СПОСОБ РАБОТЫ ВЫХЛОПНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ВЫХЛОПНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD OF OPERATION OF EXHAUST SYSTEM (EMBODIMENTS) AND EXHAUST SYSTEM OF VEHICLE

Уровень техники
Выхлопные системы двигателей могут использовать впрыск различных восстановителей, способствующих реагированию различных выбросов, содержащихся в выхлопе. В соответствии с одним из примеров такой восстановитель может содержать жидкость для очистки дизельных выхлопных газов (ЖОДВГ)ЖОДВГ, которая может содержать химический реагент на основе мочевины используемый в реакции избирательного каталитического восстановления для сокращения выбросов окислов азота в составе выхлопа дизельного двигателя. Для хранения ЖОДВГ может быть предусмотрен резервуар, например, бак, установленный на транспортном средстве.
ЖОДВГ может содержать смесь восстановителя, например, мочевины, и воды. Для обеспечения возможности эффективного сокращения выбросов концентрация восстановителя в баке и, следовательно, концентрация восстановителя, впрыскиваемого в выхлопную систему, должна быть известна. В соответствии с требованиями государственных стандартов дизельные транспортные средства должны быть оборудованы датчиком для измерения концентрации ЖОДВГ.
Однако в случае замерзания и последующего оттаивания ЖОДВГ происходит стратификация жидкости, приводящая к возникновению в жидкости, содержащейся в баке, нескольких разных значений концентрации. Как правило, восстановитель тяжелее воды и, следовательно, его концентрация на дне бака выше, чем в верхней части бака. Это может привести к снижению точности показаний датчика концентрации, так как датчик измеряет локальную концентрацию, а такая локальная концентрация может не совпадать с объемной концентрацией жидкости. Показания датчика концентрации остаются недостоверными вплоть до тщательного перемешивания жидкости.
Из уровня техники, в частности, из публикации US 2014/050642 А1, опубл. 20.02.2014, известен ближайший аналог заявленного способа. Известный способ работы выхлопной системы включает в себя корректировку впрыска восстановителя в зависимости от концентрации восстановителя. В указанном способе значение концентрации восстановителя определяют в соответствии с показаниями датчика концентрации и движением транспортного средства.
Раскрытие изобретения
С учетом вышеуказанных проблем и недостатков авторы настоящего изобретения разработали способы и системы для по меньшей мере частичного их устранения. В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения предлагается способ работы выхлопной системы, включающий в себя корректировку впрыска восстановителя в зависимости от концентрации восстановителя, причем концентрацию восстановителя определяют на основе показаний датчика концентрации и движения транспортного средства. В случае замерзания восстановителя возможна стратификация восстановителя, приводящая к нарушению точности показаний датчика концентрации. Движение транспортного средства может вызвать перемешивание восстановителя, тем самым обеспечивая точность показаний датчика концентрации, которые в таком случае могут быть использованы для корректировки впрыска восстановителя.
В соответствии с другим примером осуществления изобретения предлагается способ работы выхлопной системы, включающий в себя отображение значения концентрации восстановителя, заключенного внутри бака восстановителя, в соответствии с показаниями датчика концентрации, соединенного с баком восстановителя, в случае констатации совпадения локальной концентрации восстановителя в месте расположения датчика концентрации с объемной концентрацией восстановителя, заключенного внутри бака восстановителя, в пределах порогового отклонения и корректировку профиля впрыска восстановителя в соответствии с отображенной концентрацией восстановителя. В случае стратификации восстановителя, например, после события замерзания-оттаивания, локальная концентрация в месте расположения датчика концентрации может не отражать объемную концентрацию жидкости. В случае констатации совпадения локальной концентрации с объемной концентрацией в пределах порогового отклонения точные измерения концентрации восстановителя могут быть произведены при помощи единственного датчика. Таким образом обеспечивают возможность эффективного сокращения выбросов транспортного средства.
В соответствии с другим примером осуществления изобретения предлагается выхлопная система транспортного средства, содержащая бак ЖОДВГ, выполненный с возможностью хранения в нем ЖОДВГ, датчик концентрации ЖОДВГ, соединенный с баком ЖОДВГ, и контроллер, управляемый инструкциями, сохраненными в энергонезависимой памяти, которые, будучи исполнены, обеспечивают выполнение контроллером следующих операций: прием результата недавнего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ, определение вероятности возникновения события замерзания-оттаивания ЖОДВГ после недавнего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ, установление порога перемешивания в соответствии с вероятностью события замерзания-оттаивания ЖОДВГ, определение начального состояния датчика концентрации в соответствии с условиями работы транспортного средства, отображение значения концентрации ЖОДВГ в соответствии с показаниями датчика концентрации ЖОДВГ, если начальное состояние датчика концентрации превосходит порог перемешивания, и корректировка профиля впрыска восстановителя в соответствии с отображенным значением концентрации восстановителя. Начальное состояние датчика концентрации может быть определено на основе условий работы транспортного средства, например, его скорости и/или ускорения, определяющих относительное количество движения транспортного средства и, таким образом, позволяющих оценить количество движения объема жидкости. Таким образом, может быть получена точная численная оценка концентрации ЖОДВГ после события замерзания-оттаивания, что позволяет обеспечить смешивание точно определенного количества ЖОДВГ с выхлопными газами, тем самым обеспечивая сокращение выбросов транспортного средства.
