用于柴油机排气处理液输送系统的控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于柴油机排气处理液输送系统的控制系统。本发明还涉及一种控制柴油机排气处理液输送系统的方法以及包括控制器和柴油机排气处理液喷射器的柴油机排气处理液输送系统。


背景技术：

2.已知提供用于将排气处理液传送到车辆的排气后处理系统中的处理液输送系统。柴油机排气处理液(diesel exhaust fluid,简称def)是由纯净水和汽车级水性尿素组成的无毒液体。排气后处理系统使用def来分解发动机燃烧期间上游产生的nox气体。排气后处理系统有助于确保车辆nox排放保持在规定水平以下。
3.def通常由位于选择性催化还原(scr)催化剂上游的喷射器喷射或喷洒到车辆排气流中。喷射器可操作以将def喷射到排气系统中，同时通常设置泵以经由供给管线将def从源罐泵送到喷射器。def泵被以保持向喷射器正常供应def的方式控制。所喷射的def在scr催化剂中分解成氨和二氧化碳。def中的氨然后与排气中的nox反应形成氮气和水。scr内发生的催化反应因此有助于降低车辆排放物中的nox水平。
4.已建立政府立法以促进使用监测系统，该监测系统向车辆用户提供有关def输送系统是否正常运行的指示。随着时间的推移，喷射器可能会被颗粒堵塞或阻塞，从而限制进入排气系统中的def流。喷射器由于位于排气系统内而承受高温。因此，提供能够在def供应系统的整个生命周期内直接监测喷射器性能的传感器既困难又昂贵。
5.为了监测def输送系统性能而设置的系统通常被布置成监测泵的工作状况，泵的工作状况可以用于近似估计def输送系统的输出。然而，def泵独立于喷射器工作，这使得监测系统难以对喷射到排气系统中的def的流速提供可靠估计。
6.因此，此类def输送监测系统无法准确确定车辆的def输送系统是否在可接受的工作限制内运行，甚至无法确定车辆的def输送系统如何随时间劣化。本发明的目的是解决与已知的def输送监测系统相关联的缺点。


技术实现要素：

7.根据本发明的一实施方式，提供了一种用于控制柴油机排气处理液(def)输送系统的工作的柴油机排气处理液(def)输送系统控制器，所述def输送系统包括连接到喷射器的def源，所述喷射器用于将def喷射到车辆排气后处理系统中，所述控制器包括：输入端，所述输入端被布置成接收指示所述def输送系统内的def的压力的输入信号；监测模块，所述监测模块被布置成监测所述输入信号的可测量参数；校准模块，所述校准模块被布置成基于所述def输送系统的所确定的特性来校准所述可测量参数；确定模块，所述确定模块被布置成基于所述输入信号的经校准的参数来预测喷射到所述排气后处理系统中的def的流速；诊断模块，所述诊断模块被布置成基于所预测的流速来确定诊断信号，以指示所述喷射器的工作状况；以及输出端，所述输出端被布置成输出所述诊断信号。
8.控制器被有利地布置成校准输入信号的测量参数以提供对def流速的更准确的预测。诊断模块使用得到的流速预测来确定关于def输送系统工作状态的增强指示。因此，控制器提供了检测排气后处理系统是否能够从车辆的发动机排气中充分去除nox的便利手段。
9.可测量参数可以包括输入信号的移动均方根(rms)值。rms值是输入信号的连续可变值，其可以由控制器动态监测。
10.所确定的特性可以包括对应于车辆排气后处理系统对def流量的需求最小时的最小rms值。
11.最小def流量需求状况可以与def输送系统的喷射器不可操作以将def供应到排气系统的情况相关联。因此，可测量参数的任何可识别特征都可以归因于def输送系统的其它部件(例如def供应泵)的操作。
12.校准模块可以被布置成从移动rms值中减去最小rms值以便确定经校准的参数值。减去最小rms值使控制器能够方便地将可能的异常值和错误与输入信号分离开来。
13.校准模块可以被布置成通过在def流量需求基本上小于10mg/s时(这可以对应于def输送系统的存在对将def喷射到排气中的最小需求的状况)的预定时段内测量移动rms值来确定最小rms值。低于该水平的def流量需求可以对应于与def输送系统的背景工作状态相关的rms值。
14.校准模块可以被布置成当def流量需求基本上小于5mg/s或另选地基本上小于1mg/s时确定最小rms值。
