專利名稱：內(nèi)燃機(jī)排氣凈化系統(tǒng)診斷設(shè)備、排氣凈化系統(tǒng)和診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化從內(nèi)燃機(jī)(下文中也稱作“發(fā)動(dòng)機(jī)”)排放的排氣的技術(shù)領(lǐng)域。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“凈化”指降低由內(nèi)燃機(jī)所排放的排氣的毒性。尤其是，本發(fā)明涉及對(duì)排氣凈化系統(tǒng)中的流路切換閥是否存在泄漏的診斷。
將排氣引入包含旁路催化轉(zhuǎn)化器的旁路排氣通道。優(yōu)選地，將旁路排氣通道相對(duì)設(shè)置在傳統(tǒng)排氣系統(tǒng)的主催化轉(zhuǎn)化器的上游，在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)開始之后，流路切換閥使排氣轉(zhuǎn)向通過旁路排氣通道。
背景技術(shù)：
通常，在內(nèi)燃機(jī)的冷起動(dòng)和催化轉(zhuǎn)化器的完全激活，即催化轉(zhuǎn)化器的溫度上升到足夠高時(shí)之間，排氣無法被充分地凈化。當(dāng)主催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的下游的一定距離(例如，在汽車的下面)時(shí)，尤其產(chǎn)生這種情況。然而，如果主催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置得離發(fā)動(dòng)機(jī)較近，由于熱劣化，催化劑的耐用性或壽命可能顯著地折損。
相關(guān)的排氣系統(tǒng)包括與通向主催化轉(zhuǎn)化器的主排氣通道的上游部分并行設(shè)置的旁路排氣通道和旁路催化轉(zhuǎn)化器。流路切換閥用于緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)開始之后將排氣引入到旁路排氣通道。這樣，因?yàn)榕月反呋D(zhuǎn)化器相對(duì)于主催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在排氣系統(tǒng)的上游，所以其可被更快速地激活，從而使排氣的凈化更早開始。
在相關(guān)的排氣系統(tǒng)中，當(dāng)流路切換閥沒有徹底地切換流路時(shí)(例如，當(dāng)假定流路切換閥阻止排氣泄漏到主排氣通道時(shí)，排氣泄漏到主排氣通道)，未凈化的排氣可能被排放到空氣中，直到主催化轉(zhuǎn)化器被完全激活。
相關(guān)的排氣系統(tǒng)包括用于檢測(cè)使用流路切換閥所導(dǎo)致的流量減少的方法；然而相關(guān)的排氣系統(tǒng)沒有包括與任何診斷未凈化的排氣的泄漏有關(guān)的機(jī)構(gòu)。因此，需要一種可以正確地診斷流路切換閥的泄漏的設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備。該排氣凈化系統(tǒng)包括連接到內(nèi)燃機(jī)的主排氣通道和沿著主排氣通道設(shè)置在下游的主催化轉(zhuǎn)化器。將用于旁路主排氣通道的旁路排氣通道設(shè)置在主催化轉(zhuǎn)化器的上游的主排氣通道的一部分處。此外，沿著旁路排氣通道設(shè)置旁路催化轉(zhuǎn)化器。此外，被旁路排氣通道旁路的主排氣通道部分設(shè)置有用于關(guān)閉主排氣通道的閥。旁路排氣通道具有用于檢測(cè)流過旁路排氣通道的排氣的空燃比的第一傳感器。此外，主排氣通道具有用于檢測(cè)引入主催化轉(zhuǎn)化器的排氣的空燃比的第二傳感器。第一和第二傳感器連接到控制器。
當(dāng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，診斷閥的泄漏。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面，基于用于檢測(cè)通過旁路排氣通道的排氣的空燃比的第一傳感器和用于檢測(cè)通過主排氣通道的排氣的空燃比的第二傳感器來診斷該泄漏。由于使用傳統(tǒng)上可用于內(nèi)燃機(jī)的控制中的空燃比傳感器來診斷閥的泄漏，因此可以不需要附加的傳感器來執(zhí)行診斷。
根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種用于診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備。該設(shè)備包括主排氣通道；主催化轉(zhuǎn)化器，其被設(shè)置在主排氣通道中；旁路排氣通道，其與主排氣通道互通流體，從而使主排氣通道在旁路排氣通道從主排氣通道分出的分支點(diǎn)和位于主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的、旁路排氣通道匯合入主排氣通道的接合處之間的部分旁路；旁路催化轉(zhuǎn)化器，其被設(shè)置在旁路排氣通道中；設(shè)置在主排氣通道的所述部分中、用來打開或關(guān)閉主排氣通道的所述部分的閥；第一傳感器，其設(shè)置在旁路排氣通道中以輸出表示在旁路排氣通道中流動(dòng)的排氣的第一空燃比的第一信號(hào)；第二傳感器，其設(shè)置在主排氣通道中以輸出表示流入主催化轉(zhuǎn)化器的排氣的第二空燃比的第二信號(hào)；以及控制器，其接收第一和第二信號(hào)，控制器基于第一和第二信號(hào)判斷處于關(guān)閉設(shè)置的閥是否使排氣泄漏到主排氣通道的所述部分。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的方法，該方法包括檢測(cè)流經(jīng)包括主催化轉(zhuǎn)化器的主排氣通道的排氣的第一空燃比；檢測(cè)流經(jīng)旁路排氣通道的排氣的第二空燃比，旁路排氣通道與主排氣通道互通流體，從而使主排氣通道在旁路排氣通道從主排氣通道分出的分支點(diǎn)和位于主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的、旁路排氣通道匯合入主排氣通道的接合處之間的部分旁路，旁路排氣通道包括旁路催化轉(zhuǎn)化器；用閥防止排氣沿主排氣通道流動(dòng)；以及基于第一和第二空燃比，判斷排氣是否通過閥泄漏。
包含在這里并構(gòu)成本說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，與上面給出的一般說明和下面給出的詳細(xì)說明一起用于說明本發(fā)明的特征。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的示意圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的泄漏診斷的曲線圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的泄漏診斷的曲線圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的泄漏診斷的處理的流程圖。
圖5是示出根據(jù)圖4所示的實(shí)施例的泄漏診斷的時(shí)序圖。
圖6是示出診斷催化劑劣化程度的處理的時(shí)序圖。
圖7是示出時(shí)間差ΔT和催化劑劣化程度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖8是示出催化劑劣化程度和閾值L之間的關(guān)系的曲線圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的泄漏診斷的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例。盡管對(duì)四氣缸內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行說明，但當(dāng)然不局限于此。這就是說，還預(yù)見了具有不同配置、氣缸數(shù)和實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)。
圖1示出排氣通道以及在用于驅(qū)動(dòng)車輛的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中使用的控制器的示意性布置。
內(nèi)燃機(jī)1的氣缸蓋1a具有可以配置在內(nèi)部的從第一到第四氣缸(圖1中僅示出一個(gè))側(cè)面地打開的排氣口2。排氣口2(圖1中僅示出一個(gè))中的每一個(gè)連接到各主排氣通道3的上游部分。與第一到第四氣缸相對(duì)應(yīng)的四個(gè)主排氣通道3的上游部分(圖1中僅示出一個(gè))優(yōu)選地在設(shè)置了流路切換閥5的部分匯合，從而形成通向主催化轉(zhuǎn)化器4的、位于主排氣通道3的下游部分的單一的主排氣流通道。優(yōu)選地位于車輛下方的主催化轉(zhuǎn)化器4可以具有大的容量并可以含有三元催化劑以及氫碳(HC)捕集(trap)催化劑。從排氣口2排放的排氣流過主排氣通道3的上游部分、放置了流路切換閥5的部分、主排氣流通道3的下游部分，直到用于凈化在發(fā)動(dòng)機(jī)正常操作期間排放的排氣的主催化轉(zhuǎn)化器4。流路切換閥5可以設(shè)置關(guān)閉部件，該關(guān)閉部件通過允許或阻止排氣流過排氣通道3來改變流路。設(shè)置可能是蝶形閥、片狀閥或任意等同形式的流路切換閥5(圖1中僅示出一個(gè))來打開或關(guān)閉主排氣通道3?？梢栽诶邕B接到第一到第四氣缸的四個(gè)主排氣通道3上游部分的多個(gè)主排氣通道3的上游部分的匯合處的后面設(shè)置單個(gè)流路切換閥5。優(yōu)選地由用于重新配置流路切換閥5的例如電動(dòng)馬達(dá)、螺線管、真空開關(guān)或任意等同形式的制動(dòng)器5a驅(qū)動(dòng)流路切換閥5。
四個(gè)旁路排氣通道7(圖1中僅示出一個(gè))的上游部分從相對(duì)應(yīng)的四個(gè)主排氣通道3的上游部分分支。旁路排氣通道7具有比主排氣通道3的橫截面積小的橫截面積。分支點(diǎn)6(即，每一個(gè)旁路排氣通道7的上游部分的上游端；圖1中僅示出一個(gè))優(yōu)選地設(shè)置在相對(duì)應(yīng)的主排氣通道3的上游部分的上游盡可能遠(yuǎn)處，即盡可能地接近氣缸蓋1a。四個(gè)旁路排氣通道7的上游部分優(yōu)選地匯合以形成作為旁路排氣通道7的下游部分的、通向旁路催化轉(zhuǎn)化器8的單一的旁路排氣流通道。優(yōu)選地，緊挨在四個(gè)旁路排氣通道7的上游部分匯合處之后設(shè)置可以使用三元催化劑的旁路催化轉(zhuǎn)化器8。優(yōu)選地，旁路催化轉(zhuǎn)化器8具有比主催化轉(zhuǎn)化器4的容量小的容量，并裝有可以在低溫最佳激活的催化劑。從旁路催化轉(zhuǎn)化器8的出口延伸的單一排氣流通道優(yōu)選地連接在主排氣通道3的接合處9(即主催化轉(zhuǎn)化器4的入口的上游，及流路切換閥5的下游)。即，設(shè)置旁路排氣通道7來旁路在主催化轉(zhuǎn)化器4的上游的主排氣通道3的一部分。可將流路切換閥5安裝在主排氣通道3的這部分中。
