專(zhuān)利名稱(chēng)：控制氮氧化物捕集器運(yùn)行并診斷其老化條件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備，用于控制氮氧化物捕集器的運(yùn)行，以及用于診斷其在用于稀混合氣操作的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，即在對(duì)燃料提供過(guò)剩氧量的條件下的老化條件。
背景技術(shù)：
專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R2843044已經(jīng)公開(kāi)了一種用于控制這種發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物捕集器的運(yùn)行的方法和設(shè)備。
該文獻(xiàn)公開(kāi)的方法使用開(kāi)/關(guān)型氧探針來(lái)檢測(cè)減少氮氧化物捕集器型催化劑上吸附的氮氧化物的動(dòng)作的結(jié)束。根據(jù)這種方法，在氣敏元件的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度，大約在650℃到800℃之間，檢測(cè)滲出的結(jié)束。
在該文獻(xiàn)中，借由設(shè)置在捕集器下游的氧探針?biāo)鶄魉偷碾娦盘?hào)中第二跳變的出現(xiàn)來(lái)檢測(cè)滲出的結(jié)束。該第二跳變用作滲出結(jié)束的指示。
根據(jù)所述文獻(xiàn)公開(kāi)的方法的第二跳變的簡(jiǎn)易檢測(cè)存在會(huì)不幸被各種參數(shù)干擾的缺點(diǎn)。
所述參數(shù)中的第一個(gè)與排出發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣成分的差不多完全實(shí)現(xiàn)的控制相關(guān)，由此造成探針發(fā)出的信號(hào)的波動(dòng)，隨之造成滲出結(jié)束的錯(cuò)誤檢測(cè)。
第二個(gè)參數(shù)與檢測(cè)第一平臺(tái)所用的時(shí)間相關(guān)，這表明(時(shí)間)太短以致于不總是可靠。
最后一個(gè)參數(shù)與為正確檢測(cè)曲線(xiàn)上的第二跳變而需要具有足夠的探針信號(hào)幅度有關(guān)。
最后，該現(xiàn)有方法存在不能在氮氧化物捕集器使用的過(guò)程中診斷其老化條件的缺點(diǎn)。
因此，需要一種方法，用于控制氮氧化物捕集器運(yùn)行，同時(shí)能診斷其老化條件，及其用于靠稀混合氣運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的工作條件。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主題是一種方法，用于控制氮氧化物捕集器的運(yùn)行，并診斷其用于用稀混合氣操作的內(nèi)燃機(jī)時(shí)的老化條件，由此周期性地進(jìn)行所述氮氧化物捕集器的滲出，該方法在于將第一氧探針?lè)旁谂艢夤苈飞喜⑹蛊涮幵诘趸锊都飨掠?，以及在于觀(guān)察代表由該探針傳送的信號(hào)的有效信號(hào)的變化。
該方法的特征在于，將在發(fā)動(dòng)機(jī)從稀混合氣操作向濃混合氣操作過(guò)渡后的變化之后得到的、該代表信號(hào)自氮氧化物捕集器的滲出開(kāi)始時(shí)朝向閾值S1的獨(dú)特的顯著增大用作命令滲出結(jié)束的指示，并且使用有效信號(hào)在從滲出開(kāi)始到滲出結(jié)束的時(shí)間上的積分、然后積分值與閾值S2的對(duì)比、或者從滲出的開(kāi)始時(shí)刻到達(dá)到閾值S1所用的時(shí)間的測(cè)量來(lái)診斷其老化條件。
本發(fā)明的方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，當(dāng)氣敏元件(拉姆達(dá)探針)在低溫(400℃至500℃)下工作時(shí)，能可靠地檢測(cè)滲出的結(jié)束以及診斷氮氧化物捕集器的老化條件。
當(dāng)氣敏元件(拉姆達(dá)探針)在低溫下工作時(shí)，本發(fā)明的方法具有能簡(jiǎn)單可靠地檢測(cè)氮氧化物捕集器的滲出結(jié)束的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的方法在氣敏元件的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度，即在大約650℃至800℃之間進(jìn)行診斷，該方法具有比在低溫上進(jìn)行診斷更快的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)樘结樀臒崞胶鉀](méi)有變化。因而能在決定后就立即進(jìn)行診斷。