15.可测量参数可以包括对应于由喷射器将def喷射到车辆排气后处理系统期间的压力变化的幅度值。def的喷射可以指喷射的时段(即，当喷射器被启动以使得def能够流入排气系统中时)。def的喷射也可以指两个分离喷射事件之间的时间段。
16.校准模块可以被布置成将标量函数(scaler function)应用于幅度值，以便计算在各个喷射事件期间由喷射器喷射的def的质量。
17.标量函数可以包括指示作为喷射器的占空比的函数的、由喷射器喷射的def的质量的信息。校准模块可以被布置成从查找表确定标量函数。
18.确定模块可以被布置成确定作为特定喷射时段的函数的def的流速，该特定喷射时段可以表示喷射器被配置在打开位置的时间段占喷射器被控制器启动的总时间的比例。所得的def流速可以考虑到喷射器被启动但未打开的时段，从而更准确地限定在给定时间段内通过def输送系统的def的质量的表示。
19.根据前述段落中任一段落的控制器可以与压力感测装置组合提供，该压力感测装置向控制器提供输入信号。控制器的输入端可以被配置成接收输入信号，该输入信号包括与在将def源连接到喷射器的导管内流动的def的压力相关联的压力传感器信息。
20.诊断模块可以被布置成控制显示装置，以在所确定的流速偏离预定流速的情况下指示喷射器的工作状态。诊断模块能够有利地向车辆的用户传送def输送系统在次优状况下工作。
21.控制器还可以包括命令模块，该命令模块被布置成基于所确定的流速来确定用于控制喷射器的命令信号，其中，输出端可以被布置成将命令信号输出到喷射器。命令模块可以控制喷射器的操作，以便通过调整进入排气系统的def的输出来补偿def输送系统的次优
运行。控制器可以被布置成输出用于控制def输送系统的其它部件(例如包括供给管线泵)的操作的命令信号。
22.根据本发明的另一方面，提供了一种def输送系统，该def输送系统包括喷射器和根据前述段落中任一段落的控制器。
23.根据本发明的又一方面，提供了一种诊断柴油机排气处理液(def)输送系统的工作的方法，所述def输送系统包括连接到喷射器的def源，所述喷射器用于将def喷射到车辆排气后处理系统中，所述方法包括：接收指示所述def输送系统内的def的压力的输入；监测所述输入信号的可测量参数；基于所述def输送系统的所确定的特性来校准所述可测量参数；基于所述输入信号的经校准的参数来确定喷射到所述排气后处理系统中的def的流速；以及基于所确定的def流速来诊断所述喷射器的工作状况。
24.可测量参数可以包括输入信号的移动均方根(rms)值。所确定的特性可以包括对应于车辆排气后处理系统对def流量的需求最小时的最小rms值。
25.校准所述可测量参数可以包括从所述移动rms值减去所述最小rms值以确定所述经校准的参数值。减去最小rms值的效果是有利地针对def输送系统的对应于车辆排气系统需要最小def水平时的最小状况来校准移动rms值。
26.校准所述可测量参数可以包括通过在def流量需求基本上小于10mg/s时的预定时段内测量所述移动rms值来确定所述最小rms值。在实施方式中，确定def流量需求基本上小于5mg/s或另选地基本上小于1mg/s时的最小rms值。
27.可测量参数可以包括对应于由喷射器将def喷射到车辆排气后处理系统期间的压力变化的幅度值。
28.校准所述可测量参数可以包括将标量函数应用于所述幅度值，以便计算在各个喷射事件期间由所述喷射器喷射的def的质量，所述标量函数包括指示作为所述喷射器的占空比的函数的、由所述喷射器喷射的def的质量的信息。
29.校准所述可测量参数的步骤可以包括从查找表确定所述标量函数。输入可以包括与在将def源连接到喷射器的导管内流动的def的压力相关联的压力传感器信息。
30.该方法可以包括在所确定的流速偏离预定流速的情况下控制显示装置，以基于所确定的def流速来指示将def喷射到所述车辆排气后处理系统中的喷射器的工作状态。
31.然而，应当理解，其它布置也是有用的，因此，本发明不旨在限于任何特定布置。在任何情况下，上述指令集(或方法步骤)可以嵌入在计算机可读存储介质(例如，非暂时性存储介质)中，该计算机可读存储介质可以包括用于以机器可读或电子处理器/计算设备可读的形式存储信息的任何机制，包括但不限于：磁存储介质(例如软盘)；光存储介质(例如，cd
‑
