專利名稱：位于內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的NOx蓄氣催化器損壞狀態(tài)的診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的對位于內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的NOX蓄氣催化器的損壞狀態(tài)進(jìn)行診斷的方法。
在內(nèi)燃機(jī)的空氣燃料混合物燃燒過程中，為降低所形成的有害物質(zhì)排放，公知的方法是在排氣管內(nèi)設(shè)置催化器。其中的有害物質(zhì)，如CO、HC或H2可作為還原劑與空氣中存在的氧發(fā)生氧化。同樣，在燃燒過程中產(chǎn)生的NOX在催化器內(nèi)也通過還原劑的作用還原成氮?dú)狻?br> 如果內(nèi)燃機(jī)處在λ＞1的稀混合氣工況中，則一部分處在尾氣內(nèi)的還原劑同時(shí)會(huì)減少，從而造成NOX的完全轉(zhuǎn)化無法繼續(xù)進(jìn)行。其補(bǔ)救措施是給催化器配備一個(gè)NOX蓄氣元件，使兩者組成NOX蓄氣催化器。這種NOX蓄氣催化器也可以是一個(gè)三元催化器的組成部分。NOX的吸收將持續(xù)進(jìn)行，直到催化器溫度超過某個(gè)NOX拒吸溫度，或者NOX蓄氣能力耗盡為止。在此時(shí)刻之前，必須將所述NOX蓄氣催化器再生，其方法是轉(zhuǎn)換到一種化學(xué)計(jì)算工況(λ＝1)或者濃混合氣工況(λ＜1)中。
此外，公知的方法還包括為內(nèi)燃機(jī)配備一種裝置，該裝置允許內(nèi)燃機(jī)特別是在冷起動(dòng)后將NOX吸收，其方法例如是設(shè)置一個(gè)二次空氣泵，它可通過有控制地送入的空氣量而提高尾氣內(nèi)的氧含量，并且實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)空氣比例的匹配調(diào)整。通過該方式可實(shí)現(xiàn)基于放熱反應(yīng)的尾氣溫度提升。
此外，公知的方案還包括在NOX蓄氣催化器下游設(shè)置一個(gè)可測定尾氣中NOX濃度的NOX傳感器。通過NOX濃度可以以公知方式采取必要的再生措施，例如超過了某個(gè)給定的排放閾值后采取再生措施。
在NOX蓄氣催化器的某種工況中，NOX蓄氣催化器的功能可能由于各種損壞而受到影響。一種是可逆的損壞，例如由于含硫燃料造成的硫化或者NOX蓄氣催化器內(nèi)產(chǎn)生的積炭，借助于有針對性的再生措施可將其消除。另一種是隨著工作時(shí)間的增加而出現(xiàn)不可逆損壞。例如由于熱過載而對NOX蓄氣催化器造成活性損失，以致于無法進(jìn)行有害物質(zhì)排放的有效還原。
公知的控制NOX蓄氣催化器方法的缺點(diǎn)是，對以上損壞狀態(tài)無法進(jìn)行足夠的診斷，因?yàn)樵\斷只能在發(fā)動(dòng)機(jī)熱運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。如果要進(jìn)行診斷，則經(jīng)常需要采用相對復(fù)雜的測量裝置，包括使用附加的λ傳感器、溫度傳感器和專門的氣體傳感器。這樣一方面需要復(fù)雜的計(jì)算方法，另一方面這種傳感器成本相對較高，從而大大增加了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法，它允許以簡單的方式對NOX蓄氣催化器的損壞狀態(tài)進(jìn)行診斷，而且只需要借助于一個(gè)NOX傳感器。
以上任務(wù)的解決方案在于權(quán)利要求1所述的對NOX蓄氣催化器的損壞狀態(tài)進(jìn)行診斷的方法，其特征是a)所述加熱措施(來自發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的措施和吹入的二次空氣)完成后，在一個(gè)給定的診斷時(shí)間范圍內(nèi)測定所述NOX傳感器的NOX濃度的信號(hào)曲線，b)將所述NOX濃度的信號(hào)曲線與一條給定的NOX濃度的額定曲線進(jìn)行比較，這樣便可直接在內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)以及蓄氣催化器被加熱到最低溫度后測定所述損壞狀態(tài)。
在一種優(yōu)選方案中，所述信號(hào)曲線與額定曲線的偏差的曲線和/或大小組成一個(gè)控制值。所述控制值如果超過了一個(gè)閾值，將在必要時(shí)產(chǎn)生一個(gè)警告信號(hào)(車內(nèi)診斷)。根據(jù)所述警告信號(hào)，一方面可采取相應(yīng)的再生措施，另一方面可導(dǎo)入多種維護(hù)措施。其中被證明有利的方案是，所述閾值根據(jù)諸如NOX蓄氣催化器的總工作時(shí)間、再生措施的效率、某個(gè)車速和催化器實(shí)際溫度等參數(shù)確定。
一種被證明特別有利的方案是，給使用本發(fā)明所述方法的內(nèi)燃機(jī)配備一個(gè)二次空氣泵。所述二次空氣泵的作用是公知的，它在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)后導(dǎo)入加熱措施，將催化器溫度提高到最低工作溫度上。所述二次空氣泵關(guān)閉后開始進(jìn)行診斷。
所述診斷只有在二次空氣泵關(guān)閉后進(jìn)行才有意義，因?yàn)閺脑摃r(shí)刻起，可將混合氣調(diào)節(jié)到λ＝1。在調(diào)節(jié)到λ＝1的工況模式中催化器開始進(jìn)行NOX還原。在該條件下也可借助于NOX傳感器測定催化器可能存在的損壞。
此外，所述損壞狀態(tài)的診斷最好是在催化器溫度的一個(gè)給定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，其中的催化器溫度由合適的溫度傳感器測定。
本發(fā)明的優(yōu)選方案見從屬權(quán)利要求所述的其他特征。
下面對照附圖
