控制汽油发动机选择性催化还原剂催化剂的方法和系统与流程

1.本描述涉及用于控制nh3在选择性催化还原剂催化剂中的存储的方法和系统。所述方法和系统对于包括汽油发动机和三元催化剂的车辆可能特别有用。


背景技术：

2.车辆可包括三元催化剂以将碳氢化合物、co和nox转化为h2o、co2和n2。当发动机排气比用于燃烧汽油的化学计量排气更浓时，三元催化剂可生成nh3。nh3可在三元催化剂下游的排气系统中被氧化以形成nox。选择性催化还原剂催化剂(scr)可定位在三元催化剂下游的排气系统中，以存储nh3并经由nh3与nox反应将其转化为n2和h2o。然而，如果nh3的scr存储量太低，则nh3可能会泄漏通过scr并离开到大气中，或者可能不会转化nox。因此，可能期望确定和控制存储在scr中的nh3的量。


技术实现要素：

3.本文的发明人已经认识到上面提及的问题并且已经开发了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：经由控制器估计存储在选择性催化还原剂催化剂(scr)中的nh3的量；响应于第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出，而经由所述控制器校正存储在所述scr中的nh3的量；以及根据存储在所述scr中的经校正的nh3的量，经由所述控制器调整喷射到发动机的燃料量。
4.通过根据第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出估计通过scr的nh3泄漏的量，可能够提供校正有关scr的nh3存储模型的输出的技术结果。特别地，上游(例如，催化剂监测氧传感器)氧传感器切换的时间和下游(例如，尾管氧传感器)氧传感器切换的时间可在scr的温度增加时指示通过scr的nh3泄漏。nh3泄漏可用作校正nh3存储模型的基础，以使得存储在scr中的nh3的量可保持在期望的工作范围内。
5.本描述可提供几个优点。特别地，所述方法可改善汽油车辆的nox排放控制。另外，可按照比依赖于nox传感器的系统更低的成本来实现所述方法。此外，可以不同的方式实现所述方法，从而容许设计灵活性。
6.当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本描述的以上优点和其他优点以及特征。
7.应理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由在具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
8.当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文描述的优点，在附图中：
9.图1是发动机和后处理系统的示意图；
10.图2和图3示出了氧传感器切换序列；
11.图4是示出两个氧传感器的输出可如何作为用于估计通过scr的nh3的泄漏的曲线图；
12.图5示出了用于控制配备有scr和两个氧传感器的汽油车辆的nox和nh3的第一方法的流程图；并且
13.图6示出了用于控制配备有scr和以及nox和nh3传感器的汽油车辆的nox和nh3的第二方法的流程图。
具体实施方式
14.本描述涉及改善控制从发动机排出的nox。发动机可包括后处理系统，所述后处理系统包括三元催化剂和scr。scr可在排气流的方向上定位在一个或多个三元催化剂的下游。scr可存储nh3并且经由进入scr的nox将nh3转化为n2和h2o。发动机可能是图1中示出的类型。在一个示例中，nh3的存储量可基于如从两个氧传感器推断的通过scr的nh3泄漏。在其他示例中，nh3的存储量可基于如从nox或nh3传感器推断的通过scr的nh3泄漏。图2和图3示出了氧传感器切换序列，以示出两个氧传感器的输出可如何作为确定通过scr的nh3泄漏的基础。在图4中并排绘制了两个氧传感器的输出，以示出曲线之间的面积，所述面积可指示通过scr的nh3泄漏。图5和图6示出了用于控制车辆的nox和nh3的两种方法。所述方法可经由观察器对nh3存储量进行建模，并校正nh3存储模型的输出。
15.参看图1，包括多个气缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，图1中示出了其中一个气缸。控制器12从图1中示出的各种传感器接收信号。控制器可采用图1中示出的致动器以基于接收到的信号和存储在控制器12的存储器中的指令而调整发动机操作。
16.发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖和缸体包括燃烧室30和气缸壁32。燃烧室30可替代地被称为气缸。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。任选的起动机96(例如，低压(以小于30伏工作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99和曲轴40。环形齿轮99直接联接到曲轴40。起动机96可直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可经由皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，当起动机96未接合到发动机曲轴40时，所述起动机处于基础状态。