Вышеуказанные преимущества и другие преимущества и характеристики настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего подробного описания осуществления изобретения, рассмотренного отдельно или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное раскрытие изобретения представлено для описания в упрощенной форме некоторых из концепций, более подробно описанных в нижеследующем описании осуществления изобретения. Оно не предназначено для определения ключевых или существенных характеристик настоящего изобретения, объем которого определен исключительно пунктами формулы изобретения, приведенными после подробного описания его осуществления. Кроме того, настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, обеспечивающими устранение недостатков, указанных выше или в любой другой части настоящего описания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая пример системы транспортного средства.
На фиг. 2А представлена схема, иллюстрирующая бак ЖОДВГ, установленный под углом 17°.
На фиг. 2В представлена схема, иллюстрирующая бак ЖОДВГ, установленный под углом 4,3°.
На фиг. 3 представлен пример временной зависимости распределения выхлопной жидкости дизельного двигателя в баке ЖОДВГ.
На фиг. 4 представлен пример временной зависимости перемешивания выхлопной жидкости дизельного двигателя в баке ЖОДВГ.
На фиг. 5 представлена блок-схема примера способа для определения достоверности показаний датчика концентрации ЖОДВГ.
Осуществление изобретения
Настоящее подробное описание касается систем и способов работы выхлопной системы. В частности, настоящее описание касается систем и способов для определения достоверности показаний датчика концентрации ЖОДВГ. Выхлопная система может быть предусмотрена в составе дизельного транспортного средства, например, транспортного средства, схематически представленного на фиг. 1. ЖОДВГ может содержаться в баке, например, в баке, представленном на фиг. 2А и 2В. Концентрация восстановителя в ЖОДВГ может быть измерена предусмотренным для этого специальным датчиком. В случае прохождения ЖОДВГ через цикл замерзания и оттаивания происходит стратификация жидкости, причем слои с более высокой концентрацией оседают на дно бака. Таким образом, результаты измерения концентрации жидкости датчиком зависят от местоположения датчика и ориентации бака, как показано на фиг. 3. Только тщательное перемешивание жидкости обеспечивает соответствие локальной концентрации в месте расположения датчика средней по объему концентрации, как показано на фиг. 4. Для обеспечения достоверного отображения концентрации ЖОДВГ может быть применен способ, определяющий наличие или отсутствие достаточного перемешивания такой жидкости, например, способ, представленный на фиг. 5.
На фиг. 1 схематически представлен пример системы транспортного средства, обозначенного в целом ссылочным номером 100. Транспортное средство 100 может содержать шасси 102, ось 140 с колесами 106, двигатель 108 и систему 14 управления. Хотя на фиг. 1 представлена одна ось и один набор колес, транспортное средство 100 может содержать несколько осей и несколько наборов колес. В соответствии с одним из примеров осуществления двигатель 108 может представлять собой дизельный двигатель. Кроме того, транспортное средство 100 может содержать трансмиссию, кабину и другие компоненты, хотя они и не представлены на чертеже.
2
Представленная на чертеже система 14 управления принимает информацию от нескольких датчиков 16 (различные примеры которых представлены в настоящем описании) и передает сигналу управления нескольким приводам 18 (различные примеры которых представлены в настоящем описании). В соответствии с одним из примеров в число датчиков 16 могут входить газоанализаторы, например, датчики содержания окислов азота (NOx), кислорода (O), а также различные другие датчики, подсоединенные к выхлопной системе двигателя. Другие датчики, например, датчики давления и температуры, могут быть подсоединены к различным элементам транспортного средства. В соответствии с другим примером в число приводов могут входить топливные инжекторы (не представлены), инжекторы восстановителя, линейные подогреватели восстановителя и различные другие элементы, представленные в настоящем описании. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Такой контроллер может принимать от различных датчиков входящие данные, обрабатывать входящие данные и приводить в действие приводы в зависимости от обработанных входящих данных в соответствии с инструкциями или кодом, запрограммированным или закодированным в нем и соответствующим одной или нескольким процедурам. В соответствии с одним из примеров осуществления контроллер может представлять собой микрокомпьютер, содержащий модуль микропроцессора, порты ввода/вывода, электронные средства хранения исполняемых программ и калибровочных значений, оперативную память, энергонезависимую память и шину передачи данных.
Транспортное средство 100 может дополнительно содержать выхлопную систему 202. Выхлопная система может содержать выхлопной тракт 204, ведущий к одним или нескольким средствам снижения токсичности выхлопа (например, модулям 216, 218 и 220), а также к системе подачи и хранения восстановителя, например, системе 222 ЖОДВГ. Некоторые части выхлопной системы, например, тракт 204, могут быть соединены с выхлопным коллектором двигателя для обеспечения подачи выхлопных газов из выхлопного коллектора в тракт 204.
Средства снижения токсичности выхлопа могут быть расположены вдоль выхлопного тракта 204 в различном порядке и/или в различных сочетаниях. Например, после дизельного катализатора 216 окисления (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) может быть расположен катализатор 218 выборочного каталитического восстановления (Selective Catalytic Reduction, SCR). После катализатора 218 SCR может быть установлен сажевый фильтр 220 дизельного двигателя (Diesel Particulate Filter, DPF). Следует понимать, что средства снижения токсичности выхлопа выхлопной системы 202, представленные на фиг. 1, приведены исключительно в качестве примера. Так, система 202 может содержать только катализатор SCR, после которого установлен фильтр DPF. В соответствии с другим примером осуществления система 202 может содержать только катализатор SCR. В соответствии с другим примером осуществления фильтр DPF может быть расположен перед катализатором SCR или же, например, может быть использован комбинированный катализатор DPF/SCR.
