專利名稱：催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)和催化劑劣化監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種催 化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)和一種催化劑劣化監(jiān)測方法，其確定設置在內(nèi)燃機的排
氣通路中的存儲還原NOx催化劑的劣化。
背景技術：
三效催化劑得到廣泛使用，其用于凈化從內(nèi)燃機排出的排出氣體。所 述三效催化劑包括具有存儲氧功能的氧存儲材料。三效催化劑通過存儲和 釋放氧以在催化劑中將空氣-燃料比值保持在化學計量的空氣-燃料比值， 以很高的效率凈化排出氣體。
然而，三效催化劑不能以很高的凈化速率凈化排出氣體，除非流入三 效催化劑中的排出氣體的空氣-燃料比值接近于化學計量的空氣-燃料比 值。因此，當使用可以以高于化學計量的空氣-燃料比值的空氣-燃料比值 (即，貧空氣-燃料比值)運行的內(nèi)燃機時，排氣通道設置有包括具有存儲 NOx功能的NOx存儲材料的NOx存儲還原催化劑(下文中，NOx存儲還 原催化劑將簡稱為"NOx催化劑")。
因為設置有NOx催化劑，所以當內(nèi)燃機以貧空氣-燃料比值運行時， NOx催化劑存儲排出氣體中的NOx。當存儲在NOx催化劑中的NOx被凈 化時，執(zhí)行富尖峰以將空氣-燃料比值從貧空氣-燃料比值臨時地改變到富 空氣-燃料比值或者化學計量的空氣-燃料比值。當執(zhí)行富尖峰時，包含HC、 CO等等的排出氣體流入NOx催化劑。因為HC、 CO等等用作還原劑， 所以存儲的NOx被凈化，即，存儲的NOx還原到N2，然后釋放N2。
根據(jù)運行條件，在其中進行貧燃燒的內(nèi)燃機可以以化學計量的空氣-燃料比值運行。當內(nèi)燃機以化學計量的空氣-燃料比值運行時，NOx催化劑 通常用作三效催化劑。因此，NOx催化劑除了包括NOx存儲材料外還包 括氧存儲材料。當內(nèi)燃機以貧空氣-燃料比值運行時，將氧存儲在NOx催 化劑的氧存儲材料中以達到容量。
日本專利No. 2827954描述了一種裝置，所述裝置通過連續(xù)執(zhí)行兩個 富尖峰，單獨地檢測存儲在NOx催化劑中的氧的量(下文稱作"氧存儲量" 和存儲在NOx催化劑中的NOx的量(下文稱作"NOx存儲量")。圖16 是說明常規(guī)裝置的運行的方框圖。
在日本專利No. 2827954中描述的裝置中，在NOx催化劑的上游設置 有空氣-燃料傳感器(A/F傳感器)，并且在NOx催化劑的下游設置有氧 傳感器(02傳感器)。當執(zhí)行第一富尖峰并且例如HC和CO的還原劑流 入NOx催化劑中時，存儲在NOx催化劑中的氧和NOx與還原劑發(fā)生反應， 因此消耗氧和NOx。當存儲的全部氧和NOx消耗后，還原劑流向NOx催 化劑的下游區(qū)域。結(jié)果，在NOx催化劑下游的氧傳感器的輸出從指示空氣 -燃料比例較貧的貧輸出變化到指示空氣-燃料比例較富的富輸出。因此， 到氧傳感器的輸出變化到富輸出的時間點為止，流入NOx催化劑的還原劑 的量(即圖16中的"還原劑量I")等于NOx催化劑中氧存儲量和NOx 存儲量的和。因此，根據(jù)還原劑量I計算氧存儲量和NOx存儲量的和(以 下，稱作"總存儲量")，所述還原劑量I根據(jù)設置在NOx催化劑下游的 空氣-燃料比值傳感器的輸出計算。
在從當?shù)谝桓患夥逋瓿傻疆敶鎯υ贜Ox催化劑的氧存儲材料中的氧 達到容量時的周期中，空氣-燃料比值保持為貧空氣-燃料比值。然后，執(zhí) 行第二富尖峰。當執(zhí)行第二富尖峰時，以與計算還原劑量I的方式相同的 方式，基于NOx催化劑下游的空氣-燃料比值傳感器的輸出，計算直到NOx 催化劑下游的氧傳感器的輸出變化到富輸出(即，圖16中的"還原劑量n") 的時間點流入NOx催化劑的還原劑量。
NOx催化劑的氧存儲材料將氧存儲到容量所要求的時間非常短(例 如， 一到兩秒)。即，在第一富尖峰和第二富尖峰之間將空氣-燃料比值保持在貧空氣-燃料比值的時間周期非常短。因此，在該周期中，很難將NOx 存儲在NOx催化劑中。即，當?shù)诙患夥彘_始時，在NOx催化劑中存儲 的NOx的量認為是零，而在NOx催化劑中已存儲的氧達到容量。因此， 在第二富尖峰處的還原劑量n等于在NOx催化劑中的氧存儲量。因此，根 據(jù)還原劑量n計算NOx催化劑中的氧存儲量。因此，從上述總存儲量中減 去氧存儲量所獲得的值等于在第一富尖峰開始之前的N0x存儲量。