17.燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。进气门52可由气门启用装置59选择性地启用和停用。排气门54可由气门启用装置58选择性地启用和停用。可在关闭位置停用进气门和排气门，以使得进气门和排气门在发动机循环(例如，四个冲程)期间不会打开。气门启用装置58和59可以是机电装置。
18.燃料喷射器66被示出为突出到燃烧室30中，并且它被定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66。在一个示例中，可使用高压双级燃料系统来生成较高的燃料压力。
19.任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制到进气歧管44的气流。在一些示例中，节气门62和节流板64可定位在进气门52与进气歧管44之间，以使得节气门62是进气道节气门。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
20.无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(uego)传感器126被示出为在起燃三元催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态加热排气氧(hego)传感器可代替uego传感器126。根据如由箭头130所指示的排气流的方向，第二hego传感器(可被称为催化剂监测传感器(cms)127)定位在起燃三元催化剂70下游的后处理系统140中。可以是hego、nox或nh3传感器的第三传感器128定位在第二三元催化剂71和scr 72的下游。在一些示例中，可提供scr前氧传感器129，并且其可在后处理系统140中定位在三元催化剂71的下游和scr 72的上游。可经由温度传感器141来确定scr的温度。
21.控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出为除了接收先前讨论的那些信号之外还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect)；联接到推力踏板130以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(map)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本描述的优选方面，曲轴每旋转一转，发动机位置传感器118产生预定数目的等距脉冲，据此可确定发动机转速(rpm)。
22.控制器12还可接收来自人/机接口11的输入。对起动发动机或车辆的请求可经由人类生成并输入到人/机接口11。人/机接口可以是触摸屏显示器、按钮、钥匙开关或其他已知装置。控制器12还可响应于车辆和发动机工况而自动地起动发动机10。自动发动机起动可包括在没有人类132向专用于从人类132接收输入以用于起动和/或停止发动机10的旋转的唯一目的的装置(例如，钥匙开关或按钮)提供输入的情况下起动发动机10。例如，发动机10可响应于驾驶员需求扭矩小于阈值并且车辆速度小于阈值而自动地停止。
23.在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以便增大燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(bdc)。
24.在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的末端并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域的技术人员称为上止点(tdc)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92等已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
25.在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到bdc。曲轴40将活塞运动转化成旋转轴
的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到tdc。应注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