Выхлопная система 202 может дополнительно содержать систему подачи и/или хранения восстановителя, например, систему 222 ЖОДВГ. Как отмечено в настоящем описании, ЖОДВГ может представлять собой жидкий восстановитель, например, мочевину, заключенный внутри резервуара, например, бака. В соответствии с одним из примеров осуществления система 222 ЖОДВГ может содержать бак 212 ЖОДВГ для хранения ЖОДВГ на борту транспортного средства и канал 224 подачи ЖОДВГ, соединяющий бак 212 ЖОДВГ с выхлопным трактом 204 через инжектор, установленный на катализаторе 218 SCR или перед ним. Бак 212 ЖОДВГ может иметь различные формы и может содержать наливную горловину 213 с соответствующей крышкой и/или дверцей, предусмотренной в корпусе транспортного средства. Наливная горловина 213 может быть выполнена с возможностью ввода в нее заправочного сопла для долива ЖОДВГ. Транспортное средство 100 может также содержать топливный бак 214, который может быть расположен вблизи бака 212 ЖОДВГ.
Система 222 ЖОДВГ также может содержать установленный в канале 224 инжектор 226 ЖОДВГ, впрыскивающий ЖОДВГ в выхлопной тракт перед катализатором SCR. Инжектор 226 ЖОДВГ может быть использован для регулирования временем и объемом впрыска ЖОДВГ при посредстве системы 14 управления. Система 222 ЖОДВГ может дополнительно содержать насос 228 ЖОДВГ. Насос 228 ЖОДВГ может быть использован для подачи ЖОДВГ под давлением в канал 224. Система 222 ЖОДВГ может дополнительно содержать линейный подогреватель 232 ЖОДВГ, подогревающий канал 224 ЖОДВГ. Например, в условиях низкой температуры линейный подогреватель ЖОДВГ может подогревать ЖОДВГ перед ее поступлением в насос ЖОДВГ для поддержания вязкости ЖОДВГ.
Подогреватель может представлять собой резистивный подогреватель или быть выполнен в соответствии с разнообразными другими конфигурациями. Подогреватель может быть соединен с источником 234 питания, например, представляющим собой систему батарей, а также может быть выполнен с возможностью включения и управления, например, при помощи одного или нескольких выключателей при посредстве системы 14 управления.
На фиг. 2А и 2В схематически представлен бак 212 ЖОДВГ, содержащий наливную горловину 213. Бак 212 ЖОДВГ содержит датчик 240 концентрации и уровня мочевины (Urea Concentration And Level Sensor, UCLS) и датчик 245 температуры восстановителя. Датчик 245 температуры восстановителя представлен отдельно от датчика 240 UCLS, хотя в некоторых конфигурациях оба датчика могут быть установлены в одном и том же корпусе. В данной конфигурации датчики установлены внутри бака, хотя в некоторых примерах осуществления один или несколько датчиков могут быть присоединены к выводным средствам (например, насосу 228) и/или выводному каналу (например, каналу 224 подачи ЖОДВГ). Датчики концентрации необходимы для обеспечения возможности подачи мочевины в концентрации, наиболее эффективной для восстановления компонентов выхлопа (например, соответствующей 32,5% содержанию мочевины).
Как показано на фиг. 2А, датчик 240 UCLS и датчик 245 температуры могут отражать свойства ЖОДВГ 250, заключенной внутри бака 212 ЖОДВГ. Однако после замерзания и оттаивания возможна стратификация ЖОДВГ 250 с возникновением внутри бака 212 ЖОДВГ колебаний концентрации. Например, на чертеже представлен случай стратификации ЖОДВГ 250 с образованием слоя 251 высокой концентрации, слоя 252 умеренной концентрации и слоя 253 низкой концентрации. Хотя на иллюстрации представлены отдельные слои, градиент концентрации, возникающий после прохождения цикла замерзания и оттаивания может быть непрерывным.
Таким образом, измеренное значение концентрации ЖОДВГ 250 может зависеть от положения датчика 240 UCLS. Как показано на фиг. 2А, датчик 240 UCLS расположен в пределах слоя 252 умеренной концентрации. Однако датчик 240а UCLS расположен в пределах слоя 253 низкой концентрации. Таким образом, результат измерения концентрации датчиком 240 UCLS будет отличен от результата измерения концентрации датчиком 240а UCLS. В зависимости от степени стратификации ЖОДВГ 250 ошибочными могут быть результаты измерения концентрации ЖОДВГ 250 датчиками, установленными в обоих положениях, так как каждый из датчиков измеряет локальную концентрацию, а не объемную концентрацию жидкости.