分別將主上游空燃比傳感器10和主下游空燃比傳感器11設(shè)置在主催化轉(zhuǎn)化器4的入口和出口處。此外，將旁路上游空燃比傳感器12和旁路下游空燃比傳感器13分別設(shè)置在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的入口和出口處。在激活主催化轉(zhuǎn)化器4之后，主上游空燃比傳感器10和主下游空燃比傳感器11可以執(zhí)行傳統(tǒng)的空燃比的反饋控制?？梢皂憫?yīng)來自主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)，例如通過控制噴射到第一到第四氣缸的燃料量來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比。可以使用來自主下游空燃比傳感器11的輸出信號(hào)補(bǔ)償控制特性的任何偏差。類似地，當(dāng)使用旁路催化轉(zhuǎn)化器8時(shí)，旁路上游空燃比傳感器12和旁路下游空燃比傳感器13可以執(zhí)行傳統(tǒng)的空燃比的反饋控制。這就是說，當(dāng)使用旁路催化轉(zhuǎn)化器8時(shí)，可以響應(yīng)來自旁路上游空燃比傳感器12的輸出信號(hào)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比?？梢允褂脕碜耘月废掠慰杖急葌鞲衅?3的輸出信號(hào)來補(bǔ)償控制特性的任何偏差?？杖急葌鞲衅?0、11、12和13可以包括相對(duì)于排氣的空燃比具有基本線性的輸出特性的寬帶空燃比傳感器，或具有兩種輸出特性(例如，表示富空燃比，或表示貧空燃比)的氧傳感器。通常，由于上述空燃比控制的控制特性，優(yōu)選地使用寬帶空燃比傳感器作為上游空燃比傳感器10和12，優(yōu)選地使用氧傳感器作為下游空燃比傳感器11和13以提供成本方面的優(yōu)勢(shì)。旁路上游空燃比傳感器12可以設(shè)置為用于檢測(cè)旁路排氣流通道中的空燃比的第一傳感部件，主上游空燃比傳感器10可以設(shè)置為用于檢測(cè)主排氣流通道中、流入主催化轉(zhuǎn)化器4的排氣的空燃比的第二傳感部件。
此外，內(nèi)燃機(jī)1的第一到第四氣缸中的每一個(gè)包括火花塞21(圖1中僅示出一個(gè))、進(jìn)氣通道22(圖1中僅示出一個(gè))以及可以設(shè)置在進(jìn)氣通道22中的燃料噴射閥23(圖1中僅示出一個(gè))。優(yōu)選地，將可以使用馬達(dá)等致動(dòng)器打開或關(guān)閉的電子控制節(jié)流閥24設(shè)置在進(jìn)氣通道22的上游?？梢栽谶M(jìn)氣通道22和節(jié)流閥24之間設(shè)置節(jié)氣室(plenum)。此外，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)1所使用的用于檢測(cè)吸入空氣量的空氣流量計(jì)25設(shè)置在節(jié)流閥24的上游、空氣凈化器26的下游。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27控制內(nèi)燃機(jī)1的各種參數(shù)(例如，設(shè)定每一個(gè)燃料噴射閥23噴射的燃料量，設(shè)定每一個(gè)火花塞21的火花定時(shí)，設(shè)定節(jié)流閥24的打開程度，驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器5a以設(shè)定流路切換閥5的打開/關(guān)閉狀況等)。除了接收空燃比傳感器10、11、12和13的輸出信號(hào)，來自例如冷卻劑溫度傳感器28和用于檢測(cè)由司機(jī)操作的加速踏板的位置(即，踏入量)的傳感器29的其它傳感器的輸出信號(hào)，也可以被輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27。優(yōu)選地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27還可以診斷流路切換閥5是否存在泄漏。
優(yōu)選地，響應(yīng)于冷起動(dòng)開始后發(fā)動(dòng)機(jī)1或排氣的低溫，流路切換閥5關(guān)閉排氣通道3。因此，從每一個(gè)氣缸所排放的全部排氣從相對(duì)應(yīng)的分支點(diǎn)6，通過相對(duì)應(yīng)的旁路排氣通道7，流到旁路催化轉(zhuǎn)化器8。由于例如旁路催化轉(zhuǎn)化器8設(shè)置在非常接近排氣口2的位置，并且其大小相對(duì)較小，因此旁路催化轉(zhuǎn)化器8可被快速激活。這使得排氣可以在冷起動(dòng)開始后的較早階段被凈化。
隨著預(yù)熱處理期間發(fā)動(dòng)機(jī)1或排氣的溫度升高，由于主催化轉(zhuǎn)化器4的催化劑被該熱量完全激活，因此流路切換閥5打開。同樣地，從氣缸排放的大部分排氣通過主排氣通道3到達(dá)主催化轉(zhuǎn)化器4。盡管旁路排氣通道7沒有關(guān)閉，但是大部分排氣沒有流過旁路排氣通道7。相反，排氣流過主排氣通道3。這是因?yàn)榕月放艢馔ǖ?的橫截面積小于排氣通道3的橫截面積，以及在旁路排氣流通道中設(shè)置的旁路催化轉(zhuǎn)化器8導(dǎo)致了更大的流阻。由于氣流阻力的差異，還可以避免旁路催化轉(zhuǎn)化器8的熱劣化。
接下來，說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的對(duì)是否存在通過流路切換閥5的任何泄漏的診斷。在下面的實(shí)施例中，兩個(gè)上游空燃比傳感器10和12優(yōu)選地為寬帶空燃比傳感器，而兩個(gè)下游空燃比傳感器11和13優(yōu)選地為氧傳感器。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例診斷泄漏時(shí)，僅采用兩個(gè)上游空燃比傳感器10和12。
圖2是示出當(dāng)冷起動(dòng)開始之后流路切換閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，并且旁路上游空燃比傳感器12提供空燃比的反饋控制(即，激活旁路催化轉(zhuǎn)化器8之后)時(shí)，用于診斷泄漏的第一實(shí)施例的一系列曲線圖。如上所述，由于旁路催化轉(zhuǎn)化器8可被快速激活，因此反饋控制幾乎在冷起動(dòng)之后立即開始。通過臨時(shí)地關(guān)閉流路切換閥5，在主催化轉(zhuǎn)化器4激活之后也可以執(zhí)行診斷。
圖2(a)是示出在正常狀況期間，即當(dāng)不存在泄漏不存在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的熱劣化時(shí)，由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB(下文中也稱作空燃比AFB)和由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM(下文中也稱作空燃比AFM)之間的比較的曲線圖。如圖2(a)所示，根據(jù)傳統(tǒng)的空燃比反饋控制，燃料噴射量周期性地波動(dòng)從而使排氣的空燃比在理論空燃比(即理論空燃比狀態(tài))附近變化。因此空燃比周期性地從理論空燃比狀態(tài)變化到發(fā)動(dòng)機(jī)1燃燒的富狀態(tài)和貧狀態(tài)中的每一個(gè)。然而，由于旁路上游空燃比傳感器12直接被來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣所影響，因此可以確定與發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的波動(dòng)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。即，由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，或可被認(rèn)為是發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比本身。與由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB相比，由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM的曲線圖示出了超過理論空燃比的富/貧狀態(tài)可以在更短的時(shí)間量?jī)?nèi)達(dá)到。其還示出了變化定時(shí)，即在理論空燃比、富貧狀態(tài)之間發(fā)生變化的點(diǎn)，與由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB發(fā)生變化的點(diǎn)相比發(fā)生延遲。這是由于旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑的氧容量導(dǎo)致的。當(dāng)排氣的空燃比變?yōu)樨殸顟B(tài)時(shí)吸收氧，當(dāng)排氣的空燃比變?yōu)楦粻顟B(tài)時(shí)釋放氧。因此，盡管排氣的空燃比周期性地在富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間波動(dòng)，但是在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的下游側(cè)不發(fā)生變化，直到旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量飽和。
圖2(b)示出當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)的流路切換閥5發(fā)生排氣泄漏時(shí)的相關(guān)特性。由于該泄漏不影響由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB，因此沒有從圖2(a)所示的正常狀態(tài)發(fā)生變化。然而，主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到通過流路切換閥5泄漏的排氣，即不通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8的排氣。因此，在旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)空燃比AFB的同時(shí)，檢測(cè)到的空燃比AFM在富和貧的狀態(tài)之間波動(dòng)。此外，富/貧狀態(tài)的值(即，周期性變化的幅值)低于由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到空燃比AFB的富/貧狀態(tài)的值。這是由于與通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8的排氣的混合所導(dǎo)致的稀釋造成的。
例如，可以在由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM中富狀態(tài)變化到貧狀態(tài)的時(shí)間(反之亦然)以及由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB中的相應(yīng)時(shí)間(即，富狀態(tài)變化為貧狀態(tài)時(shí)，反之亦然)之間確定時(shí)間延遲Δt。如果時(shí)間延遲Δt小于閾值，則判斷為發(fā)生泄漏。
再次參考圖2(a)，可以將由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB中的富狀態(tài)或貧狀態(tài)的間隔t1與由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM中相應(yīng)的富狀態(tài)或貧狀態(tài)的間隔t2相比較。如果間隔t1和t2基本相等，則判斷為發(fā)生泄漏。
判斷是否發(fā)生泄漏的代用方法可以提供附加的可靠性。例如，判斷泄漏可以包括根據(jù)多次空燃比的變化計(jì)算平均值，或評(píng)估基本上等于間隔t1和t2之間的差(t1-t2)的時(shí)間延遲Δt?，F(xiàn)在說明使用這些特征的方法。
圖2(c)示出當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑有些劣化時(shí)空燃比AFM的變化。當(dāng)由于催化劑的劣化導(dǎo)致氧容量降低時(shí)，由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM的基本變化不變。然而，富/貧狀態(tài)波動(dòng)更快。即，關(guān)于由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB的變化的時(shí)間延遲Δt變短。然而，富/貧狀態(tài)的時(shí)間間隔t2變長(zhǎng)。如果催化劑已經(jīng)劣化到零氧容量點(diǎn)，則時(shí)間延遲Δt或時(shí)間間隔t1和t2可能無法從圖2(b)所示的情況區(qū)分。然而，由于催化劑的劣化實(shí)際上緩慢地進(jìn)行，因此當(dāng)催化劑部分劣化時(shí)，時(shí)間延遲Δt或時(shí)間間隔t1和t2取圖2(a)和2(b)所示特性之間的中間值。因此，在這個(gè)階段，可以判斷為催化劑已經(jīng)劣化。因此，催化劑的劣化可以與判斷為存在流路切換閥5的泄漏相區(qū)分。