26.因此，图1的系统提供了一种系统，其包括：发动机；所述发动机的排气系统中的三元催化剂；选择性催化还原剂催化剂(scr)，所述选择性催化还原剂催化剂定位在所述排气系统中位于所述三元催化剂下游的位置处；传感器，所述传感器定位在所述排气系统中位于所述scr下游的位置处；以及控制器，所述控制器包括：存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令致使所述控制器基于所述传感器的输出与nh3存储模型的输出之间的差值而生成存储在所述scr中的nh3的量的校正值；以及用于根据所述差值调整所述nh3存储模型的所述输出并响应于所述nh3存储模型的输出而调整供应到所述发动机的燃料量的指令。所述系统包括其中传感器是nh3传感器或nox传感器。所述系统还包括用于根据所述校正值来调整所述nh3存储模型的输出的额外指令。所述系统包括其中nh3存储模型是基于排气λ值、scr温度和排气流率。所述系统还包括用于对所述nh3存储模型的输出进行积分的额外指令。所述系统包括其中所述nh3存储模型还基于流入scr的nox的量。
27.关于图2，其示出了后处理系统140中的氧传感器响应于发动机空气燃料或λ值(例如，λ＝发动机空燃比/化学计量空燃比)的变化的切换。图2示出了由于λ在没有来自scr的nh3解吸(例如，nh3泄漏)的情况下从浓到稀的切换而引起的氧传感器切换。
28.发明人已经观察到由定位在scr下游的下游氧传感器观察到的氧浓度响应于稀到浓发动机空燃比切换而下降到低水平(例如，0)。定位在scr下游的氧传感器的输出甚至在上游三元催化剂和下游三元催化剂的氧存储量耗尽之前切换或改变状态，这将致使催化剂监测氧传感器的状态改变。如果稀到浓空燃比切换与nh3释放一致，诸如本文的发明人在正scr温度升高瞬态期间可预期，则由nh3的释放生成的h2或nh3本身可能致使下游或排气尾管氧传感器在所述催化剂监测氧传感器切换状态之前切换或改变状态。催化剂监测氧传感器在排气尾管氧传感器之后切换，因为催化剂监测传感器必须在排气中的氧浓度致使其切换状态之前等待还原剂耗尽上游催化剂中的氧存储量。排气尾管氧传感器不必等待上游催化剂中的氧耗尽由于稀到浓空燃比变化而切换或改变状态，因为排气尾管氧传感器响应于来自nh3的h2或nh3本身而切换或改变状态。
29.从图2的顶部开始的第一曲线图是发动机λ(例如，由发动机燃烧的空气和燃料混合物的λ值)相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机λ，并且当迹线202在竖直轴线上的标签1下方时，发动机λ小于一(例如，浓)。当迹线202在竖直轴线上的标签1上方时，发动机λ大于一(例如，稀)。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线202表示发动机λ值。
30.从图2的顶部开始的第二曲线图是cms(例如，图1的127)的输出电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示cms电压，并且cms电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，cms电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线204表示cms电压。
31.从图2的顶部开始的第三曲线图是排气尾管或scr后传感器(例如，图1的128)的输出电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示scr后传感器电压，并且scr后电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，scr后电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从
图的左侧向图的右侧增加。迹线206表示scr后电压。
32.从图2的顶部开始的第四曲线图是scr前传感器(例如，图1的129)的输出电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示scr前传感器电压，并且scr前电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，scr前电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线208表示scr前电压。
33.当氧传感器暴露于λ＝1排气时，cms、scr后氧传感器和scr前氧传感器的输出电压表现出非常高的增益。增益如此之高，以使得当发动机λ从浓变为稀时，氧传感器输出电压可被描述为“切换”，或反之亦然。氧传感器的切换也可被称为氧传感器的状态从指示稀(例如，较低电压-低于0.4伏的电压)改变为指示浓(例如，较高电压-高于0.6伏的电压)，且反之亦然。
34.在时间t0处，发动机λ值已从浓值(例如，0.9)变为稀值(例如，1.1)。cms、scr后氧传感器和scr前氧传感器电压都指示稀，但是电压朝向浓指示增加。
35.在时间t1处，发动机λ值从浓值变为稀值。cms、scr后氧传感器和scr前氧传感器电压都指示浓。此后不久，cms、scr后氧传感器和scr前氧传感器电压都指示稀。cms首先从稀切换到浓，然后是scr前氧传感器和scr后氧传感器从稀切换到浓。