Кроме того, в случае стратификации результаты измерения концентрации ЖОДВГ 250 могут зависеть от угла наклона бака 212. Например, на фиг. 2А бак 212 ЖОДВГ наклонен под углом 17°, а на фиг. 2 В бак 212 ЖОДВГ наклонен под углом 4,3°. В конфигурации, представленной на фиг. 2В, присутствует стратификация жидкости 250а ЖОДВГ на слой 251а высокой концентрации, слой 252а умеренной концентрации и слой 253а низкой концентрации. Каждый из слове содержит то же количество жидкости, что и соответствующий ему слой по фиг. 2А, однако в связи с наклоном бака ЖОДВГ распределение слоев внутри бака и относительно датчиков 240 и 240а UCLS отлично. В конфигурации, представленной на фиг. 2В, датчик 240 UCLS расположен в пределах слоя 251а низкой концентрации, а датчик 240а UCLS расположен в пределах слоя 252а умеренной концентрации.
На фиг. 3 представлен пример графиков 300 зависимости распределения ЖОДВГ в баке ЖОДВГ от времени. В число графиков 300 входит график 310, отражающий зависимость состояния ЖОДВГ в баке ЖОДВГ от времени. Кроме того, в число графиков 300 входит график 320, отражающий зависимость угла наклона бака ЖОДВГ от времени. Кроме того, в число графиков 300 входит график 330, отражающий зависимость измеренной концентрации ЖОДВГ от времени. Линия 335 соответствует реальной объемной концентрации ЖОДВГ в баке. Графики 300 временной зависимости описаны ниже в применении к описанной системе и со ссылками на фиг. 1 и 2А-2В, в частности, в применении к баку 212 ЖОДВГ, причем для измерения концентрации ЖОДВГ используют датчик 240 UCLS.
0
1
2
В момент t ЖОДВГ находится в замерзшем состоянии, причем бак ЖОДВГ расположен под углом наклона бака, равным 8,6°. В момент t ЖОДВГ переходит в оттаявшее состояние, причем угол наклона бака остается прежним. В момент t производят измерение концентрации ЖОДВГ при сохранении угла наклона бака равным 8,6°. В соответствии с результатом измерения локальная концентрация мочевины в жидкости ЖОДВГ в месте расположения датчика UCLS составляет ~38%, что выше, чем реальная объемная концентрация жидкости, равная ~32,5% и представленная линией 335.
3
4
5
6
В момент t угол наклона бака уменьшают до 4,3°. Это приводит к увеличению локальной концентрации жидкости мочевины в жидкости ЖОДВГ в месте расположения датчика UCLS в связи с перераспределением слоя высокой концентрации. В момент t угол наклона бака уменьшают до 0,7°. Это приводит к дальнейшему увеличению локальной концентрации жидкости мочевины в жидкости ЖОДВГ в месте расположения датчика UCLS. В момент t угол наклона бака увеличивают до 17°. Это приводит к уменьшению локальной концентрации жидкости мочевины в жидкости ЖОДВГ в месте расположения датчика UCLS до уровня, меньшего объемной концентрации жидкости, так как датчик UCLS приходит в соприкосновение со слоем более низкой концентрации жидкости ЖОДВГ. В момент t угол наклона бака уменьшают до 4,3°. Это приводит к увеличению локальной концентрации жидкости мочевины в жидкости ЖОДВГ в месте расположения датчика UCLS до уровня, большего объемной концентрации жидкости, в связи с перераспределением слоя высокой концентрации внутри бака. Хотя в течение цикла замерзания-оттаивания возможна некоторая диффузия мочевины, стратификация ЖОДВГ продолжает существовать до тех пор, пока жидкость ЖОДВГ не будет тщательно перемешана.
На фиг. 4 представлен пример графиков 400 зависимости перемешивания ЖОДВГ в баке ЖОДВГ от времени. В число графиков 400 входит график 400, отражающий зависимость состояния ЖОДВГ в баке ЖОДВГ от времени. Кроме того, в число графиков 400 входит график 420, отражающий зависимость угла наклона бака ЖОДВГ от времени. Кроме того, в число графиков 400 входит график 430, отражающий зависимость измеренной концентрации ЖОДВГ от времени. Линия 435 соответствует реальной объемной концентрации ЖОДВГ в баке. Кроме того, в число графиков 400 входит график 440, отражающий наличие или отсутствие встряхивания бака с течением времени. Графики 400 временной зависимости описаны ниже в применении к описанной системе и со ссылками на фиг. 1 и 2А-2В, в частности, в применении к баку 212 ЖОДВГ, причем для измерения концентрации ЖОДВГ используют датчик 240 UCLS.
0
1
2
В момент t ЖОДВГ находится в замерзшем состоянии, как видно из графика 410, причем бак ЖОДВГ расположен с углом наклона бака, равным 4,3°, как видно из графика 420. В момент t ЖОДВГ переходит в оттаявшее состояние, причем угол наклона бака остается прежним. В момент t производят измерение концентрации ЖОДВГ при сохранении угла наклона бака равным 4,3°. В соответствии с результатом измерения локальная концентрация мочевины в жидкости ЖОДВГ в месте расположения датчика UCLS приблизительно на 10% выше, чем реальная объемная концентрация жидкости, равная ~32,5% и представленная линией 335.