rom)；磁光存储介质；只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；可擦除可编程存储器(例如，eprom和eeprom)；闪速存储器；或用于存储此类信息/指令的电子或其它类型的介质。
32.应当理解，前述内容仅表示相对于def输送系统的可以包括的特定子系统以及那些子系统与控制器的布置的可能性中的一些可能性。因此，将进一步理解，包括其它或附加子系统和子系统布置的def输送系统的实施方式仍在本发明的精神和范围内。附加子系统可以包括例如与车辆排气系统的操作有关的系统。
33.在本技术的范围内，在此明确表示，在前述段落、权利要求和/或以下描述和附图
中阐述的各个方面、实施方式、示例和另选方式、特别是其各个特征可以独立地或以任意组合来采用。即，所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不兼容。申请人保留相应地更改任何最初提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以依赖和/或合并任何其它权利要求的任何特征的权利，尽管最初未以这种方式要求保护。
附图说明
34.现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：
35.图1例示了柴油机排气处理液(def)输送系统及其与车辆排气装置的连接；
36.图2例示了根据本发明的实施方式的用于控制def输送系统的控制器；以及
37.图3是示出了根据本发明的实施方式的适合用于诊断def输送系统的工作状态的控制方法的方法步骤的流程图。
具体实施方式
38.在下面的具体实施方式中，参考了构成具体实施方式一部分并且例示了本发明的具体实施方式的附图。这些实施方式被足够详细地描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用它们。
39.图1例示了被配置成与柴油内燃发动机(未示出)一起工作的车辆排气后处理系统10的基本架构。该后处理系统包括柴油机排气处理液(def)输送系统12，该def输送系统12被布置成将def输送到排气后处理系统10的选择性催化还原催化剂(scr)14。
40.车辆排气后处理系统10被连接到发动机并提供导管，发动机的排气通过该导管从车辆输出。以此方式，车辆排气后处理系统10流体地连接到发动机。排气后处理系统10包括排气管道16，排气管道16包括包含scr 14的部分18。scr 14被布置成催化由def输送系统12供应到scr 14的def与从发动机流过scr 14的发动机排气之间的反应。
41.柴油机排气处理液(def)是由纯净水和汽车级水性尿素组成的无毒液体。def通常包含由32.5％尿素和67.5％去离子水制成的水性尿素溶液。在排气后处理系统10的工作期间，scr 14中的def被转化成氨和二氧化碳。然后氨与排气中的nox反应而形成氮气和水，从而降低随后从车辆排出的nox水平。
42.def输送系统12包括罐20，该罐经由供给管线22流体地连接到喷射器24，该喷射器24流体地连接到排气管道16。输送系统12还包括泵送组件26，该泵送组件26被布置成将def从源罐20传送到供给管线22中，以便保持对喷射器24的def的恒定供应。
43.泵送组件26包括液压泵28，该液压泵28被布置成将def流体供应到供给管线22和从供给管线22供应def流体。泵送组件26可操作以自动保持对喷射器24的def的正常供应，如下文将更详细地解释。
44.液压泵28被配置成在正向和反向方向上工作，使得能够将def从罐20泵送到供给管线22和将def从供给管线22泵送到罐20。以此方式，泵28能够将def供应到供给管线22中，这增加了供给管线22中的def的压力。
45.泵28还布置成使def从供给管线22返回到罐20，从而降低供给管线22中的def压
力。泵28可以被控制成在def输送系统12关闭期间从供给管线22和喷射器24去除def，以防止def在def输送系统12不使用时冻结。
46.过滤器32被布置在泵28的下游。过滤器32被布置成防止def中的任何固体颗粒向下游传递到供给管线22和喷射器24。
47.泵28还被连接到回流管线34，该回流管线34提供到源罐20的辅助连接。回流管线34包括孔，该孔防止流体在低于给定阈值压力值时通过回流管线34。以这种方式，回流管线34作为压力释放机构工作，其允许过量的def返回到源罐20，而不是传递到供给管线22。