36.在时间t2处，发动机λ值从稀变为浓。cms在时间t3从浓切换到稀。scr后氧传感器在时间t3与时间t4之间切换，并且scr前氧传感器在时间t4处最后切换。因此，可观察到，当不存在nh3泄漏时，在cms从指示稀切换到指示浓之后，scr后氧传感器从指示稀切换为指示浓。当scr温度降低时，可能不存在nh3泄漏，因为scr中用于nh3的存储容量随scr温度降低而增加。因此，scr的nh3存储容量随scr的温度升高而降低。
37.关于图3，其示出了后处理系统140中的氧传感器响应于发动机空气燃料或λ值的变化的切换。图3示出了由于λ在没有来自scr的nh3解吸的情况下从浓到稀的切换而引起的氧传感器切换。
38.从图3的顶部开始的第一曲线图是发动机λ相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机λ，并且当迹线302在竖直轴线上的标签1下方时，发动机λ小于一(例如，浓)。当迹线302在竖直轴线上的标签1上方时，发动机λ大于一(例如，稀)。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线302表示发动机λ值。
39.从图3的顶部开始的第二曲线图是cms传感器(例如，图1的127)的输出电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示cms传感器电压，并且cms电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，cms电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线304表示cms电压。
40.从图3的顶部开始的第三曲线图是排气尾管或scr后传感器(例如，图1的128)的输出电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示scr后传感器电压，并且scr后电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，scr后电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线306表示scr后电压。
41.从图3的顶部开始的第四曲线图是scr前传感器(例如，图1的129)的输出电压相对于时间的曲线图。竖直轴线表示scr前传感器电压，并且scr前电压在竖直轴线箭头的方向上增加。在水平轴线的水平处，scr前电压为零。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线308表示scr前电压。
42.在时间t10处，发动机λ值是稀值。cms指示稀，并且scr后氧传感器电压和scr前氧传感器电压都指示浓。
43.在时间t11处，发动机λ值从浓值变为稀值。cms、scr后氧传感器和scr前氧传感器电压都指示浓。此后不久，cms切换为稀，随后scr后氧传感器和scr前氧传感器在时间t12之前切换为稀。
44.在时间t12处，发动机λ值从稀变为浓。scr后氧传感器与时间t12一致或恰好在时间t12之后切换为浓。cms继续指示稀值。scr前氧传感器也继续指示稀。
45.在时间t13处，发动机λ值继续处于浓值。由于从scr释放的nh3或从nh3本身生成h2，因此scr后氧传感器继续指示浓条件。cms传感器从指示稀切换为指示浓。scr前氧传感器继续指示稀条件。
46.时间t12(例如，scr后氧传感器从稀到浓的切换时间)与时间t13之间的时间量可能是用于估计通过scr的nh3泄漏的基础。替代地，时间t12与时间t13之间在曲线306与曲线304之间的面积可以是用于估计通过scr的nh3泄漏的基础，如图4中所示。
47.在时间t14处，发动机λ值继续处于浓值。由于从scr释放的nh3或从nh3本身生成h2，因此scr后氧传感器继续指示浓条件。cms传感器继续指示浓，并且scr前从指示稀切换为指示浓。
48.因此，发明人已经确立了一种经由两个氧传感器的输出来估计nh3泄漏的方法。另外，如下面进一步详细讨论的，发明人已经开发了一种基于nh3泄漏估计结果而校正用于scr的nh3存储模型的输出的方式。
49.现在参看图4，图3中的曲线304和306并排放置，以指示时间t12与t13之间的面积，所述面积可指示通过scr的nh3泄漏。图4示出了在时间t12与时间t13之间的时间范围内曲线306与304之间的交叉阴影线面积499。该面积可凭经验映射到通过scr的nh3泄漏的量。替代地，时间t12与时间t13之间的时间量可以凭经验映射到通过scr的nh3泄漏的量。
50.现在参看图5，示出了一种用于控制配备有scr和两个氧传感器的汽油车辆的基于第一观察器的nox和nh3的方法。图5的方法可并入图1的系统中并且可与所述系统合作。另外，图5的方法的至少部分可作为存储在控制器12的非暂时性存储器中的可执行指令而并入，而所述方法的其他部分可经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。