在日本專利No. 2827954中描述的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)中，根據(jù)用上 述方法檢測到的N0x存儲量，按照如下確定N0x催化劑的N0x存儲能力。 在上述催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)中，在每個負載和內(nèi)燃機的每個旋轉(zhuǎn)速度下單 位時間內(nèi)從內(nèi)燃機排出的N0x的量在穩(wěn)定運行期間提前根據(jù)經(jīng)驗確定。因 此，獲取實驗數(shù)據(jù)，并且存儲在ECU中。當內(nèi)燃機在貧空氣-燃料比值下工 作時，通過累加根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定的每單位時間的N0x排出量估計已經(jīng)流 入N0x催化劑中的N0x量(以下，稱為"N0x流入量")。在N0x流入量 達到預定值的時間點開始第一富尖峰。能夠通過比較預定值和上述N0x存 儲量，確定在所有流入N0x催化劑中的Nox中被N0x催化劑捕獲的N0x的 比例，所述預定值也即到開始富尖峰的時間點為止流入N0x催化劑的N0x 的量。當所述比例大于預定的確定值時，確定NOx存儲能力是正常的。當 所述比例小于確定值時，確定NOx存儲能力已被劣化。
然而，在上述催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)中使用的N0x流入量是根據(jù)預先存 儲的實驗數(shù)據(jù)估計的估計值。所述實驗數(shù)據(jù)如上所述，在穩(wěn)定運行期間獲 得，根據(jù)所述實驗數(shù)據(jù)估計N0x流入量。然而，當估計N0x流入量時，實 際的運行狀態(tài)時刻改變。因此，所估計的N0x流入量通常具有小的誤差。 另外，認為實際的NOx排放特性由于各個內(nèi)燃機的差異以及隨著時間的變 化偏離上述實驗數(shù)據(jù)。所估計的N0x流入量由于該影響也具有誤差。
因此，在上述催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)中，所估計的N0x流入量不可避免 地具有誤差。因此，不能以足夠的精度確定催化劑的劣化
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供精確確定存儲還原N0x催化劑的劣化的催化劑劣化監(jiān)測系 統(tǒng)以及催化劑劣化監(jiān)測方法。
本發(fā)明的第 一方面涉及一種催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其確定設置在內(nèi)燃 機的排氣通路中的存儲還原NOx催化劑的劣化。所述催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng) 包括NOx檢測裝置，其被設置在所述NOx催化劑的上游，并根據(jù)排出 氣體中的NOx的濃度產(chǎn)生輸出；排出氣體傳感器，其被設置在所述NOx 催化劑的下游，并根據(jù)所述排出氣體的空氣-燃料比值產(chǎn)生輸出；NOx流入 量計算裝置，其通過累加所述NOx檢測裝置的輸出，計算作為已經(jīng)流入所 述NOx催化劑中的NOx的量的NOx流入量；富尖峰裝置，用于執(zhí)行富尖 峰，以將從所述內(nèi)燃機排出的所述排出氣體的空氣-燃料比值從貧空氣-燃 料比值臨時改變到富空氣-燃料比值或者化學計量的空氣-燃料比值；總存 儲量計算裝置，用于基于在執(zhí)行所述富尖峰時所述排出氣體傳感器產(chǎn)生的 輸出計算總存儲量，所述總存儲量為作為在開始所述富尖峰之前存儲在所 述NOx催化劑中的氧量的氧存儲量、和作為在開始所述富尖峰之前存儲在 所述NOx催化劑中的NOx量的NOx存儲量的和；以及診斷裝置，用于基 于所述NOx流入量和所述總存儲量確定所述NOx催化劑的劣化。
在上述內(nèi)容中，診斷裝置包括氧存儲量計算裝置和氧存儲能力確定裝 置，所述氧存儲量計算裝置基于所述NOx流入量和所述總存儲量計算所述 總存儲量中的所述氧存儲量，所述氧存儲能力確定裝置基于所述氧存儲量 確定所述NOx催化劑的氧存儲能力。
在上述內(nèi)容中，催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)還包括執(zhí)行條件設置裝置，其用 于設置至少兩個不同的執(zhí)行條件，在每個所述執(zhí)行條件下執(zhí)行至少一個富 尖峰。所述氧存儲量計算裝置可基于在所述NOx流入量和所述總存儲量之 間的關系計算所述氧存儲量，其中所述總存儲量涉及在所述至少兩個不同 執(zhí)行條件下執(zhí)行的至少兩個富尖峰。