48.泵送组件26还包括压力传感器30，该压力传感器30流体地连接到供给管线22和泵28。压力传感器30被布置成在def流动通过泵28与喷射器24之间的供给管线22时监测def的压力。在图1所示的例示性系统中，压力传感器30被示为位于过滤器32的下游。然而，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，压力传感器可以以多种另选合适的布置方式来布置。例如，压力传感器30可以被布置在过滤器32的上游。
49.压力传感器30被布置成测量或监测def输送系统12的供给管线22中的def的压力。特别地，压力传感器30充当换能器，从而生成作为由供给管线22中的def施加的压力的函数的电压力信号。产生的压力信号指示供给管线22中的def压力。
50.供给管线22包括管或管道，其在一端流体地连接到泵送组件26。供给管线22的另一端连接到喷射器24。供给管线22由此形成def源(即罐20)与喷射器24之间的流体导管。供给管线22包括使管隔热以将def保持在预定温度和压力范围内的覆盖物(未示出)。如本领域技术人员将理解的，覆盖物可以是电加热的。
51.罐20被布置成与泵送组件26流体连接以允许def经由供给管线22被泵送到喷射器24和从喷射器24泵送。储存在罐20中的def可以由车辆操作者经由接入管(未示出)周期性地再填充。
52.def需要更换的频率取决于车辆的工作状况。相关的车辆工作状况可以包括车辆行驶的距离和/或车辆负载参数。对于小型车辆，典型的def再填充间隔发生在推荐的发动机机油更换时间前后。在def输送系统12的工作期间，喷射器24可操作以将def输送到scr 18以消除从发动机输出的nox。
53.喷射器24包括喷射器主体，该喷射器主体被布置成与排气后处理系统10的排气管道16流体连通。喷射器主体具有用于从供给管线22接收def的流体入口。喷射器主体还包括流体出口，该流体出口被布置成将def输送到scr上游的排气管道16中。喷射器24还包括在阀致动器的影响下打开和关闭的阀，如本领域技术人员将容易理解的。特别地，阀致动器包括螺线管机构，该螺线管机构在通电和断电时被布置成分别打开和关闭喷射器阀。
54.def在压力下容纳在供给管线22中，使得当阀被阀致动器打开时，def被推动通过喷射器主体的流体出口并进入排气管道16。流体出口位于scr催化剂14上游的位置，使得def在被喷射到排气管道16中时通过从发动机流过排气管道16的排气流输送到催化剂18。
55.喷射器24的示例性布置包括具有倾斜冲击表面的冲击结构(未示出)，该倾斜冲击表面将所喷射的def分散并分配到发动机排气流中。根据另选的示例性实施方式，喷射器24还包括使喷射器主体与排气系统的升高的工作温度隔热的护罩(未示出)。如本领域技术人员将理解的，护罩可以是流体冷却的。
56.如图1所示，泵送组件26和喷射器24各自电连接到def输送系统12的控制器36。控
制器36可以作为def输送系统12的各个部件之间的命令和控制接口来操作。以此方式，控制器36形成def输送系统12的中央控制系统的一部分。本领域技术人员将理解，例如，控制器36可以结合到车辆的任何数量的基于计算机的控制系统中，诸如发动机控制单元(ecu)。
57.控制器36被布置成控制泵送组件26和喷射器24的工作以在发动机工作期间将def传送到排气后处理系统10。为了实现这一点，控制器36包括用于执行适当规定的过程和策略的计算机系统。
58.在def输送系统12的工作期间，控制器36被布置成根据喷射器控制策略控制喷射器的工作，如现在将更详细地解释的。喷射器控制策略开始于控制器36接收信号，该信号指示将def输送到发动机排气流中的需求。def需求信号包括与发动机的工作参数有关的信息。发动机工作参数可以包括发动机转速和/或节气门位置。控制器36还可以被布置成接收指示发动机和/或车辆的其它合适的工作参数的def需求信号，如本领域技术人员将理解的。
59.发动机转速的增加导致来自发动机的排气(即nox)输出的对应增加。因此，发动机转速的增加对应于控制器36接收def需求信号，该def需求信号指示需要更多def被输送到排气后处理输送系统10的scr 18。因此，对更多def的需求增加对应于消除排气中存在的增加的nox水平的需要。