51.在502处，方法500确定工况。工况可包括但不限于环境温度、发动机温度、发动机转速、大气压力、发动机进气歧管温度、scr温度、氧传感器、nox传感器和nh3传感器的操作状态以及驾驶员需求扭矩。可经由本文描述的各种传感器来确定发动机工况。方法500进行到504。
52.在504处，方法500判断scr的温度是否正在升高。如果是，则答案为是且方法500进行到506。否则，答案为否，并且方法500返回502。替代地，如果答案为否，则方法500可退出并在稍后的时间(例如，250毫秒之后)再次执行。升高scr温度可指示减少的nh3存储容量和来自scr的nh3解吸。
53.在506处，判断是否存在从稀原料气排气到浓原料气排气的切换。换句话说，方法500判断发动机是否已经从以稀空燃比操作切换到以浓空燃比操作。方法500可经由uego 126确定从稀原料气排气到浓原料气排气的切换。从稀原料气排气到浓原料气排气的切换
可允许经由两个氧传感器的输出来确定通过scr的nh3泄漏。如果方法500确定存在从稀原料气排气到浓原料气排气的切换，则答案为是，并且方法500进行到508。否则，答案为否，并且方法500进行到507。
54.在507处，方法500生成从产生稀原料气的发动机到产生浓原料气的发动机的切换。可经由刺激三元催化剂操作的闭环燃料控制斜坡和跳回技术来提供从稀原料气排气到浓原料气排气的切换。替代地，当在退出燃料切断模式之后重新启用气缸时，可生成稀到浓切换。此外，可在燃料浓化期间生成稀到浓切换以控制催化剂温度。更进一步地，方法500可响应于校正nh3存储模型的输出的请求而生成从生成稀排气到生成浓排气的转变。可通过增加喷射到发动机的燃料量来提供从生成稀原料气到生成浓原料气的切换。方法500返回506。
55.在508处，方法500确定来自在排气流方向上定位在scr下游的后处理系统140中的排气尾管氧传感器的输出电压。方法500还确定定位在三元催化剂下游的氧传感器(例如，cms传感器127)的输出电压。可经由控制器确定输出电压。方法500进行到510。
56.在510处，方法500校正从输出在508处确定的电压的两个氧传感器输出的电压中可能存在的偏移。由于传感器温度变化、传感器污染和/或传感器老化，氧传感器有时可能表现出偏移。方法500可经由确定在预定时间段内的最低氧传感器电压，并将偏移电压添加到将最低电压值移动到预定电压电平的确定的氧传感器输出电压来移除这些偏移。例如，如果在两分钟的时间段内，观察到的最低氧传感器电压为-0.2伏，并且期望的最低氧传感器电压为0伏，则可向由主题氧传感器输出并且输入到控制器的每个电压水平添加0.2伏。当然，也可应用移除传感器偏移的其他方式。方法500进行到512。
57.在512处，方法500对从两个氧传感器输出的如在510处确定的经偏移电压调整的电压之间的面积进行积分。在一个示例中，被积分的面积在排气尾管氧传感器从指示稀切换到指示浓时(诸如，图3中示出的时间t12)开始。被积分的面积在上游氧传感器(例如，cms传感器127)从指示稀切换到指示浓时(诸如图3中的时间t13)结束。方法500对两个氧传感器的电压之间的差值进行积分，或者更一般地，对这些电压的函数进行积分，其可表示为：
[0058][0059]
其中泄漏_面积是cms传感器与排气尾管氧传感器的电压输出曲线之间的面积，t1是排气尾管传感器从指示稀切换到指示浓的时间，t2是cms从指示稀切换到指示浓的时间，vcms是cms的电压输出，vtp是排气尾管氧传感器的电压输出，并且函数f1和f2将电压映射到o2质量流量。
[0060]
替代地，在一些示例中，方法500可确定排气尾管氧传感器从指示稀切换到指示浓与上游氧传感器(例如，cms传感器127)从指示稀切换到指示浓之间的时间差。可经由以下等式来确定泄漏时间：
[0061]
泄漏_时间＝t1-t2
[0062]
其中泄漏_时间是cms传感器的电压输出曲线与排气尾管氧传感器的电压输出曲线之间的时间量，t1是排气尾管传感器从指示稀切换到指示浓的时间，t2是cms从指示稀切换到指示浓的时间。方法500进行到514。
[0063]
在514处，方法500估计nh3泄漏的量。在一个示例中，方法500经由以经验确定的函
数来估计nh3泄漏的量，所述函数将在512处确定的面积或时间映射到nh3泄漏。可经由在测功机上操作发动机系统并记录在发动机的稀到浓空燃比变化期间出现的nh3水平来确定所述函数。方法500可经由以下等式来估计nh3：
[0064]
nh3泄漏＝f(泄漏_面积)
[0065]
或者
[0066]
nh3泄漏＝f(泄漏_时间)
[0067]
其中nh3泄漏是泄漏或经过scr的nh3的估计量，并且f是返回nh3泄漏量的函数。已经泄漏通过scr的nh3的量可被称为实际nh3泄漏的估计值。nh3_泄漏可被称为观察器的输出，因为它是基于观察到的系统输出。方法500进行到516。
[0068]
在516处，方法500确定建模的nh3泄漏的量。方法500可经由以下等式估计存储在scr内的nh3的变化率：