本發(fā)明的另一主題是一種設(shè)備，用于控制氮氧化物捕集器的運(yùn)行，并診斷其用于用稀混合氣操作的內(nèi)燃機(jī)時(shí)的老化條件，用于執(zhí)行前面限定的方法，所述內(nèi)燃機(jī)配有具有氮氧化物捕集器的排氣管路。
該設(shè)備的特征在于它包括氧探針，設(shè)置在排氣管路上并在氮氧化物捕集器下游；以及計(jì)算裝置，用于確定從滲出開(kāi)始時(shí)起代表由所述探針傳送的信號(hào)的有效信號(hào)的獨(dú)特的顯著增大，并用于確定氮氧化物捕集器的老化條件，所述信號(hào)是在滲出操作開(kāi)始之后獲得的，所述獨(dú)特的顯著增大用作滲出結(jié)束的指示。
優(yōu)選地，當(dāng)拉姆達(dá)氧探針在400℃和500℃之間的溫度下工作時(shí)，能進(jìn)行氮氧化物捕集器運(yùn)行的控制。
優(yōu)選地，當(dāng)拉姆達(dá)氧探針在大約400℃和500℃之間或者在大約650℃和800℃之間工作時(shí)，能進(jìn)行診斷。
優(yōu)選地，在觀(guān)察到在大約400℃-500℃的溫度下獲得的獨(dú)特信號(hào)之前或之后，可獨(dú)立于前述信號(hào)觀(guān)察到補(bǔ)充信號(hào)。
該新信號(hào)可包括新顯著增大，該增大從水平基本恒定的第一平臺(tái)形成第二平臺(tái)，并且是在發(fā)動(dòng)機(jī)從稀混合氣操作向濃混合氣操作過(guò)渡之后的變化以后獲得的。當(dāng)拉姆達(dá)氧探針在大約650℃和800℃之間的溫度下工作時(shí)，該新信號(hào)可用作補(bǔ)充指示以命令滲出的結(jié)束。
當(dāng)拉姆達(dá)氧探針在大約650℃和800℃之間的溫度下工作時(shí)，也可通過(guò)測(cè)量第一和第二平臺(tái)之間所經(jīng)過(guò)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)診斷以診斷其老化條件。
優(yōu)選地，補(bǔ)充應(yīng)用位于氮氧化物捕集器上游的第二氧探針產(chǎn)，以便傳送基準(zhǔn)信號(hào)，由第一探針傳送的信號(hào)中的變化與該基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較將提供所述有效信號(hào)。
氧探針可以從下列類(lèi)型的探針中選擇氧濃度測(cè)量功能得到利用的氮氧化物傳感器、比例探針、開(kāi)/關(guān)型氧探針。
第一和第二探針的類(lèi)型可以不同或相同。
設(shè)備可包括第二氧探針，該探針設(shè)置在氮氧化物捕集器的上游并連接至所述計(jì)算裝置，用于向這些計(jì)算裝置傳送基準(zhǔn)信號(hào)。
下面將利用下面作為例子給出的示范實(shí)施例描述本發(fā)明，但這些實(shí)施例在任何情況下都不對(duì)本發(fā)明對(duì)象起限制作用。


下面將參照附圖進(jìn)行描述，在這些圖中圖1是所述發(fā)動(dòng)機(jī)的氣路的示意及局部示圖；圖2和圖3表示從滲出開(kāi)始隨著時(shí)間的流逝呈現(xiàn)的測(cè)量結(jié)果。這些曲線(xiàn)表示隨著時(shí)間的流逝橫跨在探針終端上的電壓；-圖2是表示用專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R2843044公開(kāi)的方法獲得的、拉姆達(dá)探針在大約650℃和800℃之間的溫度下工作時(shí)位于氮氧化物捕集器下游的氧探針的信號(hào)的代表曲線(xiàn)的圖表；-圖3是根據(jù)本發(fā)明的拉姆達(dá)探針在大約400℃和500℃之間的溫度下工作時(shí)位于氮氧化物捕集器下游的氧探針的信號(hào)的代表曲線(xiàn)的圖表。
圖4A和4B表示在高溫下(圖4A)和在低溫下(圖4B)作為傳感器溫度及廢氣的化學(xué)成分的函數(shù)的氧探針的特性，其本身是氮氧化物捕集器老化的函數(shù)，所述探針位于氮氧化物捕集器的下游，該特性研究適用于診斷其老化條件。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地順序地表示按照氣體流動(dòng)方向被氣體穿過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)的組件進(jìn)氣口11，位于空氣過(guò)濾器下游，渦輪增壓器的抽氣部分12，進(jìn)氣歧管13，配有噴射器15的汽缸14的頂部，排氣歧管16和渦輪增壓器的排氣部分17，氮氧化物捕集器18，配有微粒濾清器19的排氣管路。