3
4
4
2
4
5
5
6
6
4
6
Между моментом t и моментом t бак встряхивают, как видно из графика 440. Измеренное значение концентрации падает в связи с перемешиванием ЖОДВГ и частичным растворением восстановителя. После момента t измеренное значение концентрации меньше значения концентрации, измеренного в момент t (до встряхивания бака), что говорит о том, что произошло некоторое перемешивание ЖОДВГ, хотя такое измеренное значение, соответствующее локальной концентрации, по-прежнему превышает объемную концентрацию жидкости. Между моментом t и моментом t происходит небольшое увеличение измеренного значения концентрации восстановителя, так как мочевина, подвергнутая встряхиванию, но не растворенная, оседает на дно бака. Между моментом t и моментом t бак снова встряхивают. Измеренное значение концентрации падает в связи с перемешиванием ЖОДВГ и дальнейшим растворением мочевины. После момента t измеренное значение концентрации меньше значения концентрации, измеренного в момент t, что говорит о том, что произошло дальнейшее перемешивание ЖОДВГ. На данном этапе измеренное значение концентрации близко к реальной объемной концентрации, равной ~32,5% и представленной линией 335. После момента t возможны небольшие колебания измеренного значения концентрации, хотя отклонения измеренного значения концентрации от объемной концентрации жидкости остаются в пределах порогового значения.
На фиг. 5 представлена блок-схема примера способа 500 верхнего уровня для определения достоверности показаний датчика концентрации ЖОДВГ. Способ 500 описан ниже в применении к описанной системе и со ссылками на фиг. 1 и 2А-2В, но следует понимать, что сходные способы могут быть применены и к другим системам без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Способ 500 может быть исполнен системой 14 управления и может быть сохранен в энергонезависимой памяти контроллера 12.
Исполнение способа 500 может быть начато на этапе 510. На этапе 510 способа 500 может быть предусмотрена проверка условий работы. Условия работы могут быть измерены, оценены и/или выведены. В частности, в число условий работы могут входить параметры состояния транспортного средства, например, скорость транспортного средства, ускорение транспортного средства и т.д.; параметры состояния двигателя, например, скорость вращения двигателя, нагрузка на двигатель и т.д.; а также параметры состояния окружающей среды, например, температура окружающей среды, барометрическое давление и т.д.
На следующем этапе 520 способа 500 может быть предусмотрено определение вероятности недавнего события замерзания ЖОДВГ. Определение вероятности недавнего события замерзания ЖОДВГ может включать в себя определение времени предыдущего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ датчиком UCLS и может дополнительно включать в себя получение доступа к данным о температуре окружающей среды и/или температуре бака ЖОДВГ между временем предыдущего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ и настоящим временем. Значения температуры бака ЖОДВГ могут быть записаны и сохранены в контроллере 12 в течение периодов работающего состояния транспортного средства. Значения температуры окружающей среды также могут быть записаны и сохранены в контроллере 12 в течение периодов работающего состояния транспортного средства, а также могут быть получены от северов метеорологических данных для периодов, в течение которых транспортное средство находится в неработающем состоянии. Например, если транспортное средство находилось в неработающем состоянии после предыдущего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ, профиль температуры окружающей среды для периода неработающего состояния транспортного средства может быть получен из внешней компьютерной системы, например, сетевой или облачной компьютерной системы, через беспроводное соединение, которое может представлять собой, например, соединение Wi-Fi, соединение Bluetooth, соединение сотовой связи какого-либо типа или соединение, установленное в соответствии с некоторым протоколом беспроводной передачи данных. Профили температуры окружающей среды и температуры бака ЖОДВГ для периодов работающего состояния транспортного средства могут быть получены от контроллера. Также могут быть получены другие параметры, которые могут повлиять на температуру плавления жидкости ЖОДВГ, например, барометрическое давление. С учетом полученных температурных профилей может быть оценена вероятность недавнего события замерзания ЖОДВГ. Может быть предусмотрено динамическое обновление вероятности недавнего события замерзания ЖОДВГ в течение всего времени работы транспортного средства.
На следующем этапе 503 способа 500 может быть предусмотрено установление порога перемешивания на основе вероятности недавнего события замерзания ЖОДВГ. Порог перемешивания может представлять собой количественное значение перемешивания жидкости ЖОДВГ, необходимого для обеспечения достоверности измерений концентрации мочевины датчиком UCLS. В связи с этим такое пороговое значение может быть обратно пропорционально температуре окружающей среды и/или температуре бака ЖОДВГ. Другими словами, при температуре окружающей среды, превышающей температуру плавления жидкости ЖОДВГ на пороговую величину, что указывает на низкую вероятность недавнего события замерзания, может быть установлен более низкий порог перемешивания, а при температуре окружающей среды, более близкой к температуре плавления жидкости ЖОДВГ, может быть установлен более высокий порог перемешивания. Порог перемешивания может быть установлен после включения транспортного средства в работающее состояние с учетом вероятности и степени стратификации. В случае возникновения дополнительного события замерзания-оттаивания жидкости ЖОДВГ в работающем состоянии транспортного средства значение порога перемешивания может быть обновлено в соответствии со вновь определенными условиями.