[0069][0070]
其中d/dt nh3存储是存储在scr中的nh3的变化率，nh3in是返回进入scr的nh3的量的函数，λ是发动机在其上操作的λ值，ef是排气流率，t是排气温度，nh3des是返回nh3解吸量的函数，nh3存储是存储在scr中的nh3的量，scrt是scr温度，nh3cvt是返回被转化成n2和h2o的nh3的量的函数，并且noxscr是流入scr的nox的量。可经由以下等式来确定nh3泄漏的建模的量：
[0071]
nh3泄漏mod＝nh3des(nh3存储,scrt,ef,λ)
[0072]
其中nh3泄漏mod是来自scr的建模的nh3泄漏量，并且变量如先前所述。可经由在测功机上操作发动机并记录来自发动机和排气尾管的排放来以经验确定函数nh3in、nh3des和nh3cvt，或者替代地，可经由等式来确定它们。方法500进行到518。
[0073]
在518处，方法500调整估计要存储在scr内的nh3的量。可经由数值积分nh3in(λ,ef,t)-nh3des(nh3存储,scrt,ef,λ)-nh3cvt(noxscr,t)来确定估计要存储在scr内的nh3的量。对于静态条件，存储在scr中的nh3的校正量可经由以下等式确定：
[0074]
nh3storcor＝nh3stor kcor*(nh3泄漏-nh3泄漏mod)
[0075]
其中nh3storcor是存储在scr中的nh3的校正量，nh3stor是存储在scr中的nh3的未校正量，nh3泄漏是通过scr的nh3泄漏的估计的量，kcor是标量增益(例如，在0与1之间的实数)，并且nh3泄漏mod是通过scr的nh3泄漏的建模量。
[0076]
对于动态条件，存储在scr中的nh3的校正的估计量可经由以下等式确定：
[0077][0078]
其中变量如先前所述。可对该等式的右侧进行数值积分，以确定存储在scr中的nh3的校正量。方法500进行到520。
[0079]
在520处，方法500根据存储在scr中的nh3的校正量来调整递送到发动机的燃料量。在一个示例中，如果存储在scr中的nh3的校正量小于第一阈值，则可经由以浓空燃比操作发动机来生成额外的nh3，以使得更多的nh3可存储在scr中。如果存储在scr中的nh3的校正量大于第二阈值，则可经由以稀空燃比操作发动机来停止生成额外的nh3，以使得可在
scr中利用nh3。第一阈值和第二阈值可以是scr温度的函数。
[0080]
另外，nh3泄漏估计值nh3泄漏可用于监测scr系统的健康和存在。具体地，当观察器通过在cms之前的某个时间预测排气尾管氧传感器切换的nh3泄漏，但是观察到的排气尾管氧传感器切换事件在cms切换之后发生时，这可能指示scr硬件或预测nh3生成和解吸的算法劣化。方法500进行到退出。
[0081]
以这种方式，两个氧传感器可以是校正存储在scr内的nh3的估计量的观察器的基础。通过改善存储在scr中的nh3的估计值，可能够减少nh3泄漏并改善nox转化。
[0082]
现在参看图6，示出了一种用于控制配备有scr和nox或nh3传感器的汽油车辆的基于第二观察器的nox和nh3的第二方法。图6的方法可并入图1的系统中并且可与所述系统协作。此外，图6的方法的至少部分可作为存储在控制器12的非暂时性存储器中的可执行指令而并入，而所述方法的其他部分可经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。
[0083]
在602处，方法600确定工况。工况可包括但不限于环境温度、发动机温度、发动机转速、大气压力、发动机进气歧管温度、scr温度、氧传感器、nox传感器和nh3传感器的操作状态以及驾驶员需求扭矩。可经由本文描述的各种传感器来确定发动机工况。方法600进行到604。
[0084]
在604处，方法600确定传递通过scr的nh3泄漏的量。方法600经由定位在scr下游的nh3或nox传感器确定传递通过scr的nh3泄漏的量。方法600进行到606。
[0085]
在606处，方法600判断是否存在nh3泄漏。如果是，则答案为是，并且方法600进行到608。否则，答案为否，并且方法600进行到607。
[0086]
在607处，方法600确定在静态条件期间存储在scr中的nh3的校正量。对于静态条件，存储在scr中的nh3的校正量可经由以下等式确定：
[0087]
nh3storcor＝nh3stor kcor*(nh3meas-nh3泄漏mod)
[0088]
其中nh3storcor是存储在scr中的nh3的校正量，nh3stor是存储在scr中的nh3的未校正量，nh3meas是如经由nh3或nox传感器确定的泄漏通过scr的nh3的测量的量，kcor是标量增益(例如，在0与1之间的实数)，并且nh3泄漏mod是如先前所述的通过scr的nh3泄漏的建模量。方法600进行到610。
[0089]
在608处，方法600经由以下等式确定对于动态条件，存储在scr中的nh3的校正的估计量：
[0090][0091]