例如，如果時(shí)間延遲Δt小于第一閾值，則可以判斷為已經(jīng)發(fā)生泄漏。然而，如果時(shí)間延遲Δt大于第二閾值，則可以判斷為沒有發(fā)生泄漏。此外，如果時(shí)間延遲Δt落入預(yù)定的范圍內(nèi)，例如本身就在第一和第二閾值之間的第三和第四閾值之間，則可以判斷為旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的催化劑已經(jīng)劣化。第三和第四閾值可以分別等于第一和第二閾值。
由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到空燃比AFB中的富狀態(tài)或貧狀態(tài)的間隔t1以及由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM中的相應(yīng)的富狀態(tài)或貧狀態(tài)的間隔t2進(jìn)行判斷。如果間隔t1和t2基本互相相等，則判斷為發(fā)生了泄漏。此外，如果間隔t2充分地小于間隔t1，則可以判斷為沒有發(fā)生泄漏。如果間隔t2稍微小于間隔t1，則可以判斷為在旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的催化劑已經(jīng)劣化。
根據(jù)以上實(shí)施例，即使當(dāng)傳統(tǒng)的空燃比的反饋控制繼續(xù)時(shí)，也可以診斷流路切換閥5的泄漏。此外，當(dāng)執(zhí)行該診斷時(shí)，排氣的毒性不會(huì)惡化。此外，可以執(zhí)行包括判斷催化劑是否已經(jīng)劣化的精確的泄漏診斷。
圖3是示出用于當(dāng)冷起動(dòng)開始之后流路切換閥5處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8激活之后診斷泄漏的根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一系列曲線圖。在該診斷期間，通過以恒定的周期和幅值的前饋控制，強(qiáng)制變化發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比(即從富到貧，反之亦然)。
類似于圖2(a)～2(c)，圖3(a)示出正常狀態(tài)(無泄漏，無催化劑劣化)，而圖3(b)示出發(fā)生泄漏，圖3(c)示出催化劑劣化。應(yīng)當(dāng)注意的是，診斷方法與第一實(shí)施例中的診斷方法相同。
根據(jù)圖2所示的第一實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的富/貧狀態(tài)的周期和幅值的變化，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)狀況，不需為恒定的。然而，根據(jù)第二實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比以恒定的周期和幅值規(guī)則地變化。這可以提高診斷泄漏和催化劑劣化的精度。此外，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比在前饋控制中強(qiáng)制變化時(shí)，富/貧狀態(tài)相對(duì)于理論空燃比周期性地變化，從而使平均空燃比可以保持在理論空燃比附近。因此，排氣的毒性不會(huì)惡化。優(yōu)選地，可以不將發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比變化的周期設(shè)定為長(zhǎng)到會(huì)顯著地降低催化劑的氧容量。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備。該設(shè)備包括設(shè)置在主催化轉(zhuǎn)化器上游的旁路排氣通道。沿著旁路排氣通道設(shè)置旁路催化轉(zhuǎn)化器，并設(shè)置用于使排氣轉(zhuǎn)向通過旁路排氣通道的流路切換閥。該設(shè)備還包括第一空燃比傳感器，用于檢測(cè)旁路催化轉(zhuǎn)化器上游的排氣的空燃比；以及第二空燃比傳感器，用于檢測(cè)主催化轉(zhuǎn)化器上游的排氣的空燃比。當(dāng)流路切換閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，通過使用來自第一和第二傳感器的檢測(cè)的信號(hào)，可以診斷流路切換閥的泄漏。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比在富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間周期性地變化時(shí)，可以根據(jù)以下的兩個(gè)步驟診斷流路切換閥的泄漏(i)確定由第二空燃比傳感器檢測(cè)到的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化相對(duì)于由第一空燃比傳感器檢測(cè)到的狀態(tài)之間的類似變化的時(shí)間延遲；以及(ii)基于該時(shí)間延遲，判斷是否存在泄漏。
作為選擇，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比在富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間周期性地變化時(shí)，可以根據(jù)以下的兩個(gè)步驟診斷流路切換閥的泄漏(i)確定由第二空燃比傳感器檢測(cè)到的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化中的時(shí)間間隔和由第一空燃比傳感器檢測(cè)到的狀態(tài)之間的類似的時(shí)間間隔；以及(ii)通過比較時(shí)間間隔，判斷是否存在泄漏。
為了周期性地在富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間變化，可以采用使用第一空燃比傳感器、通過反饋控制的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的周期性變化。
作為選擇，在診斷期間，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比可以以預(yù)定的周期周期性地變化。此外，由于平均空燃比基本上保持在理論空燃比，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比被強(qiáng)制性周期變化的情況下，排氣的毒性也不會(huì)惡化。
當(dāng)用于打開/關(guān)閉主排氣通道3的流路切換閥5處于關(guān)閉位置時(shí)，來自內(nèi)燃機(jī)1的全部排氣被引入旁路排氣通道，并通過旁路催化轉(zhuǎn)化器。然而當(dāng)流路切換閥5處于打開位置時(shí)，大部分來自內(nèi)燃機(jī)1的排氣繞過旁路催化轉(zhuǎn)化器8，然后通過主催化轉(zhuǎn)化器4。這是由于主排氣通道3和旁路排氣通道7中的不同流阻所導(dǎo)致的。
優(yōu)選地，當(dāng)流路切換閥5處于關(guān)閉位置時(shí)，執(zhí)行用于判斷是否存在任何泄漏通過流路切換閥5的診斷。例如，可以響應(yīng)于空燃比的反饋控制，通過使用發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的周期性變化來執(zhí)行診斷。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比周期性地變化時(shí)，由第一空燃比傳感器12檢測(cè)到的信號(hào)也和發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比一起周期性地變化。這是因?yàn)榈谝豢杖急葌鞲衅?2設(shè)置在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的上游。然而，由于催化劑的氧容量，旁路催化轉(zhuǎn)化器8下游的排氣的空燃比相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比以一個(gè)時(shí)間延遲在相對(duì)小的范圍內(nèi)改變。
如果流路切換閥5不泄漏，則設(shè)置在主催化轉(zhuǎn)化器4上游的第二空燃比傳感器10僅接收已經(jīng)通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8的排氣。結(jié)果，如上所述，由第二空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比相對(duì)于排氣空燃比的周期性變化以一個(gè)時(shí)間延遲在相對(duì)小的范圍內(nèi)改變。然而，如果流路切換閥5泄漏，則由第二空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比在與排氣空燃比大致相同的時(shí)間改變。因此由第二空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比也相對(duì)于由第一空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比改變。這是因?yàn)橹辽僖恍﹣碜园l(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣直接通過第二空燃比傳感器10，即沒有通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8。例如，如果忽略從排氣口2到第一空燃比傳感器12之間的距離與從排氣口2到第二空燃比傳感器10的距離的效果之間的差異，則由第一空燃比傳感器12和第二空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比的富/貧狀態(tài)將在流路切換閥5泄漏的同時(shí)改變。
因此可以通過時(shí)間延遲或富/貧狀態(tài)變化的時(shí)間間隔診斷泄漏是否發(fā)生或是何種程度的泄漏。
如上所述，氧容量可以被催化劑的劣化影響。然而，如果已經(jīng)發(fā)生了劣化，由第一空燃比傳感器12和第二空燃比傳感器10檢測(cè)到的富/貧狀態(tài)之間的變化定時(shí)相互不完全一致。此外，根據(jù)劣化程度，時(shí)間延遲變短。因此，即使存在催化劑劣化，也能判斷是否發(fā)生泄漏。
根據(jù)以上實(shí)施例，可以正確并容易地診斷流路切換閥5的任何泄漏，從而避免了在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的早期階段期間未凈化的排氣被排放到空氣中。
在診斷期間，如果富/貧狀態(tài)關(guān)于理論空燃比周期性變化，平均空燃比可能等于或至少接近于理論空燃比。因此，排氣釋放的毒性不會(huì)惡化。
接下來，對(duì)于流路切換閥5泄漏的診斷，說明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)與第一實(shí)施例中的排氣系統(tǒng)相同，排氣和控制系統(tǒng)的配置與圖1所示的配置相同。在第三實(shí)施例中，旁路上游空燃比傳感器12可以設(shè)置為第一空燃比檢測(cè)部件，主上游空燃比傳感器10可以設(shè)置為第二空燃比檢測(cè)部件。主上游空燃比傳感器10安裝在位于接合處9和主催化轉(zhuǎn)化器4之間的主排氣流通道的一部分上。該傳感器10用于檢測(cè)旁路排氣流通道連接到主排氣流通道的接合處9的下游的排氣的空燃比。優(yōu)選地，兩個(gè)上游空燃比傳感器10和12包括寬帶空燃比傳感器，而兩個(gè)下游空燃比傳感器11和13包括氧傳感器。此外，在第三實(shí)施例中，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比可以從富到貧瞬時(shí)改變，反之亦然，但是僅說明從貧到富的變化。