60.控制器36被布置成根据def需求通过启动喷射器24来控制喷射器24，以控制def到scr 18的输送。在接收到def需求信号后，控制器36确定喷射器命令信号，然后将喷射器命令信号输出到喷射器24以便控制def到排气管道16中的输送。特别地，喷射器命令信号被布置成控制喷射器24的阀致动器，该阀致动器在给定时间段内启动喷射器阀，从而从供给管线22释放加压def流。
61.喷射器命令信号包括用于控制阀致动器以按确定的频率和在确定的时间段内操作喷射器阀的指令。因此，致动器被配置成按预定工作频率并在预定时间段内致动喷射器阀打开和关闭。在正常工作期间，控制器36被布置成根据它从发动机接收到的def需求来调整喷射频率、喷射(时间)时段和/或频率值。对于典型的喷射器启动事件，控制器36控制阀致动器以按4hz的频率在达250毫秒(ms)的启动时段内操作喷射器阀。
62.在def从供给管线22喷射到排气管道16中时，它使供给管线22中def的压力降低。def压力的降低与由喷射器24喷射到排气管道16中的def的量有关。供给管线22中的def的压力必须保持在预定范围内，以便使喷射器24在喷射器24的后续启动期间能够有效地将def输送到排气管道16中。泵送组件26被布置成控制def向供给管线22中的流入，使得供给管线22中的def压力可以保持在确定的压力内。控制器26被布置成根据泵控制策略来控制泵送组件26，以便保持供给管线22中的def压力。
63.泵控制策略开始于控制器36接收输入信号，该输入信号指示供给管线22中的def的压力。输入信号直接来自压力传感器30。以此方式，输入信号限定了压力传感器信号。控制器36被布置成根据压力传感器信号通过启动或停用泵28来控制泵组件26，以便控制def向供给管线22中的流入。特别地，控制器36被布置成确定泵命令信号，当泵命令信号被输出到泵送组件26时，该泵命令信号被配置成控制泵28将def输送到供给管线22中。泵命令信号包括调节泵28的速度和/或泵送方向的指令。
64.在def输送系统12的典型操作期间，控制器36被布置成在确定供给管线22中的def
的压力低于5巴的压力时启动泵28。泵28被控制以增加进入供给管线22的def流，直到def压力大于5巴为止，此时泵28将被控制器36停用。因此，泵送组件26被布置成作为闭环控制系统与控制器36协作，该闭环控制系统被配置成将供给管线22中的def的压力保持在确定的压力值范围内。以此方式，控制器36能够自动控制def向供给管线(即，沿正向流动方向)中的流入，以便将def压力保持在所需范围内。本领域技术人员将理解的是，例如，在def输送系统12关闭期间，控制器36还能够自动控制def从供给管线(即，沿反向流动方向)的流出。
65.上述泵控制策略和喷射器控制策略被优化用于控制在可接受的工作限制内运行的def输送系统12。新车或最近维修或更换def输送系统12的车辆可以预期这样的工作参数。然而，def输送系统12的工作效率会随着时间的推移而劣化，例如由于喷射器24的流体出口被def携带通过喷射器的颗粒堵塞或阻塞。由于通过排气管道16的热排气的影响，喷射器出口也可能被损坏或腐蚀。def输送系统12的工作效率的任何变化会导致输送到排气后处理系统10的scr 18的def量对应减少，从而降低def输送系统抑制车辆nox排放的能力。
66.除了控制def输送系统12的工作之外，控制器36还被布置成监测输送系统12的性能并诊断可能导致劣化的原因。控制器36被布置成将其诊断结果输出到显示装置，该显示装置是向车辆的用户指示def输送系统12的工作状态的控制器。
67.显示装置包括与控制器36电连接的显示器38。控制器36被布置成控制显示器38向用户输出一系列指示。显示器38包括可以被布置成提供描述输送系统12的def流速的指示的任何合适的显示装置。这种指示可以包括图像和/或文本形式的图形表示。另选地，显示装置可以包括发光二极管(led)，该led被布置成显示特征照明图案或图形符号。
68.为了保持所需的nox排放水平，必须监测def输送系统12，以确定是否有足够的def流被输送到排气后处理系统10的scr 18。已知的车辆排气监测系统被提供来监测def泵的工作参数，由该def泵的工作参数可以确定def输送系统的输出的近似结果。