在上述內(nèi)容中，通過外推在所述NOx流入量和所述總存儲量之間的關 系，當所述NOx流入量為零時，所述氧存儲量計算裝置可計算出與所述總 存儲量等同的值，并且所述氧存儲量計算裝置將該值作為所述氧存儲量，其中所述總存儲量涉及NOx流入量達到至少兩個不同的各自水平的在至 少兩個不同執(zhí)行條件下執(zhí)行的至少兩個富尖峰。
在上述內(nèi)容中，所述診斷裝置可包括NOx存儲量計算裝置和NOx存 儲能力確定裝置，所述NOx存儲量計算裝置通過從所述總存儲量中減去所 述氧存儲量計算所述NOx存儲量，所述NOx存儲能力確定裝置基于所計 算的NOx存儲量確定所述NOx催化劑的NOx存儲能力。
在上述內(nèi)容中，所述NOx檢測裝置可具有檢測所述排出氣體的空氣-燃料比值的功能，并且所述總存儲量計算裝置基于所述排出氣體傳感器的 輸出和通過所述NOx檢測裝置檢測的所述空氣-燃料比值計算所述總存儲
在上述內(nèi)容中，所述NOx檢測裝置可具有檢測所述排出氣體的空氣誦 燃料比值的功能，并且在所述富尖峰完成后，當通過所述NOx檢測裝置檢 測到的所述空氣-燃料比值從富空氣-燃料比值變化到貧空氣-燃料比值時， 所述NOx流入量計算裝置開始累加所述NOx檢測裝置的輸出。
本發(fā)明的第二方面涉及一種催化劑劣化監(jiān)測方法，其使用設置在內(nèi) 燃機的排氣通路中的存儲還原NOx催化劑；NOx傳感器，其被設置在所 述NOx催化劑的上游，并根據(jù)排出氣體中NOx的濃度產(chǎn)生輸出；以及排 出氣體傳感器，其祐L設置在所述NOx催化劑的下游，并根據(jù)所述排出氣體 的空氣-燃料比值產(chǎn)生輸出。所述方法包括通過累加所述NOx傳感器的 輸出，計算作為已經(jīng)流入所述NOx催化劑的NOx量的NOx流入量；當執(zhí) 行所述富尖峰以將從所述內(nèi)燃機排出的排出氣體的所述空氣-燃料比值從 貧空氣-燃料比值臨時改變到富空氣-燃料比值或者化學計量的空氣-燃料比 值時，基于由所述排出氣體傳感器產(chǎn)生的輸出，計算總存儲量，所述總存 儲量為作為在開始所述富尖峰之前存儲在所述NOx催化劑中的氧量的氧 存儲量、和作為在開始所述富尖峰之前存儲在所述NOx催化劑中的NOx 量的NOx存儲量的和；以;5L基于所述NOx流入量和所述總存儲量確定所 述NOx催化劑的劣化。
在上述內(nèi)容中，通過累加設置在存儲還原NOx催化劑的上游的NOx檢測裝置的輸出，確定NOx流入量，即已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量， 所述存儲還原NOx催化劑設置在內(nèi)燃機的排氣通道中?；诋攬?zhí)行富尖峰 時檢測的NOx流入量和NOx催化劑中的總存儲量確定NOx催化劑的劣 化。在上述內(nèi)容中，通過設置NOx檢測裝置實際測量NOx流入量。因此， NOx流入量精確地確定。因此，與基于機器運行狀態(tài)估計NOx流入量的 情況相比，更加精確地確定NOx催化劑的劣化。另外，在第一方面中，以 高精度確定NOx催化劑的劣化，而不用在NOx催化劑的下游"i殳置NOx 確定裝置。因此，與在NOx催化劑的上游和下游設置NOx檢測裝置的系 統(tǒng)相比，可減少昂貴的NOx檢測裝置的數(shù)量，從而降低制造成本。
在上述內(nèi)容中，基于NOx流入量和總存儲量計算在總存儲量中的氧存 儲量，并且基于氧存儲能力確定NOx催化劑的氧存儲能力。因此，以高精 度確定NOx催化劑的氧存儲能力的劣化。
在上述內(nèi)容中，設置至少兩個不同的執(zhí)行條件，在每個所述執(zhí)行條件 下執(zhí)行至少一個富尖峰?；谠谒鯪Ox流入量和所述總存儲量之間的關 系計算所述氧存儲量，其中所述總存儲量涉及在所述至少兩個不同執(zhí)行條 件下執(zhí)行的至少兩個富尖峰。因此，可更加精確地確定在NOx催化劑中的 氧存儲量。
在上述內(nèi)容中，通過外推在所述NOx流入量和所述總存儲量之間的關 系，計算當所述NOx流入量為零時與所述總存儲量等同的值，其中所述總 存儲量涉及NOx流入量達到至少兩個不同的各自水平的在至少兩個不同 執(zhí)行條件下執(zhí)行的至少兩個富尖峰。該值作為氧存儲量。因此，可容易并 且精確地確定NOx催化劑中的氧存儲量。
在上述內(nèi)容中，通過從所述總存儲量中減去所述氧存儲量計算所述 NOx存儲量，基于NOx存儲量確定所述NOx催化劑的NOx存儲能力。 因此，可精確地確定NOx催化劑的NOx存儲能力的劣化。
在上述內(nèi)容中，所述NOx檢測裝置具有檢測所述排出氣體的空氣-燃 料比值的功能，并且所述總存儲量計算裝置基于所述排出氣體傳感器的輸 出和通過所述NOx檢測裝置檢測的所述空氣-燃料比值計算所述總存儲量。因此，因為NOx檢測裝置也用作空氣-燃料比值傳感器，所以制造成本進 一步降低。