圖4示出根據(jù)第三實(shí)施例的診斷處理的流程圖。首先，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度NE(例如按照每分鐘的旋轉(zhuǎn))、發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷TP(例如按照噴射的燃料量)和節(jié)流閥24的打開程度TVO(步驟S1)。然后執(zhí)行關(guān)于能否基于操作條件NE、TP和TVO執(zhí)行診斷的判斷(步驟S2)。當(dāng)旁路催化轉(zhuǎn)化器8激活、主催化轉(zhuǎn)化器4不處于高溫空氣中并且流路切換閥5處于關(guān)閉位置時(shí)執(zhí)行診斷。如果判斷為可以執(zhí)行診斷，則將內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)為貧狀態(tài)(步驟S3)。然后，產(chǎn)生等待模式，直到從旁路下游空燃比傳感器13輸出的信號(hào)顯示為貧狀態(tài)(步驟S4)。即，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比保持在貧狀態(tài)，直到旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量飽和。此后，目標(biāo)空燃比瞬時(shí)變化到富狀態(tài)(步驟S5)。在這種情況下，在監(jiān)視旁路上游空燃比傳感器12和主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)變化的同時(shí)，計(jì)算診斷參數(shù)(如下文中所述)(步驟S6)。如果在將目標(biāo)空燃比設(shè)置為富狀態(tài)之后完成了對(duì)于預(yù)定時(shí)間周期的診斷(步驟S7)，則將目標(biāo)空燃比回復(fù)為理論空燃比(步驟S8)。然后，將診斷參數(shù)與用于判斷泄漏的閾值L相比較(步驟S9)?；诶鐝淖兓礁粻顟B(tài)(步驟S5)所經(jīng)過的時(shí)間，可以判斷診斷是否完成。作為選擇，當(dāng)旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)顯示為富狀態(tài)時(shí)，可以完成診斷。在步驟S9，如果判斷為診斷參數(shù)大于閾值L，則判斷為流路切換閥5已經(jīng)發(fā)生了泄漏，并可以產(chǎn)生警報(bào)，例如起動(dòng)警報(bào)燈(未示出)來通知車輛的操作者或車輛服務(wù)人員存在故障狀況(步驟S10)。
作為判斷泄漏的時(shí)序圖的圖5示出內(nèi)燃機(jī)1的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的變化、旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)、由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM和由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB。如上所述，為了進(jìn)行診斷，將目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比從理論空燃比強(qiáng)制地變?yōu)樨殸顟B(tài)，然后瞬時(shí)改變?yōu)楦粻顟B(tài)。然后，由于流路切換閥5關(guān)閉，因此排氣流過旁路排氣通道7，并且在貧狀態(tài)期間氧存儲(chǔ)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑中。至此，設(shè)置在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的下游的旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)在一個(gè)時(shí)間延遲之后變?yōu)轱@示貧狀態(tài)。此外，旁路上游空燃比傳感器12和主上游空燃比傳感器10都顯示排氣的空燃比處于貧狀態(tài)。此外，在第三實(shí)施例中，在來自旁路下游空燃比傳感器13的信號(hào)顯示貧狀態(tài)之后，目標(biāo)空燃比以一個(gè)時(shí)間延遲變化為富狀態(tài)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比變化為富狀態(tài)時(shí)，由設(shè)置在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的上游的旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB瞬時(shí)變化為富狀態(tài)。然而，由于存儲(chǔ)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的氧釋放到旁路催化轉(zhuǎn)化器8的下游，因此由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM不立即變化，即如實(shí)線所示其在一個(gè)時(shí)間延遲后變化為富狀態(tài)。即，如實(shí)線所示，當(dāng)不存在泄漏時(shí)，由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB與由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM明顯不同。
然而，如果例如由于閥體的密封缺陷等，流路切換閥5泄漏，一部分量的排氣到達(dá)主上游空燃比傳感器10而沒有通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8。因此，如虛線所示，由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM顯示相對(duì)更富的狀態(tài)。換言之，當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)，根據(jù)泄漏的程度，由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM相對(duì)地更接近于由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比AFB。同樣地，在兩個(gè)空燃比之間，至少存在小的差別。此外，當(dāng)存儲(chǔ)在催化劑中的全部氧釋放時(shí)，旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)顯示具有預(yù)定水平的貧狀態(tài)，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比在此階段變回到理論空燃比。
如上所述，基于來自主上游空燃比傳感器10和旁路上游空燃比傳感器12的輸出信號(hào)，可以判斷是否存在任何泄漏。在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比相對(duì)于介于貧狀態(tài)或富狀態(tài)之間的理論空燃比，在貧狀態(tài)或富狀態(tài)之間變化之后，可以執(zhí)行該判斷。更具體地，可以使用檢測(cè)到的空燃比的變化定時(shí)或檢測(cè)到的空燃比的差異(下文中說明)進(jìn)行診斷。
換言之，為了使用數(shù)字值來表示泄漏程度，優(yōu)選地在目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比變化后的預(yù)定時(shí)間周期T內(nèi)，確定由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)的空燃比AFM的平均值(AVAFM)并確定由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)的空燃比AFB的平均值(AVAFB)。因此，可將上述診斷參數(shù)確定為平均值之間的差，即AVAFM-AVAFB。然后將診斷參數(shù)與預(yù)定的閾值L相比較?？梢愿鶕?jù)要檢測(cè)的泄漏程度預(yù)先確定閾值L。如果需要用于檢測(cè)較低程度的泄漏的診斷，則應(yīng)當(dāng)將閾值設(shè)置為較大的值(然而，采用較大的閾值可能發(fā)生更多的檢測(cè)錯(cuò)誤)。此外，可以設(shè)置時(shí)間周期T，例如包括目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比處于貧狀態(tài)期間的整個(gè)時(shí)間周期，或僅包括整個(gè)時(shí)間周期的一部分。
基于檢測(cè)到的空燃比使用診斷參數(shù)的診斷提供了以下效果。在寬帶空燃比傳感器對(duì)即使很小的空燃比變化也能非常靈敏的范圍內(nèi)，其輸出信號(hào)甚至可以響應(yīng)于沒有任何泄漏的、排氣空燃比的很小的變化而立即變化(即使在催化劑的下游，見圖5)。因此，可能很難僅基于輸出信號(hào)的變化定時(shí)執(zhí)行診斷。然而，當(dāng)根據(jù)流路切換閥5是否泄漏檢測(cè)到空燃比之間的差異時(shí)，在預(yù)定的間隔內(nèi)檢測(cè)到的空燃比的平均值作為診斷參數(shù)特別有用。因此，與根據(jù)變化定時(shí)方法使用僅用一組點(diǎn)的時(shí)間差相比較，診斷的精度可被提高。
如上所述，相對(duì)于第三實(shí)施例，通過使用為傳統(tǒng)的空燃比反饋控制所另外設(shè)置的傳統(tǒng)的空燃比傳感器10、11、12和13，可以容易地診斷流路切換閥5的任何泄漏。因此，不用附加的傳感器，也可以避免由于流路切換閥5的密封缺陷等所引起的不必要的有毒排氣的排放。
此外，可將氧充分地存儲(chǔ)在催化劑中直到達(dá)到飽和狀態(tài)，或可將催化劑保持在無氧狀態(tài)直到空燃比相對(duì)于理論空燃比從貧狀態(tài)變化為富狀態(tài)，反之亦然。由于這樣可以最大化檢測(cè)到的空燃比之間的差異，因此可以提高診斷的精度。在第三實(shí)施例中，在來自旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)顯示貧狀態(tài)之后，給出了適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，將發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比初始設(shè)置為貧狀態(tài)，從而增加存儲(chǔ)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑中的氧的量。同樣地，催化劑可以處于完全飽和狀態(tài)。此外，不排放未凈化的HC，直到氧飽和。
然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比初始設(shè)置為富狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)在催化劑中的氧的量降低。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比設(shè)置為貧狀態(tài)之后，引入催化劑的氧仍保持存儲(chǔ)在催化劑中。因此，如果不存在泄漏，則主上游空燃比傳感器10在一個(gè)時(shí)間延遲后顯示變化為貧狀態(tài)。如果主上游空燃比傳感器10快速地變化為貧狀態(tài)，則存在泄漏。