На следующем этапе 540 способа 500 может быть предусмотрено определение начального состояния датчика концентрации в соответствии с условиями работы. Начальное состояние датчика концентрации может быть определено, например, на основе скорости и ускорения транспортного средства. В соответствии с одним из примеров осуществления может быть вычислена следующая положительно определенная функция:
а
где  и b - постоянные, V - скорость транспортного средства, a t - время. Интегрирование данной функции может быть начато с момента подтверждения оттаивания определенной части жидкости ЖОДВГ из суммарного количества восстановителя, заключенного в баке. Этот момент может быть определен с использованием модели температуры восстановителя (на основе температуры восстановителя и других параметров состояния транспортного средства) и/или как момент, начиная с которого показания датчика концентрации соответствуют незамерзшему состоянию (восстановитель в локальной области, расположенной вблизи датчика концентрации, заведомо находится в жидком состоянии, если датчик измеряет скорость звука).
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления начальное состояние датчика концентрации может быть определено на основе других характеристик. Например, на основе показаний акселерометров транспортного средства и/или данных о скорости транспортного средства может быть определен профиль ускорения/замедления транспортного средства. На основе данных о скорости транспортного средства может быть определен скоростной профиль транспортного средства. Может быть определена зависимость скорости от времени с вычислением длительности периодов сохранения транспортным средством определенной скорости. Абсолютное значение ускорения транспортного средства может быть проинтегрировано по времени. Например, ускорение транспортного средства может быть проинтегрировано, начиная с момента включения транспортного средства в работающее состояние, например, соответствующего моменту поворота ключа зажигания, или начиная с события оттаивания ЖОДВГ.
На следующем этапе 550 способа 500 может быть предусмотрена проверка превышения начальным состоянием датчика концентрации порога перемешивания. В случае превышения начальным состоянием датчика концентрации порога перемешивания способ 500 может перейти к этапу 555. На этапе 555 способа 500 может быть предусмотрено отображение концентрации ЖОДВГ на основе показаний датчика концентрации ЖОДВГ. На следующем этапе 557 способа 500 может быть предусмотрена корректировка впрыска восстановителя на основе отображенного значения концентрации ЖОДВГ. Затем исполнение способа 500 может быть завершено.
Если начальное состояние датчика концентрации не превышает порога перемешивания, способ 500 может перейти к этапу 560. На этапе 560 способа 500 может быть предусмотрена констатация недостоверности показаний датчика концентрации ЖОДВГ и может быть дополнительно предусмотрено введение задержки отображения концентрации ЖОДВГ на основе показаний датчика концентрации ЖОДВГ.
На следующем этапе 570 способа 500 может быть предусмотрена проверка реалистичности показаний датчика концентрации ЖОДВГ. Например, способ 500 может включать в себя проверку соответствия локальной концентрации ЖОДВГ, измеренной датчиком концентрации, пределам стратификации для известной объемной концентрации ЖОДВГ. Ожидаемое изменение концентрации в связи со стратификацией имеет определенные пределы. Например, если максимальное изменение концентрации, вызванное стратификацией, составляет +/- 20% для объемной концентрации, равной 32,5%, то измеренное значение, равное 0%, выходит за пределы стратификации. Это может указывать на непредусмотренное заполнение бака ЖОДВГ дизельным топливом, концентрация которого существенно отлична от концентрации ЖОДВГ. Выявление наличия дизельного топлива в баке ЖОДВГ может обеспечить предотвращение ненамеренного впрыска топлива в горячий выхлопной тракт.
Если показания датчика концентрации ЖОДВГ нереалистичны, способ 500 может перейти к этапу 575. На этапе 575 способа 500 может быть предусмотрена отмена впрыска ЖОДВГ в выхлопной тракт, а также может быть дополнительно предусмотрена констатация потери качества жидкости ЖОДВГ. Действия, предпринимаемые на этапе 575, могут в частности включать в себя полное прекращение впрыска жидкости ЖОДВГ в выхлопной тракт на все время действия условий работы двигателя, которые в ином случае подразумевали бы впрыск жидкости ЖОДВГ. Например, в условиях отсутствия потери качества впрыск жидкости ЖОДВГ могут производить с определенной частотой в зависимости от условий работы, например, температуры выхлопа, а при той же температуре выхлопа, но в случае выявления и констатации потери качества жидкости ЖОДВГ впрыск жидкости ЖОДВГ не производят. В случае констатации потери качества жидкости ЖОДВГ также могут быть дополнительно предприняты другие действия, например, корректировка предельной нагрузки на двигатель, ограничение максимального крутящего момента двигателя более низким значением, чем в других случаях, и т.д. Затем исполнение способа 500 может быть завершено.
Если показания датчика концентрации ЖОДВГ реалистичны, способ 500 может перейти к этапу 580. На этапе 580 способа 500 может быть предусмотрено отображение концентрации ЖОДВГ в соответствии с последними показаниями датчика концентрации ЖОДВГ. Например, могут быть использованы показания датчика концентрации, полученные в момент, предшествующий событию замерзания-оттаивания, например, во время предыдущего работающего состояния транспортного средства. На следующем этапе 557 способа 500 может быть предусмотрена корректировка впрыска восстановителя в соответствии с отображенной концентрацией ЖОДВГ. Корректировка впрыска восстановителя может быть произведена независимо от текущих показаний датчика концентрации ЖОДВГ. На следующем этапе 590 способа 500 может быть предусмотрено динамическое обновление начального состояния датчика концентрации до следующего события останова транспортного средства. В соответствии со способом 500 может быть предусмотрено непрерывное сравнение начального состояния датчика концентрации с порогом перемешивания в соответствии с этапом 550, производимое вплоть до превышения начальным состоянием датчика концентрации порога перемешивания, указывающего на достоверность показаний датчика концентрации ЖОДВГ. Затем исполнение способа 500 может быть завершено.