其中变量如先前所述。可对该等式的右侧进行数值积分，以确定存储在scr中的nh3的校正量。方法600进行到610。
[0092]
在610处，方法600根据存储在scr中的nh3的校正量来调整递送到发动机的燃料量。在一个示例中，如果存储在scr中的nh3的校正量小于第一阈值，则可经由以浓空燃比操作发动机来生成额外的nh3，以使得更多的nh3可存储在scr中。如果存储在scr中的nh3的校正量大于第二阈值，则可经由以稀空燃比操作发动机来停止生成额外的nh3，以使得可在scr中利用nh3。第一阈值和第二阈值可以是scr温度的函数。
[0093]
另外，测量的nh3泄漏nh3meas可用于监测scr系统的健康和存在。具体地，当第二观察器预测nh3泄漏大于第一阈值，但是观察到的或测量的nh3泄漏小于第二阈值时，这可指示scr硬件或预测nh3生成和解吸的算法的劣化(例如，性能低于可预期的性能)。方法600进行到退出。
[0094]
以这种方式，nox或nh3传感器可以是校正存储在scr内的nh3的估计量的第二观察器的基础。通过改善存储在scr中的nh3的估计值，可能够减少nh3泄漏并改善nox转化。
[0095]
因此，图5和图6的方法提供了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：经由控制器估计存储在选择性催化还原剂催化剂(scr)中的nh3的量；响应于第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出，而经由所述控制器校正存储在所述scr中的nh3的量；以及根据存储在所述scr中的的nh3的校正的量，经由所述控制器调整喷射到发动机的燃料量。所述方法还包括向发动机递送浓空燃比以校正存储在scr中的nh3的量。所述方法还包括针对电压偏移校正第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出。所述方法还包括经由对第一氧传感器的输出与第二氧传感器的输出之间的差值进行积分来校正存储在scr中的nh3的量。所述方法还包括基于第一氧传感器的输出与第二氧传感器的输出之间的经积分差值而校正存储在scr中的nh3的量。
[0096]
在一些示例中，所述方法还包括基于通过所述scr的nh3泄漏的估计的量而校正存储在scr中的nh3的量。所述方法包括其中调整喷射到发动机的燃料量包括响应于存储在scr中的nh3的校正的量小于第一阈值而使发动机空气燃料浓化。所述方法包括其中调整喷射到发动机的燃料量包括响应于存储在scr中的nh3的校正量大于第二阈值而使发动机空气燃料稀化。所述方法包括其中所述第一阈值和所述第二阈值是scr温度的函数。
[0097]
图5的方法和图6的方法还提供了一种用于操作发动机的方法，所述方法包括：经由控制器估计存储在选择性催化还原剂催化剂(scr)中的nh3的量；响应于第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出，而经由所述控制器校正存储在所述scr中的nh3的量；以及响应于观察器预测在所述第一氧传感器切换之前所述第二氧传感器切换的nh3泄漏而经由所述控制器向车辆乘员或服务中心指示scr劣化，但是其中第二氧传感器在所述第一氧传感器切换状态之后切换状态。所述方法还包括响应于所述观察器预测在所述第一氧传感器切换之前所述第二氧传感器切换的nh3泄漏而调整发动机操作，但是其中第二氧传感器在所述第一氧传感器切换状态之后切换状态。所述方法包括其中调整发动机操作包括调整发动机的燃料喷射正时和/或点火正时。所述方法还包括经由所述观察器生成nh3校正存储量。所述方法包括其中所述观察器经由所述第一氧传感器的输出和所述第二氧传感器的输出来生成所述nh3校正存储量。
[0098]
应当注意，本文中包括的示例控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文所述的具体例程可表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一个或多个。为此，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行、或者在一些情况下省略。同样地，处理次序不一定是达成本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能
中的至少部分可图形地表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施所描述的动作时，控制动作还可变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。
[0099]
本描述到此结束。在不脱离本描述的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本描述之后，将想到许多变化形式和修改。例如，在天然气、汽油或替代燃料配置中操作的直列3缸、直列4缸、直列5缸、直列6缸、v型6缸、v型8缸、v型10缸和v型12缸发动机可使用本描述来获益。