在上述內(nèi)容中，所述NOx檢測裝置具有檢測所述排出氣體的空氣-燃 料比值的功能。在所述富尖峰完成后，當通過所述NOx檢測裝置檢測到的 所述空氣-燃料比值從富空氣-燃料比值變化到貧空氣-燃料比值時，通過開 始累加所述NOx檢測裝置的輸出確定NOx流入量，所述NOx流入量是已 經(jīng)流入NOx催化劑的量。因此，當確定NOx流入量時，以合適的時序開 始NOx檢測裝置的輸出的累加。因此，可更加精確地確定NOx流入量。 從而，可更加精確地確定NOx催化劑的劣化。并且，因為NOx檢測裝置 也用作空氣-燃料比值傳感器，所以制造成本進一步降低。


從下面參考附圖的示例實施例的描述，本發(fā)明的前述和其他目標、特 性以及優(yōu)點將變的顯而易見，其中相似的標號用于表示相似的元件，其中 圖l是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)的配置； 圖2是示出在圖l的系統(tǒng)中設置的NOx傳感器的傳感器部分的配置的
橫截面圖3是解釋第一實施例中工作的時序圖4示出了計算總存儲量TSA方法；
圖5示出了在用于確定NOx催化劑劣化的確定值和在富尖峰開始時的 NOx流入量NOxIN之間關系；
圖6示出了在NOx流入量和總存儲量TSA之間關系(在對比實例中)， 所述NOx流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖7示出了在NOx流入量和總存儲量TSA之間關系(在對比實例中)， 所述NOx流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖8是在本發(fā)明的第一實施例中執(zhí)行的程序的流程圖9是解釋第二實施例中工作的時序圖10示出了在NOx流入量和總存儲量TSA之間的關系，所述NOx流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖11示出了在NOx流入量和總存儲量TSA之間的關系，所述NOx 流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖12示出了在NOx流入量和總存儲量TSA之間的關系，所述NOx 流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖13示出了在NOx流入量和總存儲量TSA之間的關系，所述NOx 流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖14示出了在NOx流入量和NOx存儲量NSA之間的關系，所述NOx 流入量是已經(jīng)流入NOx催化劑的NOx量；
圖15是在本發(fā)明的第二實施例中執(zhí)行的程序的流程圖；以及
圖16示出了常規(guī)裝置的工作。
具體實施方式
第一實施例 [系統(tǒng)配置描述]
圖l描述了才艮據(jù)本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)的配置。在圖1中示出的 系統(tǒng)包括內(nèi)燃機10。在圖1中示出的內(nèi)燃機10是包括四個氣缸#1到#4的 直列四-氣缸引擎。在本發(fā)明中，氣缸數(shù)量不限定為四，并且氣缸的設置也 不限于直列"i殳置。
在內(nèi)燃機10中，處于高于化學計量空氣-燃料比值的空氣-燃料比值(以 下稱作"貧空氣-燃料比值")的空氣-燃料混合物被燃燒。因此，內(nèi)燃機 10開始工作。內(nèi)燃機10可以是端口注入引擎，在所述引擎中，燃料注入 到進口；氣缸直接注入引擎，在所述引擎中，燃料直接注入到氣缸中；或 者在其中結(jié)合使用端口注入和氣缸直接注入的引擎。
在用于內(nèi)燃機10的排氣通道12中，設置有兩個起始催化劑(上游催 化劑)14和16以及一個NOx催化劑(NSR) 18。從氣缸#1和#4排出的 排出氣體流^始催化劑14。從氣缸#2和#3排出的排出氣體流入起始催 化劑16。穿過起始催化劑14和穿過起始催化劑16的排出氣體一起流入NOx催化劑18中。
當流入起始催化劑14和16的排出氣體的空氣-燃料比值接近于化學計 量的空氣-燃料比值時，起始催化劑14和16通過存儲和釋放氧同時凈化 HC、 CO和NOx。因此，起始催化劑14和16用作三效催化劑。
當流入NOx催化劑18的排出氣體的空氣-燃料比值是貧空氣-燃料比 值時，NOx催化劑18存儲NOx。當流入NOx催化劑18的排出氣體的空 氣-燃料比值是富空氣-燃料比值時，NOx催化劑18凈化所存儲的NOx， 即將存儲的NOx還原為N2，并且釋放N2。因此，NOx催化劑18用作NOx 存儲還原催化劑。NOx催化劑18還具有存儲氧的能力。當內(nèi)燃機10工作 在化學計量的空氣-燃料比值時，NOx催化劑18用作三效催化劑。