由于以上診斷取決于旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的催化劑的氧容量，如果由于催化劑的劣化使氧容量降低，則該診斷可能會(huì)受到影響。因此，盡管閾值L可以是恒定的值，根據(jù)催化劑的劣化程度調(diào)整閾值是很有幫助的，從而提高了診斷的精度。
圖6是示出用于診斷旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑劣化程度的優(yōu)選方法的時(shí)序圖。在流路切換閥5的打開狀況下執(zhí)行該診斷方法。可以為了診斷催化劑的劣化強(qiáng)制地打開流路切換閥5。此外，在流路切換閥5的打開狀況下，內(nèi)燃機(jī)1的目標(biāo)空燃比瞬時(shí)從貧狀態(tài)變化為富狀態(tài)。然后測(cè)量時(shí)間差ΔT。時(shí)間差ΔT指由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM狀態(tài)的變化與由旁路下游空燃比傳感器13檢測(cè)到的空燃比AFB狀態(tài)的變化的時(shí)間之間的差異。如果將發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比設(shè)置為富狀態(tài)，則由主上游空燃比傳感器10檢測(cè)到的空燃比AFM立即顯示富狀態(tài)。這是因?yàn)榱髀非袚Q閥5處于打開狀態(tài)，而由于催化劑的氧容量導(dǎo)致由旁路下游空燃比傳感器13檢測(cè)到的空燃比AFB(也稱為用于檢測(cè)旁路催化轉(zhuǎn)化器8的下游的排氣空燃比的第三部件)在一個(gè)時(shí)間延遲后變化為顯示富狀態(tài)。因此，如果旁路催化轉(zhuǎn)化器8相對(duì)較新而沒有劣化，則時(shí)間差ΔT很大。隨著劣化程度的增加，時(shí)間差ΔT變小。因此，如圖7所示，根據(jù)時(shí)間差ΔT可以確定催化劑的劣化程度。此外，例如，通過使用在所謂的“燃料切斷和恢復(fù)”處理期間的空燃比的變化，可以測(cè)量催化劑的劣化程度，其中，在減速期間切斷燃料，在切斷燃料之后進(jìn)行恢復(fù)。
另外參考圖8，例如通過使用催化劑的劣化程度可以確定閾值L。其結(jié)果是，可以調(diào)整閾值L來反映催化劑的劣化程度。因此，可以精確地執(zhí)行泄漏診斷。只要在流路切換閥5處于打開狀況下執(zhí)行催化劑劣化程度的診斷，可以精確地判斷流路切換閥5是否發(fā)生了泄漏。這是因?yàn)殚y打開的狀態(tài)可以使催化劑的劣化程度能被測(cè)量而不受任何泄漏的影響。此外，可以基于測(cè)量到的催化劑的劣化程度判斷泄漏是否發(fā)生。盡管在圖7和圖8中示意性地示出了線性特性，但也可以預(yù)見非線性特性。此外，也可以使用其它方法診斷催化劑的劣化程度。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，排氣凈化系統(tǒng)包括設(shè)置在通向主催化轉(zhuǎn)化器4的主排氣流通道上游的旁路排氣通道7。旁路排氣通道7通向旁路催化轉(zhuǎn)化器8。用于阻止排氣流的流路切換閥5設(shè)置在主排氣流通道的上游。此外，凈化系統(tǒng)包括第一空燃比檢測(cè)部件，用于檢測(cè)旁路催化轉(zhuǎn)化器8的上游的排氣的空燃比；第二空燃比檢測(cè)部件，用于檢測(cè)主催化轉(zhuǎn)化器4上游的排氣的空燃比；空燃比控制部件，用于當(dāng)流路切換閥5處于關(guān)閉狀況時(shí)，在相對(duì)于理論空燃比的貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間瞬時(shí)地變化發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比；以及診斷部件，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的瞬時(shí)變化之后，基于由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比，診斷流路切換閥5是否存在任何泄漏。
當(dāng)保持了使旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的氧飽和所需的充足時(shí)間時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的瞬時(shí)變化優(yōu)選為從貧狀態(tài)到富狀態(tài)。
在根據(jù)第三實(shí)施例的排氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)流路切換閥5處于關(guān)閉狀況時(shí)，優(yōu)選地將全部來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣引入旁路排氣通道7并通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8。然而，當(dāng)流路切換閥5處于打開狀況時(shí)，由于相對(duì)于排氣通道3的較大流阻差，大部分來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣優(yōu)選地避開旁路排氣通道7。
當(dāng)流路切換閥5被設(shè)置為處于關(guān)閉狀況時(shí)，可以通過變化發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，例如從貧狀態(tài)到富狀態(tài)，來執(zhí)行關(guān)于流路切換閥5是否泄漏的診斷。在這種情況下，根據(jù)旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量，在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的貧狀態(tài)期間的過量的氧存儲(chǔ)在催化劑中。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比設(shè)置為富狀態(tài)時(shí)，排放氧。因此，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比設(shè)置為富狀態(tài)，只要流路切換閥5不泄漏，由于排放氧的影響，由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比不立即顯示富狀態(tài)。換言之，由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的排氣的空燃比比緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比變化之后的發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比相對(duì)更貧。然而，當(dāng)流路切換閥5泄漏時(shí)，由于泄漏的排氣的相對(duì)富的狀態(tài)，由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的排氣的空燃比甚至可以更貧。因此，通過使用這些因素，可以判斷流路切換閥的泄漏和該泄漏的程度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比從富設(shè)為貧時(shí)，旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量也可能影響對(duì)泄漏的診斷。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的瞬時(shí)變化之后，根據(jù)由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的平均空燃比之間的差異判斷是否存在泄漏。
催化劑劣化程度可能影響氧容量。因此，優(yōu)選地設(shè)置用于測(cè)量催化劑的劣化程度的催化劑劣化檢測(cè)部件。這使得可以根據(jù)催化劑的劣化程度校正或調(diào)整泄漏診斷。
例如，當(dāng)通過比較平均空燃比和閾值之間的差來執(zhí)行該診斷時(shí)，可以根據(jù)催化劑的劣化程度來修改閾值。這樣做，可以提高診斷的精度。
根據(jù)第三實(shí)施例，在早期判斷流路切換閥5是否泄漏有助于避免將未凈化的排氣排放到空氣中。
此外，調(diào)整診斷以反映催化劑的劣化程度可以提高診斷的精度。
接下來，關(guān)于本發(fā)明的第四實(shí)施例說明診斷流路切換閥5是否泄漏的方法。第四實(shí)施例的排氣系統(tǒng)與第一實(shí)施例的排氣系統(tǒng)相同，排氣系統(tǒng)的排氣通道和控制系統(tǒng)的配置與圖1中所示的配置相同。在第四實(shí)施例中，旁路下游空燃比傳感器13設(shè)置為第一空燃比檢測(cè)部件，主上游空燃比傳感器10設(shè)置為第二空燃比檢測(cè)部件。主上游空燃比傳感器10安裝在位于接合處9和主催化轉(zhuǎn)化器4之間的主排氣流通道的一部分上。傳感器10用于檢測(cè)旁路排氣流通道連接到主排氣流通道的接合處9下游的排氣的空燃比。優(yōu)選地，旁路上游空燃比傳感器12包括寬帶空燃比傳感器，而三個(gè)空燃比傳感器10、11和13包括氧傳感器。此外，在第四實(shí)施例中，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比可以在富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間瞬時(shí)變化，但是僅說明從貧狀態(tài)到富狀態(tài)的變化。
在第四實(shí)施例中，診斷處理與第二實(shí)施例中的診斷處理相同。此外，示出本實(shí)施例的診斷處理的有關(guān)的流程圖與圖4所示的流程圖相同。
作為示出第四實(shí)施例的診斷的時(shí)序圖的圖9示出內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比的變化、旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)O2B和主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)O2M以及由旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比。此外，圖9示出了流路切換閥5發(fā)生泄漏(下文中說明)時(shí)的情形。如上所述，為了診斷泄漏，將目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比從理論空燃比強(qiáng)制地變化為貧狀態(tài)，然后瞬時(shí)變化為富狀態(tài)。然后，由于流路切換閥5關(guān)閉，因此，排氣流過旁路排氣通道7，并且在貧狀態(tài)期間，氧存儲(chǔ)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑中。至此，設(shè)置在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的下游的旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)O2B在一個(gè)時(shí)間延遲之后變?yōu)轱@示貧狀態(tài)。此外，旁路上游空燃比傳感器12相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比立即開始顯示排氣空燃比的貧狀態(tài)。此外，在第四實(shí)施例中，在旁路下游空燃比傳感器13的信號(hào)O2B顯示貧狀態(tài)之后，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比以一個(gè)時(shí)間延遲變化為富狀態(tài)。