69.此外，def泵在闭环反馈系统中工作，该系统独立于喷射器的闭环反馈系统工作。闭环系统会延迟对泵工作的控制，这可能会产生对系统中实际def流速的不准确影响。为了克服这个缺陷，已知的排气监测系统被布置成使得它们仅在系统检测到def泵的工作在预定时间段(例如30分钟)内偏离其正常值 /
‑
50％时才产生警告通知。然而，这样的警告只能让用户对def输送系统如何执行有模糊的了解。此外，这种监测系统容易低估或高估def输送系统是否在可接受的工作范围内运行。
70.根据本发明的def输送系统12被布置成通过基于输入信号计算def流速来解决与已知监测系统相关联的缺点，所述输入信号指示输送系统的供给管线22中的压力，并且此外。控制器36还被配置成确定输入信号的经校准的参数以便提供对def流速的更准确的确定，如下文将更详细地解释的。
71.特别参考图3，根据本发明的控制器36包括多个处理模块，这些处理模块包括监测模块40、校准模块42、确定模块44和诊断模块46。控制器36还包括分别用于接收和发射信号的输入端48和输出端50。
72.控制器36被布置成接收输入信号，该输入信号指示保持在def输送系统12的供给管线22内的def的压力。该输入信号包括与在沿着将def源罐20连接到喷射器24的供给管线22的任何地方流动的def的压力相关联的压力传感器信息。该压力传感器信息包括直接从泵送组件26的压力传感器30接收的测量压力传感器数据。压力传感器信息包括压力与时间
的连续变化函数，其中，压力以巴为单位测量，时间以秒为单位测量。
73.监测模块40被布置成监测输入信号并检测输入信号的可测量参数。可测量参数指示由于由def输送系统12的各个部件施加到def的所有力的总和而导致的供给管线22中def的环境压力的变化。特别地，可测量参数是可以适当地对应于def输送系统12内的def的压力的任何标量值。以此方式，可测量参数是在给定时间段内通过def输送系统12传送的def的质量的基本上未滤波(unfiltered)的表示。
74.校准模块40被布置成确定def输送系统12的特性特征。所确定的特性对应于信号中可能由def输送系统12的部件的工作引起的伪影(artefact)。例如，所确定的特性可能是由def输送系统12中的可能由喷射器24或泵组件26的工作产生的压力波导致的。另选地，所确定的特性可能是由排气部件的由于与车辆排气相关联的极端工作温度而膨胀和收缩导致的。本领域技术人员将理解，包括的其它外部因素也可能导致限定输入信号的确定特性的信号效应。
75.所确定的特性是直接从输入信号内包含的数据得出的标量值或函数。另选地，所确定的特性可以从预定值的查找表中读取。应当理解，如本领域技术人员将容易理解的，所确定的特性也可以作为来自进一步处理模块的单独输入信号而被接收。校准模块42还被配置成基于所确定的特性来校准输入信号的可测量参数。
76.输入信号的可测量参数由校准模块42校准以限定输入信号的经校准的参数。经校准的参数表示单独由于喷射器24的致动而导致的def的压力变化。以此方式，经校准的参数对应于在给定时段内由喷射器24从def输送系统喷射的def的质量。因此，校准模块42用作误差校准装置，其被配置成从输入信号数据去除特性误差，以便提供可以用于确定准确的def流速值的校准信号数据。
77.确定模块44被布置成基于输入信号的经校准的参数来确定或预测喷射到排气后处理系统10中的def的流速。所确定的流速是通过将预测函数应用于经校准的参数数据来获得的。相关预测函数由确定模块44选择成使得相关预测函数与监测可测量参数的时段很好地对应。所得流速表示喷射器24可操作以喷射到排气后处理系统10中的每单位时间的def的质量。
78.诊断模块46被布置成将所确定的def流速值与预定义的def流速值进行比较以确定喷射器16的性能。诊断模块46被布置成确定诊断信号以指示输送系统的工作状况。诊断信号由输出端44输出到显示器38，在显示器38处，诊断信号用于控制显示器38的操作，以便向车辆用户提供def输送系统12的工作状态的指示。
79.控制器36控制显示器38，以在def输送系统12的性能被确定偏离预定义状况的情况下输出指示。例如，诊断模块46被布置成在所确定的def流速偏离阈值流速值或值范围时确定诊断信号。阈值流速值对应于def输送系统12的正常工作状态。诊断信号是基于所确定的def流速值与阈值def流速值之间的比较来确定的。