在排氣通道12中，在起始催化劑14的上游設置有氧傳感器20，在起 始催化劑16的上游設置有氧傳感器22，在NOx催化劑18的上游設置有 NOx傳感器24，以及在NOx催化劑18的下游設置有下游側(cè)的氧傳感器 26。
每個氧傳感器20、 22和26的輸出根據(jù)排出氣體的空氣-燃料比值是否 富于或者貧于化學計量的空氣-燃料比值急劇地變化。代替氧傳感器20、 22 和26，可設置空氣-燃料比值傳感器，其每個根據(jù)排出氣體的空氣-燃料比 值產(chǎn)生線性變化的輸出。
NOx傳感器24具有檢測排出氣體中NOx濃度的功能。后面將具體描 述NOx傳感器24。
在NOx催化劑18中設置溫度傳感器28。溫度傳感器28檢測NOx催 化劑18的溫度(床溫)TCAT。在本發(fā)明中，代替利用溫度傳感器28直 接檢測NOx催化劑18的溫度TCAT，可基于通過設置在NOx催化劑18 的上游或下游的排出氣體溫度傳感器所檢測的排出氣體溫度估計NOx催 化劑18的溫度TCAT?？蛇x擇地是，可基于內(nèi)燃機10的工作狀態(tài)估計NOx 催化劑18的溫度TCAT。
內(nèi)燃機10連接到進氣系統(tǒng)(未示出)，空氣i4^到所述進氣系統(tǒng)并且 將空氣分配到氣缸。根據(jù)第一實施例的系統(tǒng)包括ECU (電子控制單元)30。除了上述傳感 器，ECU 30還連接到檢測引擎速度NE、進氣壓力PM、進氣量GA、節(jié) 流閥開口量TH等等的傳感器。ECU30還電連接到用于燃料注射器、火花 塞、節(jié)流閥等等的致動器。
圖2是示出設置在圖l所示系統(tǒng)中的NOx傳感器24的傳感器部分的 配置的橫截面圖。如下所述，在實施例中的傳感器24是限流NOx傳感器。 如圖2所示，NOx傳感器24的傳感器部分包括由例如氧化鋯構成的六個 氧離子傳導固體電解層。六個固體電解層被層疊。從傳感器部分的上部到 下部，六個固體電解層包括第一層Lp第二層L2、第三層L3、第四層L4、 第五層Ls以及第六層L6。
例如，多孔的第一擴散-控制部件50和笫二擴散-控制部件51被設置 在第一層L!和第三層L3之間。在擴散-控制部件50和51之間形成有第一 腔52。在第二擴散-控制部件51和第二層L2之間形成有第二腔53。在第 三層L3和第五層Ls之間形成有大氣腔54。大氣腔54對于外部空氣敞開。 第一擴散-控制部件50的外部端表面與排出氣體接觸。因此，通過第一擴 散_控制部件50的排出氣體流入第一腔52。因此，第一腔52充滿了排出氣 體。
在第一層的內(nèi)表面上形成有面向第一腔52的負電極側(cè)的第一泵浦 電極55。在第一層In的外表面上形成有正電極側(cè)的第一泵浦電極56。第 一泵浦電壓源57在第一泵浦電極55和56之間施加電壓。當在第一泵浦電 極55和56之間施加電壓時，包含在第一腔52中排出氣體的氧與負電極側(cè) 的第一泵浦電極55接觸，因此氧轉(zhuǎn)換為氧離子。氧離子朝正電極側(cè)的第一 泵浦電極56流入第一層"。從而，在第一腔52中的排出氣體中包含的氧 在第一層Li中移動,然后氧被拉出到外部。當?shù)谝槐闷蛛妷涸?7的電壓 增加時，,皮拉出到外部的氧的量也增加。
在第三層L3的內(nèi)表面上形成有面向大氣腔54的參考電極58。當在氧 離子傳導固體電解層的兩側(cè)之間的氧濃度有差異時，氧離子在固體電解層 中從氧濃度高的一側(cè)移動到氧濃度低的一側(cè)。在圖2示出的實例中，在大氣腔54中的氧濃度比在第一腔52中的氧濃度高。因此，當在大氣腔54 中的氧與參考電極58接觸時，氧接受電荷，因此氧轉(zhuǎn)換成氧離子。氧離子 在第三層L3、第二層L2和第一層Li中移動，并且氧離子在負電極側(cè)的第 一泵浦電極55中釋放電荷。結(jié)果，在參考電極58和負電極側(cè)的第一泵浦 電極55之間出現(xiàn)由參考數(shù)字59所示的電壓V。。電壓Vq與在大氣腔54中 氧濃度和在第一腔52中氧濃度之間的差成比例。
在圖2所示的實例中，通過反饋控制第一泵浦電壓源57的電壓，使得 電壓Vo匹配于當在第一腔52中氧濃度是lp.p.m時出現(xiàn)的電壓。就是說， 在第一腔52中的氧通過第一層L^皮拉出到外部，使得在第一腔52中的氧 濃度是1 p.p.m。因此，在第一腔52中的氧濃度保持在1 p.p.m。
負電極側(cè)的第一泵浦電極55由例如金Au和鉑Pt的合金的具有較低 還原NOx能力的材料構成。因此，在第 一腔52中包含在排出氣體中的NOx 幾乎不會被還原。因此，NOx穿過第二擴散-控制部件51，然后流入第二 腔53。在第一層"的內(nèi)表面上形成有面向第二腔53的負電極側(cè)的第二泵 浦電極60。在負電極側(cè)的第二泵浦電極60和正電極側(cè)的第一泵浦電極56 之間施加第二電壓源61。當在泵浦電極60和56之間施加電壓時，包含在 第二腔53中的排出氣體中的氧與負電極側(cè)的第二泵浦電極60接觸，因此 氧被轉(zhuǎn)換成氧離子。氧離子朝正電極側(cè)的第 一泵浦電極56流入第 一層k。 從而，在第二腔53中的排出氣體中包含的氧在第一層Li中移動，然后氧 被拉出到外部。當?shù)诙闷蛛妷涸?1的電壓增加時，4皮拉出到外部的氧的 量也增力口。