當(dāng)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比從貧狀態(tài)變化為富狀態(tài)時(shí)，由設(shè)置在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的上游的旁路上游空燃比傳感器12檢測(cè)到的空燃比立即開始變化為顯示富狀態(tài)。因?yàn)榇鎯?chǔ)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的氧排放到旁路催化轉(zhuǎn)化器8的下游，所以旁路下游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)O2B在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比變?yōu)楦粻顟B(tài)之后的一個(gè)時(shí)間延遲后翻轉(zhuǎn)顯示為富狀態(tài)。此外，除非流路切換閥5泄漏排氣，主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)O2M幾乎同時(shí)翻轉(zhuǎn)顯示為富狀態(tài)。例如，如果忽略從發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣口2到旁路下游空燃比傳感器13的距離與從發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣口2到主上游空燃比傳感器10的距離的之間的差異，則如果不發(fā)生泄漏，輸出信號(hào)O2B和O2M二者同時(shí)從顯示富狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為顯示貧狀態(tài)。
然而，如果例如由于閥體的密封缺陷等，排氣通過流路切換閥5泄漏，一部分排氣到達(dá)主上游空燃比傳感器10而沒有通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8。其結(jié)果是，如圖9所示，主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)O2M翻轉(zhuǎn)顯示富狀態(tài)。即，當(dāng)泄漏確實(shí)發(fā)生時(shí)，主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)O2M和旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)O2B變化為富狀態(tài)的定時(shí)之間的差異增加。此外，當(dāng)旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)O2B達(dá)到預(yù)定水平(對(duì)應(yīng)于貧狀態(tài))并且存儲(chǔ)在催化劑中的全部氧排放時(shí)，目標(biāo)空燃比返回到理論空燃比。
如上所述，基于主上游空燃比傳感器10和旁路上游空燃比傳感器12的輸出信號(hào)，可以判斷是否出現(xiàn)泄漏。可以在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)于介于貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間的理論空燃比在貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間的瞬時(shí)變化之后進(jìn)行該判斷。更具體地，可以使用輸出差異和輸出的變化之間的時(shí)間差異執(zhí)行診斷(下文中說明)。
在第四實(shí)施例中，可以基于對(duì)主上游空燃比傳感器10的輸出信號(hào)O2M和旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)O2B分別跨越中間基準(zhǔn)電壓V0從貧狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為富狀態(tài)時(shí)的時(shí)間點(diǎn)(圖9所示)的判斷，使用數(shù)值來表示泄漏程度。將兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差ΔT(即，輸出信號(hào)O2B的變化相對(duì)于輸出信號(hào)O2M的變化的時(shí)間延遲)設(shè)置為診斷參數(shù)。然后，將診斷參數(shù)與用于判斷泄漏的預(yù)定的閾值L相比較。根據(jù)要檢測(cè)的泄漏程度預(yù)先確定閾值L。如果想要檢測(cè)輕微程度泄漏的診斷，則可以將閾值設(shè)為更低(然而當(dāng)閾值低時(shí)，可能發(fā)生更多的檢測(cè)錯(cuò)誤)。因此，當(dāng)時(shí)間差ΔT大時(shí)，判斷為發(fā)生了泄漏。
基于時(shí)間差ΔT的診斷具有以下的效果。因?yàn)楦鶕?jù)具體狀況(即，貧狀態(tài)或富狀態(tài))氧傳感器的輸出快速地變化，所以即使沒有實(shí)際的泄漏發(fā)生時(shí)，也可能容易地檢測(cè)到大的輸出差異。這是因?yàn)榕艢庀到y(tǒng)中的傳感器的相對(duì)位置(即，相對(duì)上游或下游)所導(dǎo)致的輸出的變化定時(shí)相互不一致。然而，如上所述，時(shí)間差ΔT對(duì)于泄漏是否發(fā)生提供了更清楚地顯示的診斷參數(shù)。因此，與使用輸出差異相比，診斷精度可以進(jìn)一步提高。
在第四實(shí)施例中，通過使用用于空燃比的反饋控制的傳統(tǒng)的空燃比傳感器10、11、12和13可以容易地診斷流路切換閥5是否泄漏。因此，沒有附加的傳感器，也可以避免由于流路切換閥5的密封缺陷等所引起的不必要的有毒排氣的排放。
此外，氧可以充分存儲(chǔ)在催化劑中直到達(dá)到飽和狀態(tài)，或催化劑可被保持在無氧狀態(tài)直到空燃比相對(duì)于介于貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間的理論空燃比從貧狀態(tài)變化為富狀態(tài)，反之亦然。由于這樣可以最大化檢測(cè)到的空燃比之間的差異，因此可以提高診斷的精度。在第四實(shí)施例中，在旁路下游空燃比傳感器13的輸出信號(hào)顯示貧狀態(tài)之后，給出了適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，將發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比初始設(shè)置為貧狀態(tài)，從而增加存儲(chǔ)在旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑中的氧的量。同樣地，催化劑可以處于完全飽和狀態(tài)。此外，不排放未凈化的HC，直到氧飽和。
然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比初始設(shè)置為富狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)在催化劑中的氧的量降低。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比設(shè)置為貧狀態(tài)之后，引入催化劑的氧仍保持存儲(chǔ)在催化劑中。因此，如果不存在泄漏，則主上游空燃比傳感器10在一個(gè)時(shí)間延遲后顯示變化為貧狀態(tài)。如果主上游空燃比傳感器10快速地變化為貧狀態(tài)，則存在泄漏。
由于以上診斷取決于旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的催化劑的氧容量(類似于第二實(shí)施例)，如果由于催化劑的劣化使氧容量降低，則該診斷可能會(huì)受到影響。因此，盡管閾值L可以是恒定的值，但根據(jù)催化劑的劣化程度的水平調(diào)整閾值是有用的，由此提高了診斷的精度。
可以使用參考圖6的第二實(shí)施例的方法作為旁路催化轉(zhuǎn)化器8的催化劑劣化程度的診斷方法。
例如，可以基于催化劑的劣化程度確定閾值L。其結(jié)果是，閾值L可以反映催化劑的劣化程度。因此，可以精確地執(zhí)行泄漏的診斷。只要在流路切換閥5處于打開的狀態(tài)下進(jìn)行催化劑劣化程度的診斷，就可以精確地判斷流路切換閥5是否發(fā)生泄漏。這是因?yàn)殚y的打開狀態(tài)可以使對(duì)催化劑劣化程度的測(cè)量不受泄漏的影響。此外，可以基于測(cè)得的催化劑劣化程度判斷泄漏是否發(fā)生。此外，可以使用其它方法來診斷催化劑的劣化程度。
在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，排氣凈化系統(tǒng)包括設(shè)置在通向主催化轉(zhuǎn)化器4的主排氣流通道上游的旁路排氣通道7。旁路排氣通道7通向旁路催化轉(zhuǎn)化器8。用于阻止排氣流的流路切換閥5設(shè)置在主排氣流通道的上游。此外，凈化系統(tǒng)包括第一空燃比檢測(cè)部件，用于檢測(cè)旁路催化轉(zhuǎn)化器8下游的排氣空燃比；第二空燃比檢測(cè)部件，用于檢測(cè)主催化轉(zhuǎn)化器4上游的排氣空燃比；空燃比控制部件，用于當(dāng)流路切換閥5處于關(guān)閉狀況時(shí)，相對(duì)于理論空燃比在貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間瞬時(shí)地變化發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比；以及診斷部件，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的瞬時(shí)變化之后，基于由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比，診斷流路切換閥5是否存在任何泄漏。
當(dāng)保持了使旁路催化轉(zhuǎn)化器8中的氧氣飽和所需的足夠的時(shí)間時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的瞬時(shí)變化優(yōu)選地從貧狀態(tài)到富狀態(tài)。
在根據(jù)第四實(shí)施例的排氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)流路切換閥5處于關(guān)閉狀況時(shí)，優(yōu)選地將全部來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣引入旁路排氣通道7并通過旁路催化轉(zhuǎn)化器8。然而，當(dāng)流路切換閥5處于打開狀況時(shí)，由于相對(duì)于排氣通道3的更大的流阻差，大部分來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣優(yōu)選地避開旁路排氣通道7。
當(dāng)流路切換閥5被設(shè)置為處于關(guān)閉狀況時(shí)，可以通過例如從貧狀態(tài)到富狀態(tài)變化發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，來執(zhí)行關(guān)于流路切換閥5是否泄漏的診斷。在這種情形下，根據(jù)旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量，在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比處于貧狀態(tài)期間的過量的氧被存儲(chǔ)在催化劑中。然而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比設(shè)置為富狀態(tài)時(shí)，排放氧。因此，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比設(shè)置為富狀態(tài)，只要流路切換閥5不泄漏，由于排放氧的影響，由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比不立即顯示富狀態(tài)。換言之，由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的排氣的空燃比比緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比變化之后的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)更貧。然而，當(dāng)流路切換閥5泄漏時(shí)，由于泄漏的排氣處于相對(duì)富的狀態(tài)，因此由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的排氣空燃比甚至可能更貧。因此，通過使用這些因素，可以判斷流路切換閥的泄漏和該泄漏的程度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比從富設(shè)為貧時(shí)，旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量也可能影響對(duì)泄漏的診斷。