第一氧探針21可安裝在氮氧化物捕集器的下游，第二氧探針22安裝在氮氧化物捕集器的上游，兩個(gè)探針都與計(jì)算單元23連接，其本身與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元24連接。
例如，探針是開(kāi)/關(guān)型氧探針。
在圖2中，曲線(xiàn)由新的、穩(wěn)定的氮氧化物捕集器獲得。
現(xiàn)有技術(shù)中的方法，在使用的標(biāo)準(zhǔn)溫度(高溫)下工作，能夠使全部還原劑與出現(xiàn)在探針(鉑)電極上的氧反應(yīng)。
這使氧局部壓力減小，因而使探針的電動(dòng)勢(shì)增大。因此，只要燃空比(還原劑/氧化劑比率)足夠(第一平臺(tái)1)，傳感器發(fā)出的信號(hào)很容易就上升到飽和水平1。
該第一平臺(tái)1對(duì)應(yīng)于減少氮氧化物捕集器中的氮氧化物所需要的燃空比(還原劑/氧化劑比率)的增大。甲烷主要存在于氮氧化物捕集器的下游。
當(dāng)?shù)趸锊都魃嫌蔚倪€原劑對(duì)減少氮氧化物捕集器中吸收的氮氧化物無(wú)效時(shí)，由于滲出結(jié)束時(shí)捕集器內(nèi)產(chǎn)生氫，因而出現(xiàn)第二跳變2。
位于捕集器下游的、含有氫的還原劑濃度的該第二增大對(duì)應(yīng)于滲出的結(jié)束，并由傳感器發(fā)出的電信號(hào)的變化指示。
在圖3中，曲線(xiàn)4至8分別在400℃、500℃、600℃、700℃和800℃的拉姆達(dá)探針溫度下獲得。
可以觀(guān)察到，對(duì)于氮氧化物捕集器的相同老化條件，但是以低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度(曲線(xiàn)4和5)，探針電極上的催化反應(yīng)受到限制。
在低溫(曲線(xiàn)4和5)情況下，在高溫(曲線(xiàn)6、7和8)觀(guān)察到的第一平臺(tái)20不再存在。當(dāng)前，還原劑，例如甲烷，不與氧化劑反應(yīng)。這導(dǎo)致產(chǎn)生弱信號(hào)。
隨著氮氧化物捕集器中存儲(chǔ)的氮氧化物的處理繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)拉姆達(dá)探針的溫度高時(shí)，探針發(fā)出的電信號(hào)增加30到與第二跳變2相等的水平31。在低溫下觀(guān)察到的探針信號(hào)的該簡(jiǎn)單跳變30實(shí)際上等于在高溫下得到的第二跳變2。這與滲出的結(jié)束相符，因而與氮氧化物捕集器下游的還原劑(氫、CO和碳?xì)浠衔?量的增加相符。
為了優(yōu)化滲出結(jié)束的檢測(cè)，可以根據(jù)傳感器溫度來(lái)定義閾值S1，因?yàn)樘结樀淖畲箅妷旱臏p小是傳感器溫度的增大的函數(shù)。
這種用于檢測(cè)滲出結(jié)束的方法可單獨(dú)使用或與專(zhuān)利文獻(xiàn)FR2843044公開(kāi)的控制方法結(jié)合使用。
當(dāng)傳感器溫度在滲出過(guò)程中較低時(shí)，優(yōu)選地，在滲出結(jié)束時(shí)將其再次升高，以便獲得傳感器的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度，并防止其被碳煙淤塞和/或通過(guò)廢氣中毒。
在圖4A和4B中，在y軸上，左邊的坐標(biāo)代表橫跨在拉姆達(dá)探針終端上的電壓，右邊的坐標(biāo)代表比例探針傳送的燃空比信號(hào)數(shù)值。
圖4A和4B是分別在700℃和400℃的下游拉姆達(dá)探針溫度下獲得的。
在圖4A和4B中，曲線(xiàn)9a和9b分別代表在高和低傳感器溫度(拉姆達(dá)探針)下獲得的、由位于新的穩(wěn)定的氮氧化物捕集器下游的氧探針傳送的信號(hào)。
曲線(xiàn)10a和10b分別代表在拉姆達(dá)探針的高和低溫度下獲得的、由位于老化的氮氧化物捕集器下游的氧探針傳送的信號(hào)。
曲線(xiàn)11a和11b分別代表在拉姆達(dá)探針的高和低溫度下獲得的、由位于退化的氮氧化物捕集器下游的氧探針傳送的信號(hào)。
曲線(xiàn)12a和12b分別代表在探針的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下獲得的、由位于氮氧化物捕集器上游的氧探針傳送的信號(hào)。
曲線(xiàn)13a和13b分別代表在探針的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下獲得的、在沒(méi)有泵流的情況下、由位于氮氧化物捕集器上游的比例探針傳送的信號(hào)。