如上所述，當在氧離子傳導固體電解層的兩側(cè)之間的氧濃度有差異時， 氧離子在固體電解層中從氧濃度高的一側(cè)移動到氧濃度低的一側(cè)。在圖2 示出的實例中，在大氣腔54中的氧濃度比在第二腔53中的氧濃度高。因 此，當在大氣腔54中的氧與參考電極58接觸時，氧接受電荷，因此氧轉(zhuǎn)
換成氧離子。氧離子在第三層L3、第二層L2和第一層I^中移動，并且氧
離子在負電極側(cè)的第二泵浦電極60中釋放電荷。結(jié)果，在參考電極58和 負電極側(cè)的第二泵浦電極60之間出現(xiàn)由參考數(shù)字62所示的電壓VI。電壓VI與在大氣腔54中氧濃度和在第二腔53中氧濃度之間的差成比例。
在圖2所示的實例中，通過反饋控制第二泵浦電壓源61的電壓，使得 電壓VI匹配于當在第二腔53中氧濃度是0.01p.p.m時出現(xiàn)的電壓。就是 說，在第二腔53中的氧通過第一層Li被拉出到外部，4吏得在第二腔53中 的氧濃度是0.01p.p.m。因此，在第二腔53中的氧濃度保持在0.01p.p.m。
負電極側(cè)的第二泵浦電極60由例如金Au和柏Pt的合金的具有較低 還原NOx能力的材料構成。因此，當在排出氣體中包含的NOx與負電極 側(cè)的第二泵浦電極60接觸時，NOx幾乎不被還原。在第三層L3的內(nèi)表面 上形成有面向第二腔53的用于檢測NOx的負電極側(cè)泵浦電極63。負電極 側(cè)泵浦電極63由例如銠Rh或鉑Pt的具有高還原NOx能力的材料構成。 因此，在第二腔53中的NOx，大部分NO，在負電極側(cè)泵浦電極63中被 分解為1\2和02。在負電極側(cè)泵浦電極63和參考電極58之間施加恒定電 壓64。因此，通過在負電極側(cè)泵浦電極63中分解NO生成的02被轉(zhuǎn)換為 氧離子，并且氧離子在第三層L3中向著參考電極58移動。此時，由參考 數(shù)字65所示的電流L流入負電極側(cè)泵浦電極63和參考電極58之間。電 流L與氧離子的量成比例。
如上所述，在在第一腔52中NOx幾乎不被還原。另外，在第二腔53 中幾乎沒有氧。因此，電流L與排出氣體中包含的NOx濃度成比例。因 此，基于電流^檢測在排出氣體中的NOx的濃度。下文中，將電流^稱 為"NOx傳感器24的輸出"。
當在排出氣體中的氧濃度較高時，也就是當空氣-燃料比值較貧時，從 第一腔52被拉出到外部的氧的量變大，因此由參考數(shù)字66所示的電流12 變大。因此，基于電流12檢測排出氣體的空氣-燃料比值。因此，在該實施 例中的NOx傳感器24也用作檢測空氣-燃料比值的空氣-燃料比值傳感器。 以下，將從NOx傳感器24輸出的指示空氣-燃料比值的電流12稱為"NOx 傳感器24的A/F輸出"。
在第五層Ls和第六層U之間設置有加熱NOx傳感器24的傳感器部 分的電加熱器67。電加熱器67以700"到800"C加熱NOx傳感器24的傳感器部分。
在本發(fā)明中使用的NOx傳感器不限于上述限流傳感器。也可使用其他 類型的傳感器，例如混合電位傳感器。另外，在本發(fā)明中使用的NOx傳感 器可不用作空氣-燃料比值傳感器。在這種情況中，代替氧傳感器20和22， 可設置空氣-燃料比值傳感器以檢測流入NOx催化劑18的排出氣體的空氣 -燃料比值?？蛇x擇地是，可基于通過氣流計所檢測的進氣量GA和燃料注 入量計算流入NOx催化劑18的排出氣體的空氣-燃料比值。
圖8是在實施例中通過ECU30執(zhí)行的利用上述方法確定NOx催化劑 18的劣化的程序的流程圖。程序以預定的時間間隔重復執(zhí)行。
在圖8所示的程序中，首先，讀取基于NOx傳感器24的輸出計算的 NOx流入量NOxIN (步驟100 )。隨后，確定NOx流入量是否達到預定 值A (步驟102 )。當確定NOx流入量NOxIN沒有達到預定值A時，通 過累加NOx傳感器24的輸出，更新NOx流入量NOxIN (步驟104 )。 然后，當前處理循環(huán)結(jié)束。
當在步驟102中確定NOx流入量達到預定值A時，用于NOx流入量 NOxIN的當前累加完成(步驟106)，然后啟動富尖峰(步驟108)。
