理系統包括確定配料劑源水平高度的第一模塊和確定車輛是否在便於補充配料劑源的方便地點的第二模塊。如果配料劑源的水平高度低於閾值水平高度且車輛在方便地點，則第三模塊有選擇地抑制車輛操作。
在一個特徵中，閾值水平高度對應於空的配料劑源。
在另一個特徵中，通過使所述車輛不能驅動來抑制車輛操作。
在另一個特徵中，通過限制車輛的駕駛性能來抑制車輛操作。
在另一個特徵中，當補充配料劑源以致水平高度提升到高於閾值水平高度時，第三模塊停止抑制車輛操作。
在另一個特徵中，第二模塊監視車輛的燃料水平高度、機油參數和維修保養標誌中的至少一個，以確定車輛是否在方便地點。
在另一個特徵中，排氣後處理系統還包括第四模塊，第四模塊指示配料劑源的水平高度，以警告車輛操作者。
在另一個特徵中，排氣後處理系統還包括第四模塊，第四模塊基於水平高度確定車輛的行程。行程指示在水平高度低於閾值水平高度之前車輛可以行駛的距離。
根據此文提供的說明其它的適用範圍將顯而易見。應理解說明和特殊示例僅用於解釋的目的，而不用於限制本公開文獻的範圍。
根據詳細的說明書和附圖，將更加充分地理解本發明。
圖1是包括根據本發明的排氣後處理系統的示例性車輛系統的功能方框圖； 圖2是闡述由本發明的配料劑監視控制執行的示例性步驟的流程圖； 圖3是闡述由配料劑監視控制執行的示例性步驟的流程圖，以判斷車輛系統是否停在方便地點；和 圖4是闡述執行配料劑監視控制和燃料水平高度監視控制的示例性模塊的功能方框圖。
具體實施例方式下面對優選實施例的描述本質上僅是示例性的，不能用於限制本發明、本發明的應用或使用。為了清楚起見，附圖中使用相同的附圖標記表示相同的元件。正如此文使用的，術語模塊指的是特定用途集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用、專用或成組)和執行一個或多個軟體或固件程序的存儲器、組合邏輯電路、或者提供所述功能的其它合適部件。
現在參考圖1，示意性闡述示例性的車輛系統10。車輛系統10包括發動機系統12、排氣後處理系統14。發動機系統12包括發動機16，發動機16具有汽缸18、進氣歧管20和排氣歧管22。空氣流入進氣歧管，並與燃料混合。空氣和燃料的混合物在汽缸18內燃燒以驅動活塞(未顯示)。儘管描述了單個汽缸18，但應意識到發動機12可以包括額外的汽缸18。例如，可預料到發動機具有2、3、4、5、6、8、10、12和16個汽缸。燃料由燃料源26提供，利用噴射器28噴射到空氣流中。燃料水平高度傳感器30響應於燃料源26中的燃料數量。
排氣通過燃燒過程產生，從汽缸18排出到排氣歧管22中。排氣後處理系統14處理流經排氣歧管的排氣，以便在排氣釋放到大氣中之前減少排放物。排氣後處理系統14包括配料系統32、柴油氧化催化劑(DOC)34、排放物傳感器36和催化劑38，催化劑優選設置為選擇性催化(SCR)催化劑。DOC 34和排氣發生反應，以減少排氣中的排放物水平。排放物傳感器36響應於排氣中的排放物(例如，NOx)水平。還預料到過濾柴油微粒的柴油微粒過濾器(DPF)40可位於催化劑30的下遊，以進一步減少排放物。
配料系統32包括配料劑噴射器42、配料劑存儲罐44和配料劑源傳感器46。配料系統32有選擇地將配料劑(例如，尿素)噴射到排氣流中，以進一步減少排放物。更具體地，基於各種參數確定配料劑的噴射量，例如，通過使用基於模型的方法。排氣傳感器產生的信號提供反饋參數，該反饋參數用於監視計算的配料劑量的精度和/或檢查配料劑屬性是正確的。排氣和配料劑的混合物在催化劑38中發生反應，以進一步減少排氣排放物。
控制模塊50基於本發明的配料劑監視控制調節車輛系統10的操作。更具體地，控制模塊50基於配料劑源傳感器46產生的信號確定配料劑水平高度(DALEVEL)。控制模塊基於配料劑剩餘量計算車輛行程(RANGEDA)。更具體地，RANGEDA指示在全部配料劑消耗完之前剩餘的駕駛距離。RANGEDA顯示在顯示器(未顯示)上，以警告車輛操作者。