Достоверные показания датчика концентрации ЖОДВГ могут быть использованы для определения количества восстановителя, впрыскиваемого в выхлопной тракт. Таким образом, количество впрыскиваемого восстановителя может быть установлено на основе вновь определенной концентрации восстановителя. Кроме того, время впрыска восстановителя может быть скорректировано в соответствии со вновь определенной концентрацией восстановителя. В некоторых примерах осуществления впрыск восстановителя может быть приостановлен в случае получения недостоверных показаний датчика концентрации. Например, впрыск восстановителя может быть приостановлен, если температура окружающего воздуха или ЖОДВГ указывает на возможность замерзшего состояния ЖОДВГ на момент поворота ключа зажигания. Впрыск восстановителя также может быть приостановлен или скорректирован при наличии признаков вероятной стратификации ЖОДВГ вследствие события замерзания-оттаивания. Например, насос ЖОДВГ может быть выполнен с возможностью забора жидкости ЖОДВГ из некоторой части бака ЖОДВГ. Например, если насос ЖОДВГ выполнен с возможностью забора жидкости ЖОДВГ со дна бака ЖОДВГ, а начальное состояние датчика концентрации указывает на вероятную стратификацию жидкости ЖОДВГ, то жидкость ЖОДВГ, находящаяся вблизи дна бака, вероятно имеет концентрацию, более высокую, чем предыдущее достоверное измеренное значение концентрации. В таком случае объем впрыска восстановителя может быть уменьшен до тех пор, пока начальное состояние датчика концентрации не превысит порога перемешивания. При известной концентрации восстановителя может быть применен алгоритм использования справочной таблицы, содержащей приблизительные значения концентрации восстановителя, основанные на ранее полученных достоверных значениях концентрации, различных начальных состояниях датчика концентрации, различных порогах перемешивания и конфигурации насоса ЖОДВГ.
Система, раскрытая в настоящем описании со ссылками на фиг. 1 и 2А-2В, в сочетании со способом, раскрытым в настоящем описании со ссылками на фиг. 5, обеспечивает возможность осуществления одной или нескольких систем и одного или нескольких способов. В соответствии с одним из примеров осуществления предлагается способ работы выхлопной системы, включающий в себя корректировку впрыска восстановителя в зависимости от концентрации восстановителя, причем концентрация восстановителя зависит от показаний датчика концентрации и движения транспортного средства. Кроме того, концентрация восстановителя может зависеть от температурного профиля непосредственно предыдущего неработающего состояния транспортного средства. Температурный профиль непосредственно предыдущего неработающего состояния транспортного средства может представлять собой профиль температуры окружающей среды. Температурный профиль непосредственно предыдущего неработающего состояния транспортного средства может быть получен от внешнего сервера. Концентрация восстановителя может зависеть от профиля ускорения транспортного средства. В соответствии с некоторыми примерами осуществления концентрация восстановителя может зависеть от профиля скорости транспортного средства. Способ может дополнительно включать в себя корректировку впрыска восстановителя по меньшей мере частично в соответствии с текущими показаниями датчика концентрации, если количество движения транспортного средства в текущем работающем состоянии транспортного средства превышает порог перемешивания. В соответствии с некоторыми примерами осуществления способ может дополнительно включать в себя корректировку впрыска восстановителя в соответствии с показаниями датчика концентрации, полученными в предыдущем работающем состоянии транспортного средства, и независимо от текущих показаний датчика концентрации, если количество движения транспортного средства в текущем работающем состоянии транспортного средства меньше порога перемешивания. Способ может дополнительно включать в себя констатацию недостоверности показаний датчика концентрации восстановителя, если количество движения транспортного средства в текущем работающем состоянии транспортного средства меньше порога перемешивания. Корректировка впрыска восстановителя может включать в себя корректировку количества восстановителя, впрыскиваемого в выхлопной тракт. Концентрация восстановителя может представлять собой концентрацию ЖОДВГ. Технический результат применения данного способа состоит в обеспечении возможности точного численного определения концентрации восстановителя после события замерзания-оттаивания. Таким образом, измерения концентрации восстановителя могут быть осуществлены только в случае тщательного перемешивания восстановителя, что обеспечивает возможность исключения неточных измерений концентрации. Кроме того, количество восстановителя, впрыскиваемого в выхлопной тракт, может быть скорректировано в соответствии с точно определенной концентрацией, что обеспечивает возможность сокращения выбросов.
В соответствии с другим примером осуществления предлагается способ работы выхлопной системы, включающий в себя отображение концентрации восстановителя, заключенного внутри бака восстановителя, в соответствии с показаниями датчика концентрации, соединенного с баком восстановителя, в случае констатации совпадения локальной концентрации восстановителя в месте расположения датчика концентрации с объемной концентрацией восстановителя, заключенного внутри бака восстановителя, в пределах порогового отклонения и корректировку профиля впрыска восстановителя в соответствии с отображенной концентрацией восстановителя. Констатация совпадения локальной концентрации восстановителя в месте расположения датчика концентрации с объемной концентрацией восстановителя, заключенного внутри бака восстановителя, в пределах порогового отклонения может быть основана на степени перемешивания восстановителя в баке после события замерзания-оттаивания восстановителя. Степень перемешивания может быть основана на профиле ускорения транспортного средства после события замерзания-оттаивания восстановителя. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления Степень перемешивания может быть основана на профиле скорости транспортного средства после события замерзания-оттаивания восстановителя. Технический результат применения данного способа состоит в обеспечении возможности точного определения концентрации восстановителя при помощи единственного датчика концентрации. После события замерзания-оттаивания возможно возникновение стратификации восстановителя, в результате чего локальная концентрация в месте расположения датчика концентрации может не точно отражать объемную концентрацию жидкости.