當啟動富尖峰時，確定下游側(cè)的氧傳感器26的輸出是否變化到富輸出 (步驟110)。當下游側(cè)的氧傳感器26的輸出沒有變化到富輸出時，更新 TSA的累加值(即，TSA的值被累加)(步驟118)。使用已經(jīng)參考圖4 描述的方法計算TSA的累加值。下一步，確定是否滿足用于確定NOx催化劑18的劣化的確定執(zhí)行條件(步驟120)。更具體是，確定是否滿足下 述條件(1)到(3)的每個。也就是說，確定執(zhí)行條件包括條件(1)， 富尖峰已經(jīng)完成；條件(2)，執(zhí)行富尖峰的運行條件(例如，由引擎速度 NE、節(jié)流閥打開量TH以及進氣量(GA)表示的運行條件)在預定的范 圍內(nèi)；以及條件(3)，當執(zhí)行富尖峰時的NOx催化劑18的溫度TCAT 在預定范圍內(nèi)。
設置條件(2 )使得僅僅基于當在預定的運行條件下執(zhí)行富尖峰時所獲 得的數(shù)據(jù)確定NOx催化劑18的劣化，在所述預定的運行條件下，不進4亍 劇烈的加速或者減速以可靠地防止錯誤的確定。設置條件(3)防止由于 NOx催化劑18的溫度的影響導致的錯誤確定。也就是說，NOx催化劑18 的能力根據(jù)NOx催化劑18的溫度變化。因此，設置M (3 )使得僅僅基 于當在其中認為NOx催化劑18的能力是恒定的溫度范圍中執(zhí)行富尖峰時 所獲得的數(shù)據(jù)確定NOx催化劑18的劣化。
當下游側(cè)的氧傳感器26的輸出沒有變化到富輸出時，連續(xù)執(zhí)行富尖 峰。在這種情況中，條件(l)不滿足。因此，在步驟120中進行負的確定。 當在步驟120中進行負的確定，那么當前處理循環(huán)結(jié)束。
當連續(xù)運行富尖峰時，下游側(cè)的氧傳感器26的輸出最終變化到富輸 出。因此，在步驟IIO中進行肯定的確定。然后，當前富尖峰完成(步驟 112)。當富尖峰完成后，確定通過NOx傳感器24檢測到的空氣-燃料比 值AFNOx是否已經(jīng)變化到貧空氣-燃料比值。也就是說，確定空氣-燃料比 值AFNOx是否大于14.6 ( AFNOx>14.6)(步驟114 )。當空氣燃料比值 AFNOx大于14.6 ( AFNOx>14.6 )時，開始NOx流入量NOxIN的累加以 確定下一個富尖峰應該開始的時間(步驟116)。
隨后，更新TSA的累加值(即，TSA的值被累加)(步驟118)。如 上所述，在富尖峰結(jié)束時的TSA的累加值等于總存儲量TSA。下一步， 確定上述確定執(zhí)行條件是否滿足(步驟120)。當確定確定執(zhí)行條件滿足 時，執(zhí)行關于NOx催化劑18的劣化的確定。也就是說，如上參考圖5所 描述的，總存儲量TSA與確定值B比較(步驟122 )。當總存儲量TSA在值B之下時(TSA<B)，確定NOx催化劑18劣化(步驟124 )。當總 存儲量TSA等于或者大于值B時(TSA>B),確定NOx催化劑18正常 地起作用(步驟126)。
在第一實施例中，根據(jù)本發(fā)明，可認為NOx催化劑18是"NOx催化 劑"。認為根據(jù)本發(fā)明的NOx傳感器24是"NOx檢測裝置"。認為根據(jù) 本發(fā)明的下游側(cè)的氧傳感器26是"排出氣體傳感器"。當ECU30執(zhí)行步 驟100、 104、 106和116時，可實現(xiàn)才艮據(jù)本發(fā)明的"NOx流入量計算裝置"。 當ECU30執(zhí)行步驟108時，可實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的"富尖峰裝置"。當ECU 30執(zhí)行步驟118時，可實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的"總存儲量計算裝置"。當ECU 30執(zhí)行步驟122、 124和126時，可實現(xiàn)才艮據(jù)本發(fā)明的"診斷裝置"。
第二實施例
下面，將參考圖9到圖15描述本發(fā)明的第二實施例。將主要描述在第 二實施例和第一實施例之間的差異。與第一實施例中相同的部分將簡單或 者省略描述。當應用在第一實施例中同樣的硬件配置，并且ECU30執(zhí)行 后面描述的圖15中所示的程序時，實現(xiàn)第二實施例。
圖9是解釋第二實施例中運行的時序圖。在NOx流入量NOxIN達到 預定值Ai的條件下開始圖9(a)中的第一富尖峰(在時間點tl)。在NOx 流入量NOxIN達到預定值A2的條件下開始圖9 (a)中的第二富尖峰(Aj 不等于A"在圖9 (a)所示的實例中，Ar卜于A2 (A1<A2)(在時間點 t3)。
如圖9(e)所示，當執(zhí)行富尖峰時，以與第一實施例中相同的方法計 算總存儲量TSAi和TSA2。也就是說，在圖9所示的運行中，在NOx流 入量&處檢測總存儲量TSA"并且在NOx流入量A2處檢測總存儲量 TSA2。