如果DALEVEL低於第一預定或低配料劑閾值水平高度(DALOW)，控制模塊50設置低配料劑標誌(FLAGDALOW)(例如，等於1或TRUE)，該低配料劑標誌指示配料劑水平高度低且應該補充。另外，控制模塊50激活指示器52警告車輛操作者配料劑源低且應該補充。指示器52可以是視頻和/或音頻指示，該指示警告車輛操作者注意低狀態。如果DALEVEL低於第二預定或空配料劑閾值水平高度(DAEMPTY)，控制模塊50設置空配料劑標誌(FLAGDAEMPTY)(例如，等於1或TRUE)。而且，控制模塊50激活指示器52指示配料劑源44為空。當補充配料劑源44以及DALEVEL超過DALOW和/或DAEMPTY時，清除FLAGDALOW和/或FLAGDAEMPTY，且還清除指示器52。
當配料劑為空時，配料劑監視控制有選擇地阻止車輛操作。更具體地，如果設置了FLAGDAEMPTY且車輛停在方便地點(例如，可能獲得額外配料劑的地點)，配料劑監視控制通過設置禁用標誌(FLAGDIS)而抑制車輛操作，直到補充配料劑為止。通過使車輛不能驅動(例如，防止發動機發動或起動)，或者通過限制車輛的駕駛性能(例如，跛行回家模式)來阻止車輛操作。如果配料劑監視控制確定車輛位於方便地點，則設置方便地點標誌(FLAGCL)(例如，等於1或TRUE)。方便地點包括但不限於加油站、維修保養車間和/或機油更換車間。
例如，配料劑監視控制監視在車輛停止前和車輛停止後的燃料水平高度。如果燃料水平高度增加，則配料劑監視控制確定車輛停車補給燃料，因而車輛位於可獲得額外配料劑的方便地點(例如，加油站)。類似地，配料劑監視控制監視機油水平高度或者機油參數(例如，諸如阻抗的電特性)，以確定是否發生更換機油。如果是這樣，配料劑監視控制確定車輛停車更換機油，因而車輛位於可獲得額外配料劑的方便地點(例如，機油更換車間)。可選擇地，配料劑監視控制監視存儲器中的車輛維修保養標誌，該維修保養標誌在發生維修保養事件後立刻復位。採用這種方式，配料劑監視控制可以確定車輛何時在維修保養車間，並阻止車輛操作，直到補充配料劑為止。
儘管下面利用加油站情形作為示例進一步詳細描述了配料劑監視控制，但應意識到配料劑監視控制可以監視上述情形中的任一個，以確定車輛是否位於方便地點。
現在參考圖2，詳細描述配料劑監視控制執行的示例性步驟。在步驟200中，控制確定FLAGCL。下面參考圖3進一步詳細描述示例性的FLAGCL確定。在步驟202中，控制監視DALEVEL。控制在步驟204中基於DALEVEL計算並顯示RANGDA。
在步驟206中，控制確定DALEVEL是否小於DALOW。如果DALEVEL不小於DALOW，控制在步驟208中清除所有配料劑相關標誌，且控制結束。如果DALEVEL小於DALOW，控制在步驟210中確定DALEVEL是否小於DAEMPTY。如果DALEVEL不小於DAEMPTY，控制在步驟212中設置FLAGLOW，且控制在步驟214中繼續。如果DALEVEL小於DAEMPTY，控制在步驟216中設置FLAGEMPTY，且控制在步驟218中繼續。
在步驟218中，控制確定是否設置FLAGCL。如果沒有設置FLAGCL，控制在步驟214中繼續。如果設置了FLAGCL，控制在步驟220中設置FLAGDIS。控制在步驟222中抑制車輛操作，在步驟214中繼續。在步驟214中，控制基於配料劑相關標誌顯示配料劑狀態，且控制結束。例如，可以顯示消息「配料劑低」，「配料劑空」或者「由於配料劑空車輛禁用」。
現在參考圖3，詳細描述配料劑監視控制執行的示例性步驟，以判斷車輛是否停在方便地點。在步驟300中，控制判斷是否剛發生發動機起動。如果發生發動機起動，控制在步驟302中繼續。如果未發生發動機起動，控制在步驟304中繼續。
在步驟302中，控制確定FUELLEVEL。在步驟306中，控制確定ΔFUELLEVEL，ΔFUELLEVEL是FUELLEVEL與上次發動機停機事件前瞬間存儲在存儲器中的燃料水平高度的差值。在步驟308中，控制確定ΔFUELLEVEL是否大於閾值差值(ΔTHR)。如果ΔFUELLEVEL大於ΔTHR，控制確定在最近的停車過程中車輛曾補給燃料，然後控制在步驟310中繼續。如果ΔFUELLEVEL不大於ΔTHR，控制確定在最近的停車過程中車輛未補給燃料，然後控制在步驟312中繼續。