優(yōu)選地，當(dāng)流路切換閥5被設(shè)置為處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，可以通過變化發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，例如從貧狀態(tài)到富狀態(tài)，來執(zhí)行流路切換閥5的診斷。在這種情形下，由于旁路催化轉(zhuǎn)化器8的氧容量，在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比處于貧狀態(tài)期間的過量的氧被存儲(chǔ)在催化劑中。然而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比變?yōu)楦粻顟B(tài)時(shí)，排放氧。因此，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比變?yōu)楦粻顟B(tài)，但是由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比不立即變?yōu)楦粻顟B(tài)。只要流路切換閥5不泄漏，這就是由于氧排放所引起的。如果存儲(chǔ)在催化劑中的全部氧已經(jīng)被消耗，則由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比在大約相同的時(shí)間顯示為富狀態(tài)。然而，當(dāng)流路切換閥5泄漏時(shí)，由于泄漏的排氣處于富狀態(tài)，因此由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的排氣空燃比立即顯示貧狀態(tài)。因此，基于這些因素，可以判斷流路切換閥5是否泄漏和該泄漏的程度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比從富變?yōu)樨殨r(shí)，泄漏的影響可能是由于氧容量導(dǎo)致的。
在第四實(shí)施例中，在瞬時(shí)改變發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比后，基于由第一和第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比的變化定時(shí)之間的差異，執(zhí)行是否發(fā)生泄漏的判斷。
催化劑劣化程度可能影響氧容量。因此，優(yōu)選地設(shè)置用于測(cè)量催化劑的劣化程度的催化劑劣化檢測(cè)部件。這使得可以根據(jù)催化劑的劣化程度校正或調(diào)整泄漏診斷。
例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比瞬時(shí)變化之后，當(dāng)通過比較閾值和由第一空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比的變化定時(shí)相對(duì)于由第二空燃比檢測(cè)部件檢測(cè)到的空燃比的變化定時(shí)的時(shí)間延遲來執(zhí)行泄漏診斷時(shí)，可以根據(jù)催化劑的劣化程度來修改閾值。同樣地，可以提高診斷的精度。
根據(jù)第四實(shí)施例，在早期判斷流路切換閥5是否泄漏可以避免將未凈化的排氣排放到空氣中。
此外，調(diào)整診斷以反映催化劑的劣化程度，可以提高診斷的精度。
雖然通過參考一定的優(yōu)選實(shí)施例公開了本發(fā)明，但是對(duì)所述實(shí)施例的多種變形、改變和變化是可能的，而不脫離由所附權(quán)利要求及其等同范圍所定義的本發(fā)明的領(lǐng)域和范圍。因此，意指發(fā)明不限于所述的實(shí)施例，而具有由所附權(quán)利要求的語(yǔ)言所定義的全部范圍。
根據(jù)美國(guó)專利法第119條，本申請(qǐng)要求2006年3月15日提交的日本專利申請(qǐng)第2006-070232號(hào)、和兩個(gè)在2006年3月16日提交的日本專利申請(qǐng)第2006-072001號(hào)和第2006-072004號(hào)的優(yōu)先權(quán)。這里，這三個(gè)日本專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
權(quán)利要求
1.一種用于診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括主排氣通道；主催化轉(zhuǎn)化器，其被設(shè)置在所述主排氣通道中；旁路排氣通道，其與所述主排氣通道互通流體，從而使所述主排氣通道在所述旁路排氣通道從所述主排氣通道分出的分支點(diǎn)和位于所述主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的、所述旁路排氣通道匯合入所述主排氣通道的接合處之間的部分旁路；旁路催化轉(zhuǎn)化器，其被設(shè)置在所述旁路排氣通道中；設(shè)置在所述主排氣通道的所述部分中、用來打開或關(guān)閉所述主排氣通道的所述部分的閥；第一傳感器，其設(shè)置在所述旁路排氣通道中以輸出表示在所述旁路排氣通道中流動(dòng)的排氣的第一空燃比的第一信號(hào)；第二傳感器，其設(shè)置在所述主排氣通道中以輸出表示流入所述主催化轉(zhuǎn)化器的排氣的第二空燃比的第二信號(hào)；以及控制器，其接收所述第一和第二信號(hào)，所述控制器基于所述第一和第二信號(hào)判斷處于關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否使排氣泄漏到所述主排氣通道的所述部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一傳感器檢測(cè)所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的上游的排氣的所述第一空燃比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二傳感器檢測(cè)所述閥的下游的排氣的所述第二空燃比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一信號(hào)表示通過所述旁路排氣通道的排氣的所述第一空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化，所述第二信號(hào)表示通過所述主排氣通道的排氣的所述第二空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括確定表示所述第一空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化的所述第一信號(hào)和表示所述第二空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化的所述第二信號(hào)之間的時(shí)間延遲，所述時(shí)間延遲與提供給內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的周期性變化相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括當(dāng)所述時(shí)間延遲不大于閾值時(shí)，判斷為存在泄漏；以及當(dāng)所述時(shí)間延遲大于所述閾值時(shí)，判斷為不存在泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括當(dāng)所述時(shí)間延遲小于第一閾值時(shí)，判斷為存在泄漏；當(dāng)所述時(shí)間延遲大于第二閾值時(shí)，判斷為不存在泄漏；以及當(dāng)所述時(shí)間延遲處于所述第一閾值和所述第二閾值之間的預(yù)定范圍時(shí)，判斷為所述旁路催化轉(zhuǎn)化器劣化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括比較所述第一信號(hào)處于所述第一空燃比的所述富狀態(tài)和貧狀態(tài)之一的第一間隔和所述第二信號(hào)處于所述第二空燃比的所述富狀態(tài)和貧狀態(tài)之一的第二間隔，所述第一和第二空燃比的所述富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化與提供給內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的周期性變化相對(duì)應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括當(dāng)所述第一間隔基本上等于所述第二間隔時(shí)，判斷為存在泄漏；以及當(dāng)所述第一間隔小于所述第二間隔時(shí)，判斷為不存在泄漏。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括當(dāng)所述第一間隔基本上等于所述第二間隔時(shí)，判斷為存在泄漏；當(dāng)所述第一和第二間隔之間的差大于閾值時(shí)，判斷為不存在泄漏；以及當(dāng)所述第一和第二間隔之間的差不大于所述閾值時(shí)，判斷為所述旁路催化轉(zhuǎn)化器劣化。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括周期性地變化提供給內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比，所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)于理論空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比在貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，反饋系統(tǒng)包括所述第一傳感器和所述控制器，所述反饋系統(tǒng)使提供給所述內(nèi)燃機(jī)的引擎空燃比在富、貧狀態(tài)之間周期性地改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述反饋系統(tǒng)設(shè)定提供給所述內(nèi)燃機(jī)的所述引擎空燃比的理論空燃比水平。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，前饋系統(tǒng)使提供給所述內(nèi)燃機(jī)的引擎空燃比在富、貧狀態(tài)之間周期性地改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制器執(zhí)行貧富狀態(tài)之間的、引擎空燃比的瞬時(shí)變化，所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述瞬時(shí)變化后的所述第一空燃比和所述第二空燃比。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一信號(hào)表示由所述第一傳感器檢測(cè)到的所述第一空燃比的平均狀態(tài)，所述第二信號(hào)表示由所述第二傳感器檢測(cè)到的所述第二空燃比的平均狀態(tài)，以及在變化所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比之后的預(yù)定期間確定所述第一和第二空燃比的平均狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二傳感器檢測(cè)所述旁路排氣通道的下游的排氣的所述第二空燃比。