В соответствии с другим примером осуществления предлагается выхлопная система транспортного средства, содержащая бак ЖОДВГ, выполненный с возможностью хранения в нем ЖОДВГ, датчик концентрации ЖОДВГ, соединенный с баком ЖОДВГ, и контроллер, управляемый инструкциями, сохраненными в энергонезависимой памяти, которые, будучи исполнены, обеспечивают выполнение контроллером следующих операций: прием результата недавнего достоверного измерения концентрации выхлопной жидкости дизельного двигателя, определение вероятности возникновения события замерзания-оттаивания ЖОДВГ после недавнего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ, установление порога перемешивания в соответствии с вероятностью события замерзания-оттаивания ЖОДВГ, определение начального состояния датчика концентрации в соответствии с условиями работы транспортного средства, отображение значения концентрации ЖОДВГ в соответствии с показаниями датчика концентрации ЖОДВГ, если начальное состояние датчика концентрации превосходит порог перемешивания, и корректировка профиля впрыска восстановителя в соответствии с отображенным значением концентрации восстановителя. Вероятность возникновения события замерзания-оттаивания ЖОДВГ после недавнего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ может быть установлена в зависимости от температуры окружающей среды. Выхлопная система транспортного средства может дополнительно содержать датчик температуры ЖОДВГ, соединенный с баком ЖОДВГ, причем вероятность возникновения события замерзания-оттаивания ЖОДВГ после недавнего достоверного измерения концентрации ЖОДВГ устанавливают в зависимости от температуры ЖОДВГ. Условия работы транспортного средства могут включать в себя скорость транспортного средства и ускорение транспортного средства. Контроллер может быть управляем инструкциями, сохраненными в энергонезависимой памяти, которые, будучи исполнены, обеспечивают выполнение контроллером задержки отображения значения концентрации ЖОДВГ в соответствии с показаниями датчика концентрации ЖОДВГ, если начальное состояние датчика концентрации меньше порога перемешивания. Технический результат применения данной системы состоит в обеспечении возможности сокращения выбросов транспортного средства. Данная система обеспечивает возможность точного численного определения концентрации ЖОДВГ после события замерзания-оттаивания, что позволяет обеспечить смешивание точно определенного количества ЖОДВГ с выхлопными газами, тем самым обеспечивая сокращение выбросов транспортного средства.
Следует отметить, что вышеописанные процедуры управления и оценки могут быть применены в системах двигателей и/или транспортных средств разных конфигураций. Описанные способы и процедуры управления могут быть сохранены в виде исполнимых инструкций в энергонезависимой памяти и могут быть исполнены системой управления, содержащей контроллер, в сочетании с различными датчиками, приводами и другим оборудованием двигателя. Конкретные описанные процедуры могут представлять одну или несколько из неограниченного числа стратегий обработки, таких как событийная стратегия, стратегия прерываний, многозадачная стратегия, многопоточная стратегия и т.п. Таким образом, различные представленные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в представленной последовательности, выполнены параллельно или, в некоторых случаях, пропущены.
Аналогичным образом, данный порядок выполнения не обязательно необходим для осуществления характеристик и преимуществ описанных вариантов осуществления изобретения, но приведен для ясности представления и описания. Одно или несколько из представленных действий, операций и/или функций могут быть выполнены неоднократно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут быть графическим представлением кода, программируемого в энергонезависимой, пригодной для чтения компьютером памяти средств хранения данных в системе управления двигателем, в которой обеспечивают производство описанных действий путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что описанные конфигурации и процедуры представлены в качестве примера, а данные конкретные варианты осуществления не налагают каких-либо ограничений, поскольку могут быть предусмотрены многочисленные другие варианты. Например, вышеописанная технология может быть применена к двигателям типов V-6, I-4, I-6, V-12, с четырьмя оппозитными цилиндрами и других типов. В объем настоящего изобретения входят все новые и неочевидные сочетания и подсочетания различных систем и конфигураций, а также другие раскрытые характеристики, функции и/или свойства.
В нижеследующих пунктах формулы изобретения в частности определены некоторые сочетания и подсочетания, рассматриваемые как новые и неочевидные. В пунктах формулы изобретения может быть упомянут «некоторый» элемент или «первый» элемент или использованы другие эквивалентные формулировки. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения охватывают включение одного или нескольких таких элементов, не требуя и не исключая наличие двух или более таких элементов. Притязания на другие сочетания и подсочетания раскрытых характеристик, функций, элементов и/или свойств могут быть осуществлены путем внесения поправок в формулу настоящего изобретения или представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей заявке или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, охват которых может быть более широким или более узким, чем охват исходной формулы изобретения, равным ему или отличным от него, следует считать включенными в пределы объема настоящего изобретения.