在步驟304中，控制持續監視FUELLEVEL。在步驟314中，控制確定FUELLEVEL是否在以大於閾值速度(例如，dFL/dtTHR)的速度(例如，dFL/dt)增加。如果dFL/dt大於dFL/dtTHR，控制確定車輛正在補給燃料，控制在步驟310中繼續。如果dFL/dt不大於dFL/dtTHR，控制確定車輛未在補給燃料，控制在步驟312中繼續。在步驟310中，控制設置FLAGCL。在步驟312中，控制將新的或最近的FUELLEVEL存儲到存儲器中，且控制結束。
儘管上文利用加油站情形作為示例詳細描述了配料劑監視控制，但應意識到配料劑監視控制可以監視其它情形，這些情形包括但不限於維修保養和/或機油更換，以確定車輛是否位於方便地點。例如，配料劑監視控制可以監視存儲於存儲器中的車輛維修標誌，如果一個或多個維修保養相關標誌被設置或復位，則確定車輛在方便地點。可選擇地，配料劑監視控制可以監視機油水平高度或者機油特性。例如，如果機油水平高度(OILLEVEL)增加或者機油參數(OILPAR)(例如，包括但不限於電阻抗)指示剛發生過機油更換，配料劑監視控制確定車輛在方便地點，以補充配料劑。
現在參考圖4，詳細描述執行本發明配料劑監視控制的示例性模塊。示例性模塊包括FLAGDALOW模塊400、FLAGEMPTY模塊402、RANGEDA模塊404、FLAGCL模塊406、顯示模塊408、AND模塊410、指示器模塊412和抑制模塊414。FLAGDALOW模塊400、FLAGEMPTY模塊402、RANGEDA模塊404可以是獨立的模塊，或者是較大模塊416中的子模塊。
FLAGDALOW模塊400基於DALEVEL和DALOW有選擇地設置FLAGDALOW。類似地，FLAGEMPTY模塊402基於DALEVEL和DAEMPTY有選擇地設置FLAGDAEMPTY..。RANGEDA模塊404基於DALEVEL計算RANGDA。FLAGCL模塊406基於FUELLEVEL、OILLEVEL和/或OILPAR有選擇地設置FLAGCL。還預料到基於維修保養標誌或任何其它可以指示車輛位於方便地點的因數有選擇地設置FLAGCL。顯示模塊408以圖形顯示RANGDA，以警告車輛操作者在配料劑源為空或者低於希望水平高度之前車輛可以行駛的剩餘距離。
AND模塊410基於FLAGEMPTY和FLAGCL產生信號。例如，如果設置了FLAGEMPTY和FLAGCL(例如，等於1)，AND模塊410輸出指示配料劑為空且車輛位於方便地點的信號。指示器模塊412基於FLAGEMPTY或FLAGDALOW產生指示信號(例如，音頻和/或視頻)，以警告車輛操作者注意配料劑源的狀態。抑制模塊414基於AND模塊410的輸出有選擇地禁止或者限制車輛操作。更具體地，抑制模塊414產生控制信號，該信號控制車輛處於跛行回家模式或者禁止車輛操作，直到重新補充配料劑源為止。
根據上文的描述，熟悉本技術領域的人員現在意識到本發明的寬泛教導能以多種方式實現。因而，儘管結合本發明的特殊示例描述了本發明，但是本發明的真實範圍不應被限制，因為在研究附圖、說明書和下面的權利要求書之後其它修改對熟練的從業者而言是顯而易見的。
權利要求
1.一種用於車輛的排氣後處理系統，包括配料劑，配料劑從配料劑源有選擇地噴射到排氣中，所述排氣後處理系統包括第一模塊，其確定配料劑源的水平高度；第二模塊，其確定所述車輛是否在便於補充所述配料劑源的方便地點；和第三模塊，如果所述配料劑源的所述水平高度低於閾值水平高度且所述車輛在所述方便地點，第三模塊有選擇地抑制車輛操作。
2.如權利要求1所述的排氣後處理系統，其特徵在於，所述閾值水平高度對應於空的配料劑源。
3.如權利要求1所述的排氣後處理系統，其特徵在於，通過使所述車輛不能驅動來抑制所述車輛操作。
4.如權利要求1所述的排氣後處理系統，其特徵在於，通過限制所述車輛的駕駛性能來抑制所述車輛操作。
5.如權利要求1所述的排氣後處理系統，其特徵在於，當補充所述配料劑源以致所述水平高度提升到高於所述閾值水平高度時，所述第三模塊停止抑制車輛操作。
6.如權利要求1所述的排氣後處理系統，其特徵在於，所述第二模塊監視所述車輛的燃料水平高度、機油參數和維修保養標誌中的至少一個，以確定所述車輛是否在所述方便地點。
7.如權利要求1所述的排氣後處理系統，還包括第四模塊，第四模塊指示所述配料劑源的所述水平高度，以警告車輛操作者。