曲線(xiàn)14a和14b分別代表在標(biāo)準(zhǔn)工作溫度下獲得的、由位于氮氧化物捕集器上游的比例探針傳送的燃空比信號(hào)。
從這些曲線(xiàn)可以觀(guān)察到，在低和高溫下探針特性的變化允許氮氧化物捕集器的診斷，該診斷在于識(shí)別其老化條件。
為了優(yōu)化該診斷，可將測(cè)量到的電信號(hào)在從滲出開(kāi)始時(shí)的時(shí)刻到滲出結(jié)束時(shí)的時(shí)刻之間進(jìn)行積分，即達(dá)到高溫下第二跳變的水平，或者低溫下預(yù)定電壓水平。
在低溫和高溫下，信號(hào)的數(shù)學(xué)積分優(yōu)選地高于預(yù)定值(也稱(chēng)為閾值S2)以確認(rèn)氮氧化物捕集器的良好操作。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的已知工作點(diǎn)進(jìn)行積分值的這種對(duì)比，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃空比大約為1.05的滲出階段期間。
根據(jù)診斷氮氧化物捕集器的另一替換方案，可以用與指示滲出開(kāi)始的廢氣的變濃對(duì)應(yīng)的時(shí)間為基準(zhǔn)，測(cè)量在高溫下達(dá)到第二跳變或者在低溫下達(dá)到預(yù)定閾值所需的時(shí)間。
該測(cè)量出的時(shí)間實(shí)際上與從捕集器中清除氮氧化物所需的時(shí)間對(duì)應(yīng)。
這些測(cè)量清楚地表明該滲出時(shí)間與氮氧化物捕集器的老化成比例地減少。
所以通過(guò)將該測(cè)量出的時(shí)間與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，來(lái)診斷氮氧化物捕集器的老化條件。
如果在預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件下，像發(fā)動(dòng)機(jī)燃空比的條件，該測(cè)量出的時(shí)間低于預(yù)定閾值，則可診斷氮氧化物捕集器有故障。
根據(jù)最后一種替換方案，通過(guò)與作為測(cè)量所用的一種的同類(lèi)型(氧探針)的或者不同類(lèi)型(電流計(jì)的“燃空比”探針或電流計(jì)的“氮氧化物”傳感器)的第二探針的對(duì)比，可進(jìn)行這種診斷。
對(duì)于電流計(jì)傳感器，可使用所傳送的“燃空比”信號(hào)或者通過(guò)施加零泵流以具有開(kāi)/關(guān)型氧探針時(shí)的參比電池的信號(hào)。
相應(yīng)地設(shè)置在氮氧化物捕集器上游的該第二探針用作基準(zhǔn)。
如果這些上游和下游探針之間的特性上的差異變得太小，則可診斷出氮氧化物捕集器的故障操作。
當(dāng)特性上的差異低于預(yù)定閾值時(shí)，診斷出捕集器有故障。
用于執(zhí)行本發(fā)明的設(shè)備如下這樣工作。
用加熱電壓管理或控制氧探針的溫度來(lái)獲得低溫(大約400℃-500℃)以避免主要在氮氧化物滲出的有用階段期間發(fā)生的甲烷的催化劑反應(yīng)。
這使氮氧化物捕集器的診斷以及滲出結(jié)束的檢測(cè)變得容易。這些操作對(duì)于因傳感器的老化引起的特性變化不太敏感，對(duì)催化劑的配方也不太敏感。
對(duì)于高溫也可進(jìn)行相似的程序。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于控制氮氧化物捕集器的運(yùn)行，并用于診斷該氮氧化物捕集器用于用稀混合氣操作的內(nèi)燃機(jī)時(shí)的老化條件，由此周期性地進(jìn)行所述氮氧化物捕集器的滲出，所述方法在于將第一氧探針?lè)旁谂艢夤苈飞喜⑹蛊涮幵谒龅趸锊都鞯南掠?，以及在于觀(guān)察代表由該探針傳送的信號(hào)的有效信號(hào)的變化，其特征在于，將在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從稀混合氣操作向濃混合氣操作過(guò)渡后的變化之后得到的、該代表信號(hào)自所述氮氧化物捕集器的滲出開(kāi)始朝向閾值S1的獨(dú)特的顯著增大用作命令所述滲出結(jié)束的指示，并且，將所述有效信號(hào)在所述從滲出開(kāi)始到所述滲出結(jié)束的時(shí)間上的積分、然后該積分值與閾值S2的對(duì)比、或者從所述滲出的開(kāi)始時(shí)刻到達(dá)到所述閾值S1所用的時(shí)間的測(cè)量用來(lái)診斷所述氮氧化物捕集器的老化條件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述拉姆達(dá)氧探針在400℃和500℃之間的溫度下工作時(shí)，進(jìn)行所述操作的控制。