所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，圖中表示出一條λ值曲線，一條車速曲線，一條NOX濃度的信號(hào)曲線和一條NOX濃度的給定額定曲線內(nèi)燃機(jī)，特別是調(diào)節(jié)到λ＝1的內(nèi)燃機(jī)或者DI奧托發(fā)動(dòng)機(jī)可在工作過程中測定有害物質(zhì)，例如CO，HC和NOX。一方面可經(jīng)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的催化器用氧將還原劑(CO，HC，H2)氧化，另一方面可在催化器內(nèi)將還原劑NOX轉(zhuǎn)化成氮?dú)?。在λ?的稀混合氣工況中，NOX作為氮化物沉積在NOX蓄氣催化器上，這種過程將持續(xù)進(jìn)行，直到催化器溫度超過某個(gè)NOX拒吸溫度，或者NOX蓄氣能力耗盡為止。為避免NOX的擊穿，在此時(shí)刻之前必須讓內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入化學(xué)計(jì)算工況或者濃混合氣工況λ≤1(再生)。
在內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)后，內(nèi)燃機(jī)的工作模式通常設(shè)定為λ＜1(濃混合氣工況，見λ值10的曲線)，以實(shí)現(xiàn)對NOX蓄氣催化器的快速加熱。此外，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車在加速過程中也強(qiáng)制工作在濃混合氣工況(見車速12的曲線)。
所述NOX蓄氣催化器為保證足夠的NOX轉(zhuǎn)換率和NOX蓄氣能力必須具有一個(gè)最低工作溫度。為此所述內(nèi)燃機(jī)須配備有一種裝置，它特別能在冷起動(dòng)后調(diào)節(jié)催化器溫度，從而至少可臨時(shí)影響尾氣溫度(在階段tS期間的加熱措施)。所以直接在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后，可采用二次空氣泵通過送入額外的空氣量而提高尾氣內(nèi)的氧含量。如果內(nèi)燃機(jī)處在濃混合氣工況下，則還原劑的放熱氧化反應(yīng)將直接發(fā)生在上部排氣管內(nèi)，或發(fā)生在可能存在的前置催化器內(nèi)。
加熱措施結(jié)束后，例如催化器溫度進(jìn)入了一個(gè)給定的溫度范圍后，在一個(gè)給定的診斷時(shí)間范圍(階段tD)內(nèi)，通過設(shè)置在所述NOX蓄氣催化器下游的NOX傳感器測定所述NOX傳感器的NOX濃度的信號(hào)曲線16。該信號(hào)曲線例如可記錄在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器內(nèi)，并在其內(nèi)部與一條給定的NOX濃度的額定曲線14進(jìn)行比較。所述額定曲線14通常表示一個(gè)新的NOX蓄氣催化器的NOX濃度曲線。
所述信號(hào)曲線16與額定曲線14的偏差的曲線和/或大小提供了一個(gè)表示NOX蓄氣催化器損壞狀態(tài)的尺度。所述偏差的曲線和/或大小組成一個(gè)控制值。當(dāng)所述控制值超過了一個(gè)閾值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)警告信號(hào)。所述閾值根據(jù)諸如NOX蓄氣催化器的總工作時(shí)間、再生措施的效率、車速12或催化器實(shí)際溫度等參數(shù)確定。
權(quán)利要求
1.于內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的NOX蓄氣催化器損壞狀態(tài)的診斷方法，通過設(shè)置在所述NOX蓄氣催化器下游的NOX傳感器測定尾氣中的NOX濃度，并且所述內(nèi)燃機(jī)配備有調(diào)節(jié)NOX蓄氣催化器最低工作溫度的裝置，該裝置的作用在于至少可臨時(shí)影響尾氣溫度(加熱措施)，本發(fā)明的特征是，a)所述加熱措施完成后，在一個(gè)給定的診斷時(shí)間范圍內(nèi)測定所述NOX傳感器的NOX濃度的信號(hào)曲線(16)，b)將所述NOX濃度的信號(hào)曲線(16)與一條給定的NOX濃度的額定曲線(14)進(jìn)行比較。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述信號(hào)曲線(16)與額定曲線(14)的偏差的曲線和/或大小組成一個(gè)控制值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，當(dāng)所述控制值超過了一個(gè)閾值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)警告信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述閾值根據(jù)諸如NOX蓄氣催化器的總工作時(shí)間、再生措施的效率、某個(gè)車速和催化器實(shí)際溫度等參數(shù)確定。
5.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征是，所述裝置包括一個(gè)用于調(diào)節(jié)NOX蓄氣催化器最低工作溫度的二次空氣泵。
6.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征是，所述損壞狀態(tài)的診斷是在催化器溫度的一個(gè)給定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對位于內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的NO
文檔編號(hào)B01D53/94GK1376234SQ00813230
公開日2002年10月23日 申請日期2000年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者H·勒克, R·克雷布斯, A·科尼, J·德呂克哈默 申請人:大眾汽車有限公司