80.以此方式，诊断信号在被输出到显示器时使显示器向用户提供def输送系统12在其最佳参数范围之外工作的视觉指示。此外，控制器36被配置成诊断def通过输送系统12被喷射到排气后处理系统10中的程度，以及喷射器24是否在可接受的工作状况范围内运行。
81.在def输送系统12的工作期间，控制器36被布置成控制显示器38以显示def输送系统12的状态的连续更新指示，即通过显示与阈值流速值相比的动态确定的流速的指示。另
选地，诊断信号可以被配置成控制向用户提供听觉信号的装置。
82.因此，控制器36被布置成向车辆的用户提供警告，该警告方便地通知用户通过喷射器24供应的def太低，或者def输送系统12需要被检查或维修。该警告在def流速低于临界水平之前被显示。这种临界水平可以对应于排气后处理系统10的工作状况，对于所述工作状况，不可接受的nox量从车辆排放。该警告还可以指示def输送系统12存在故障，或者罐20中的def供应即将耗尽。
83.控制器36还被布置成在控制器36确定def输送系统12的状况继续劣化的情况下升级向用户显示的警告。例如，诊断信号可以被输出到ecu，在ecu处，诊断信号可以触发不同的发动机工作模式。诊断信号甚至可以用于控制ecu以在诊断信号确定nox排放水平可能超过临界水平的情况下防止发动机点火。
84.控制器36还包括命令模块49，命令模块49被布置成基于所确定的流速来确定用于控制喷射器24的命令信号。控制器36的输出端50被布置成向喷射器24输出命令信号以控制def向排气后处理系统10的排气管道16中的输出。如果def流速下降到低于预定阈值水平(即低于阈值，当低于该阈值时，scr 18无法从发动机排气流中充分去除nox)，则命令模块49被布置成确定控制喷射器24的命令，以将def流速增加到高于对应def流量需求所需的def流速。
85.现在将参考图3描述由控制器36执行的示例性诊断控制策略。该控制策略主要用于诊断def输送系统12的工作状态。该策略包括根据本发明实施方式的计算机实现的控制方法50。
86.在控制方法50的第一步骤52中，控制器36的输入端48接收输入信号55，该输入信号55指示存在于def输送系统12内的def的压力。在第二方法步骤54中，监测模块42监测或检测输入信号55的可测量参数57，该可测量参数57被提供给校准模块42用于分析。
87.在第三方法步骤56中，校准模块42基于def输送系统12的所确定的特性来校准可测量参数57。所测量的参数的校准导致经校准的参数59的确定。第四方法步骤58开始于确定模块44确定喷射到排气后处理系统10中的def的流速。def流量确定基于输入信号的经校准的参数59，如在第四方法步骤58中确定的。
88.第五方法步骤60包括确定指示喷射器24的工作状况的诊断信号64。诊断信号64的确定基于如在第四方法步骤58期间计算的确定的流速。在第六方法步骤62中，诊断信号64被输出到显示器38以控制显示器38向车辆用户指示def输送系统12的工作状态。
89.现在将参考图2和图3描述根据本发明的控制器36的具体配置和操作。根据该示例性实施方式，(如由监测模块40检测的)可测量参数包括输入信号55的移动均方根(rms)值。监测模块被布置成将算子应用于输入信号55以便确定信号的给定时间段的rms。监测模块40还被布置成在连续时间段内应用相同的算子以确定移动rms值。各个rms值是根据给定时间段内一组瞬时值的平方的积分限定的。因此，移动rms值表示与接收到的输入信号55一致的、随时间变化的连续变化的rms值。
90.在监测移动rms值之后，校准模块42被布置成根据输入信号55的移动rms值确定最小rms值。以这种方式，最小rms值限定def输送系统12的“所确定的特性”，如前所述。最小rms值对应于进入车辆排气后处理系统10的def流量的需求最小的情况。
91.在确定最小rms值之后，校准模块42被配置成从移动rms值中减去最小rms值以便
确定经校准的参数值。当def流量需求处于或低于最小阈值时，校准模块42被布置成通过在预定时间段内测量移动rms值来确定最小rms值。特别地，阈值对应于来自排气后处理系统10的def流量需求基本上小于10mg/s时的值。另选地，def需求阈值为5mg/s或1mg/s。
92.最小rms值也可以从查找表获得。查找表可以填充有预先确定的“最小rms值”，这些值是从适当控制的实验和/或通过计算机建模程序得出的。