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述拉姆達(dá)氧探針在大約400℃和500℃之間或大約650℃和800℃之間的溫度下工作時(shí)，進(jìn)行所述診斷。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在觀(guān)察到所述獨(dú)特信號(hào)之前或之后，當(dāng)所述拉姆達(dá)氧探針在大約650℃和800℃之間的溫度下工作時(shí)，新信號(hào)被用作補(bǔ)充指示以命令所述滲出的結(jié)束，該新信號(hào)可包括新的顯著增大，該增大從水平基本恒定的第一平臺(tái)形成第二平臺(tái)，并且是在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從稀混合氣操作向濃混合氣操作過(guò)渡之后的變化以后獲得的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述拉姆達(dá)氧探針在大約650℃和800℃之間的溫度下工作時(shí)，所述第一和第二平臺(tái)之間所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的測(cè)量用于識(shí)別所述氮氧化物捕集器的老化條件。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，補(bǔ)充應(yīng)用位于所述氮氧化物捕集器上游的第二氧探針，用來(lái)傳送基準(zhǔn)信號(hào)，由所述第一探針傳送的信號(hào)中的變化與所述基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較以提供所述有效信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述氧探針可從下列類(lèi)型的探針中選擇氧濃度測(cè)量功能得到利用的氮氧化物傳感器、比例探針、開(kāi)/關(guān)型氧探針。
8.如引用權(quán)利要求6的權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)探針的類(lèi)型不同或相同。
9.一種用于執(zhí)行上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備用于控制氮氧化物捕集器的運(yùn)行，并用于診斷所述氮氧化物捕集器用于用稀混合氣進(jìn)行操作的內(nèi)燃機(jī)時(shí)的老化條件，所述內(nèi)燃機(jī)配有具有氮氧化物捕集器的排氣管路，其特征在于，所述設(shè)備包括氧探針(21)，設(shè)置在所述排氣管路上并在所述氮氧化物捕集器的下游；以及計(jì)算裝置(23)，用于確定從滲出開(kāi)始起、代表由所述探針傳送的信號(hào)的有效信號(hào)的獨(dú)特顯著增大，并用于確定所述氮氧化物捕集器的老化條件，所述信號(hào)是在所述滲出操作開(kāi)始之后獲得的，所述獨(dú)特顯著增大用作所述滲出結(jié)束的指示。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括第二氧探針(22)，該探針設(shè)置在所述氮氧化物捕集器(18)的上游并連接至所述計(jì)算裝置(23)，用于向這些計(jì)算裝置傳送基準(zhǔn)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，該方法在于布置有排氣管路的氧探針(21)并觀(guān)察代表信號(hào)向閾值S1的獨(dú)特顯著增大，該增大從氮氧化物捕集器的滲出開(kāi)始開(kāi)始計(jì)算，并在發(fā)動(dòng)機(jī)從稀混合氣操作狀態(tài)切換到濃混合氣操作狀態(tài)后的變化后獲得，并且用作控制滲出操作的結(jié)束的指示。本發(fā)明的特征在于，將所述信號(hào)在滲出開(kāi)始與滲出結(jié)束之間的時(shí)間上的積分以及而后該積分值與閾值S2的對(duì)比用于診斷氮氧化物捕集器的老化條件。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1969114SQ200580019742
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者B·迪奧內(nèi), K·蓋努, M·居永, L·勒普里厄爾, S·科歇 申請(qǐng)人:雷諾兩合公司