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述瞬時(shí)變化所述引擎空燃比是從所述貧狀態(tài)到所述富狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的瞬時(shí)變化發(fā)生在用于使所述旁路催化轉(zhuǎn)化器中接近氧飽和的足夠長(zhǎng)時(shí)間之后。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制器確定所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的催化劑劣化程度，以及所述控制器基于所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的所述催化劑劣化程度調(diào)整對(duì)處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏的判斷。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)置在所述旁路排氣通道中的第三傳感器，所述第三傳感器檢測(cè)所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的下游的排氣的第三空燃比，所述第三傳感器輸出表示所述第三空燃比的第三信號(hào)，所述控制器接收所述第三信號(hào)，并基于當(dāng)所述閥處于所述打開設(shè)置時(shí)，與正在變化的所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)應(yīng)的所述第一和第三空燃比的變化確定所述催化劑劣化程度。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一信號(hào)表示由所述第一傳感器檢測(cè)到的所述第一空燃比的平均狀態(tài)，所述第二信號(hào)表示由所述第二傳感器檢測(cè)到的所述第二空燃比的平均狀態(tài)，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比變化的預(yù)定期間確定所述第一和第二空燃比的平均狀態(tài)，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括將閾值與表示平均空燃比的所述第一和第二信號(hào)之間的差進(jìn)行比較，基于所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的催化劑劣化程度修改所述閾值。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一傳感器檢測(cè)所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的下游的排氣的所述第一空燃比，所述第二傳感器檢測(cè)所述旁路排氣通道的下游的排氣的所述第二空燃比。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制器在貧富狀態(tài)之間執(zhí)行引擎空燃比的瞬時(shí)變化，所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述瞬時(shí)變化之后的第一空燃比和第二空燃比。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括判斷在所述第一信號(hào)表示出所述第一空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化和所述第二信號(hào)表示出所述第二空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化之間是否發(fā)生時(shí)間差，所述時(shí)間差與正在變化的所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其特征在于，所述瞬時(shí)變化所述引擎空燃比是從所述貧狀態(tài)到所述富狀態(tài)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的瞬時(shí)變化發(fā)生在用于使所述旁路催化轉(zhuǎn)化器中接近氧飽和的足夠長(zhǎng)時(shí)間之后。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制器確定所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的催化劑劣化程度，以及所述控制器基于所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的所述催化劑劣化程度調(diào)整對(duì)處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏的判斷。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)置在所述旁路排氣通道中的第三傳感器，所述第三傳感器檢測(cè)所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的上游的排氣的第三空燃比，所述第三傳感器輸出表示所述第三空燃比的第三信號(hào)，所述控制器接收所述第三信號(hào)，并基于當(dāng)所述閥處于所述打開設(shè)置時(shí)，與正在變化的所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)應(yīng)的所述第一和第三空燃比的變化確定所述催化劑劣化程度。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，判斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否泄漏包括判斷在所述第一信號(hào)表示出所述第一空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化和所述第二信號(hào)表示出所述第二空燃比的富狀態(tài)和貧狀態(tài)之間的變化之間是否發(fā)生時(shí)間差，所述時(shí)間差與正在變化的所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比相對(duì)應(yīng)；比較閾值和所述時(shí)間差；以及基于所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的所述催化劑劣化程度修改所述閾值。
31.一種用于診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括主排氣通道；主催化轉(zhuǎn)化器，其被設(shè)置在所述主排氣通道中；旁路排氣通道，其與所述主排氣通道互通流體，從而使所述主排氣通道在所述旁路排氣通道從所述主排氣通道分出的分支點(diǎn)和位于所述主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的、所述旁路排氣通道匯合入所述主排氣通道的接合處之間的部分旁路；旁路催化轉(zhuǎn)化器，其被設(shè)置在所述旁路排氣通道中；設(shè)置在所述主排氣通道的所述部分中、用來打開或關(guān)閉所述主排氣通道的所述部分的閥；以及診斷部件，其用于基于流經(jīng)所述旁路排氣通道的排氣的第一空燃比和流經(jīng)所述主排氣通道的排氣的第二空燃比之間的比較，診斷處于所述關(guān)閉設(shè)置的所述閥是否使廢氣泄漏到所述主排氣通道。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，所述閥設(shè)置在所述主排氣通道中。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于變化提供給內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的部件，所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比在相對(duì)于理論空燃比的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的貧狀態(tài)和富狀態(tài)之間變化；以及與變化所述發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的部件相對(duì)應(yīng)的用于診斷的部件。
34.一種用于診斷內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的方法，所述方法包括檢測(cè)流經(jīng)包括主催化轉(zhuǎn)化器的主排氣通道的排氣的第一空燃比；檢測(cè)流經(jīng)旁路排氣通道的排氣的第二空燃比，所述旁路排氣通道與所述主排氣通道互通流體，從而使所述主排氣通道在所述旁路排氣通道從所述主排氣通道分出的分支點(diǎn)和位于所述主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的、所述旁路排氣通道匯合入所述主排氣通道的接合處之間的部分旁路，所述旁路排氣通道包括旁路催化轉(zhuǎn)化器；用閥防止排氣沿所述主排氣通道流動(dòng)；以及基于所述第一和第二空燃比，判斷排氣是否通過所述閥泄漏。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，檢測(cè)排氣的所述第一空燃比包括檢測(cè)進(jìn)入所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的排氣的空燃比，檢測(cè)排氣的所述第二空燃比包括檢測(cè)進(jìn)入所述主催化轉(zhuǎn)化器的排氣的空燃比。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，還包括確定所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的劣化。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，還包括使用閥來允許排氣沿著所述主排氣通道流動(dòng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，還包括檢測(cè)離開所述旁路催化轉(zhuǎn)化器的排氣的第三空燃比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)排氣凈化系統(tǒng)診斷設(shè)備、排氣凈化系統(tǒng)和診斷方法。用于排氣系統(tǒng)的設(shè)備包括主排氣通道，設(shè)置在主排氣通道中的主催化轉(zhuǎn)化器，旁路排氣通道，設(shè)置在旁路排氣通道中的旁路催化轉(zhuǎn)化器，用來打開或關(guān)閉主排氣通道部分的閥。旁路排氣通道在旁路排氣通道從主排氣通道分出的分支點(diǎn)和位于主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的、旁路通道合并入主排氣通道的結(jié)合處之間將主排氣通道旁路。第一傳感器表示旁路排氣通道中的排氣的第一空燃比，第二傳感器表示流入主催化轉(zhuǎn)化器的排氣的第二空燃比。控制器基于第一和第二排氣的空燃比判斷處于關(guān)閉設(shè)置的閥是否泄漏排氣。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101037954SQ200710086788
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者久保賢吾, 西澤公良, 李先基, 佐藤健一, 赤羽基治 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社