93.控制器36被布置成根据def需求信号确定def流量需求，该def需求信号被接收为如前所述的喷射器控制策略的一部分。def需求信号包括与发动机的工作参数相关的信息，该工作参数对应于要输送到排气后处理系统10的scr 18的def的需求。def需求也可以从喷射器命令信号间接得出，控制器36确定该喷射器命令信号以根据def需求控制喷射器24的操作。
94.在确定经校准的参数值后，将该经校准的参数传送到确定模块44，该确定模块44被布置成确定通过喷射器24的def的预测流速，如前所述。
95.根据控制器36的上述布置，校准模块42依赖于控制器36能够确定输入信号的“基线”rms值的学习时段。当def输送系统12安装在车辆中时，可以设置该学习时段的长度和持续时间。例如，当更换或维修喷射器24时，可以重置学习时段，从而控制器36能够提供更准确的def输送系统12的工作状况的指示。
96.本文参考图2和图3描述了控制器36的另一示例性布置，其中，可测量参数包括输入信号的幅度值。特别地，该幅度值是从输入信号的振荡压力传感器特性得出的。
97.幅度值是根据连续变化的输入信号的标称上限与下限之间的归一化差异来限定的。以此方式，振幅值对应于在由控制器36启动喷射器24导致的def喷射到车辆排气系统10中期间压力的变化。
98.为了校准测量参数，校准模块42被布置成首先将标量函数应用于“压力幅度值”。对测量参数应用标量函数产生经校准的参数值。经校准的参数值对应于当喷射器阀被阀致动器布置在其打开位置时由喷射器24喷射的def的质量。
99.标量函数包括指示在各个喷射事件期间作为喷射器的占空比的函数的、由喷射器24喷射的def的质量的信息。占空比表示喷射器24被配置在打开位置的时间段占喷射器24被控制器36启动的总时间的比例。
100.校准模块42被布置成从查找表确定标量函数，该查找表被设置在控制器36的存储介质中。另选地，查找表数据可以作为输入信号由控制器36从外部存储介质接收。标量函数被配置成匹配特定def输送系统12的布置。此外，可以适当地调整标量函数以使其也对应于车辆的发动机和/或排气后处理系统的特定配置。
101.典型的标量函数的特征在于，对于0至10％的占空比，标量函数随着占空比的增加以线性方式增加。对于10％至50％之间的占空比，随着占空比的增加，标量函数基本上是恒定的。超过50％时，标量函数相对于增加的占空比再次以基本线性的方式增加。标量函数的两个线性部分的斜率基本上彼此不同，其中，第二线性部分的斜率比第一个更小。
102.通过将标量函数应用于测量参数，控制器36被有利地被布置成考虑到压力幅度到def质量值的转换在喷射器24的变化的工作状况下不恒定的事实。因此，校准模块42被布置成方便地确定经校准的参数值，该经校准的参数值准确地对应于在给定的启动时段内由喷射器喷射的def的质量。
103.最后，控制器36的确定模块44使用经校准的参数值通过将def质量值除以启动时段来确定所确定的流速。
104.本文描述的示例仅是代表性的，并且本领域的读者将理解其它特定架构也是可能的。此外，def输送系统和车辆排气系统的部件是常规的，因此本领域技术人员应该是熟悉的。例如，图1的图应仅被视为示例性def输送系统12的表示。def输送系统的另选配置是已知的，并且预期可以结合其它已知的部件作为图1中所示和描述的部件的补充或替代。这种改变将在本领域技术人员的能力范围内。特别地，预计将被布置成冷却喷射器的附加部件根据喷射器24相对于车辆排气的位置而并入def输送系统中。
105.此外，监测模块40、校准模块42、确定模块44和诊断模块46各自作为控制器36的处理器上的算法实例提供。处理器被布置成响应于合适的需求或指令来执行各个模块的功能。另选地，如技术人员将容易理解的，控制器的模块40、42、44和46中的各个模块可以被设置在任何数量的单独物理处理单元内。
106.还应当理解，可以设置合适的连接装置来互连控制器36和def输送系统12的各种部件。互连可以是直接或“点对点”连接，也可以是在适当协议(例如can总线或以太网)下运行的局域网(lan)的一部分。此外，应当理解，不是使用电缆，而是控制命令可以通过合适的无线网络无线地传输，例如在wifi
tm
或zigbee
tm
标准(分别为ieee802.11和802.15.4)下运行的合适的无线网络。