8.如權利要求1所述的排氣後處理系統，還包括第四模塊，第四模塊基於所述水平高度確定所述車輛的行程，其中所述行程指示在所述水平高度低於所述閾值水平高度之前所述車輛可以行駛的距離。
9.一種監視車輛排氣後處理系統中的配料劑的方法，包括確定配料劑源的水平高度；確定所述車輛是否在便於補充所述配料劑源的方便地點；和如果所述配料劑源的所述水平高度低於閾值水平高度且所述車輛在所述方便地點，則有選擇地抑制車輛操作。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述閾值水平高度對應於空的配料劑源。
11.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，通過使所述車輛不能驅動來抑制所述車輛操作。
12.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，通過限制所述車輛的駕駛性能來抑制所述車輛操作。
13.如權利要求9所述的方法，還包括當補充所述配料劑源以致所述水平高度提升到高於所述閾值水平高度時，停止抑制所述車輛操作。
14.如權利要求9所述的方法，還包括，監視所述車輛的燃料水平高度、機油參數和維修保養標誌中的至少一個，以確定所述車輛是否在所述方便地點。
15.如權利要求9所述的方法，還包括第四模塊，第四模塊指示所述配料劑源的所述水平高度，以警告車輛操作者。
16.如權利要求9所述的方法，還包括第四模塊，第四模塊基於所述水平高度確定所述車輛的行程，其中所述行程指示在所述水平高度低於所述閾值水平高度之前所述車輛可以行駛的距離。
17.一種車輛，其由內燃機提供動力，內燃機產生排氣，所述車輛包括配料劑源，其存儲有選擇地噴射到所述排氣中的配料劑；和控制模塊，其確定所述配料劑源的水平高度，確定所述車輛是否在便於補充所述配料劑源的方便地點，以及如果所述配料劑源的所述水平高度低於閾值水平高度且所述車輛在所述方便地點，則有選擇地抑制車輛操作。
18.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，所述閾值水平高度對應於空的配料劑源。
19.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，通過使所述車輛不能驅動來抑制所述車輛操作。
20.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，通過限制所述車輛的駕駛性能來抑制所述車輛操作。
21.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，當補充所述配料劑源以致所述水平高度提升到高於所述閾值水平高度時，所述控制模塊停止抑制車輛操作。
22.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，所述控制模塊監視所述車輛的燃料水平高度、機油參數和維修保養標誌中的至少一個，以確定所述車輛是否在所述方便地點。
23.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，所述控制模塊指示所述配料劑源的所述水平高度，以警告車輛操作者。
24.如權利要求17所述的車輛，其特徵在於，所述控制模塊基於所述水平高度確定所述車輛的行程，其中所述行程指示在所述水平高度低於所述閾值水平高度之前所述車輛可以行駛的距離。
全文摘要
一種用於車輛的排氣後處理系統包括配料劑，配料劑從配料劑源有選擇地噴射到排氣中，所述排氣後處理系統包括確定配料劑源水平高度的第一模塊和確定車輛是否在便於補充配料劑源的方便地點的第二模塊。如果配料劑源的水平高度低於閾值水平高度且車輛在方便地點，則第三模塊有選擇地抑制車輛操作。
文檔編號B60K13/04GK101082297SQ20071010819
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月30日 優先權日2006年5月30日
發明者B·D·亨德裡克森 申請人:通用汽車環球科技運作公司