因此，在該實施例中，設置多個NOx流入量水平，所述NOx流入量 是已經(jīng)流入NOx催化劑18中的NOx的量，并且在每個水平處檢測總存儲 量TSA。圖10示出了在每個不同的NOx流入量處，多次檢測總存儲量 TSA的實驗的結(jié)果。實驗結(jié)果繪制在坐標軸中。在圖10中，水平軸表示NOx流入量，而垂直軸表示總存儲量TSA。在基本上相同的條件下執(zhí)行富 尖峰。從圖IO中顯而易見，在富尖峰處表示NOx流入量和總存儲量TSA 的點基本上處于同一直線上。這是因為當NOx流入量增加時，如上所述， 在總存儲量TSA中的NOx存儲量NSA以基本與NOx流入量成比例的增 加。
也就是說，如上所述，當內(nèi)燃機10運行在貧空氣-燃料比值時，在NOx 催化劑18中存儲的氧迅速地達到容量。因此，無論何時開始富尖峰，存儲 在NOx催化劑18中的氧都達到容量。因此，總存儲量TSA中的氧存儲量 OSA等于氧存儲容量OSA，而不管NOx流入量。
可認為當NOx流入量為零時，NOx存儲量NSA自然地為零。因此， 在這種情況中，認為總存儲量TSA等于氧存儲量OSA。從圖10顯而易見， 當NOx流入量是零時，通過外推表示在NOx流入量和總存儲量TSA之間 關系的直線(即，圖10中的直線)，并且確定直線的截距，確定總存儲量 TSA。也就是說，當NOx流入量是零時，直線的截距是總存儲量TSA。 根據(jù)上述思想，當NOx流入量是零時，總存儲量TSA等于NOx催化劑 18中的氧存儲量OSA，并且等于NOx催化劑18的氧存儲容量OSC。
如上所述，基于NOx催化劑18中的總存儲量TSA確定的氧存儲量 OSA等于NOx催化劑18的氧存儲容量OSC。因此，在下面的描述中， 出于方便考慮，氧存儲量OSA將簡單稱為"氧存儲容量OSC"
在圖11中，在圖9中所示的在兩個富尖峰處的NOx流入量Ai和A2， 以及總存儲量TSA,和TSA2，繪制在圖10中的同一坐標軸上。如圖11所 示，在實施例中，當在至少兩個不同水平上的每個NOx流入量處至少一次 檢測總存儲量TSA時，能夠繪制表示在NOx流入量和總存儲量TSA之間 的關系的直線。因此，能夠估計氧存儲容量OSC。
在實施例中，可根據(jù)在至少三個不同水平上的NOx流入量檢測的總存 儲量TSA估計氧存儲容量OSC。另外，可在不同水平的每個NOx流入量 下的執(zhí)行至少兩個富尖峰，并且可根據(jù)在每個富尖峰的總存儲量TSA估計 氧存儲容量OSC。圖12示出了實驗結(jié)果，其中在三個水平的每個NOx流入量(Ap A2和A3)下，執(zhí)行三個富尖峰并且檢測總存儲量TSA。也就 是說，在圖12中，在如圖10的同一坐標軸上共繪制9個點。
如圖12所示，當至少有兩個點時，例如，通過^f吏用最小二乘法或者類 似方法對點進行線性擬和以獲得表示在NOx流入量和總存儲量TSA之間 關系的直線，并且外推該直線，可確定氧存儲容量OSC。在這種情況中， 更加精確地估計氧存儲量OSC。
因此，在該實施例中，可精確地估計NOx催化劑18的氧存儲容量而 不用連續(xù)執(zhí)行兩個富尖峰。當NOx催化劑18以化學計量的空氣-燃料比值 使用時，基于氧存儲能力確定NOx催化劑18的性能。當NOx催化劑18 劣化時，氧存儲能力降低?；谘醮鎯θ萘縊SC確定氧存儲能力的水平。
因此，例如，可通過設置用于確定NOx催化劑18的氧存儲能力的確 定值，并且將以上述方式估計的氧存儲容量OSC與所述確定值比較，精確 地確定NOx催化劑18的氧存儲能力是否正常(即，NOx催化劑18的氧 存儲能力是否是在可接受的范圍中)。
在圖10到圖12中，當表示在NOx流入量和總存儲量TSA之間關系 的直線的斜率增加時，在所有流到NOx催化劑18中的NOx中凈皮NOx催 化劑18捕獲的NOx的比例也增加。也就是說，直線的斜率指示了 NOx 催化劑18的NOx存儲能力(即，當NOx催化劑18以貧空氣-燃料比值使 用時的NOx催化劑18的性能)。
因此，例如，可通過i殳置用于確定NOx催化劑18的NOx存儲能力的 確定值，并且將表示在NOx流入量和總存儲量TSA之間關系的直線的斜 率與所述確定值比較，精確地確定NOx催化劑18的NOx存儲能力是否正 常(即，NOx催化劑18的NOx存儲能力是否是在可接受的范圍中)。
圖13示出了使用比在圖12中所示的實驗中使用的NOx催化劑18更 劣化的NOx催化劑18，以推導圖12中所示的實驗結(jié)果的相同的方法推導 的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果繪制在坐標軸上。也就是說，在圖13中的NOx催 化劑18的劣化度高于在圖12中所示的NOx催化劑18的劣化度。因此， 在圖13中的直線的斜率(即，NOx存儲能力)和直線的截距(即，氧存儲容量OSC)分別小于圖12中的直線的斜率和直線的截距。
在圖14中，在坐標軸中，在圖12中的9個點處的實驗結(jié)果中的NOx
存儲量NSA繪制為黑三角形，并且在圖13的9個點處的實驗結(jié)果中的NOx
存儲量NSA繪制為白色三角形。水平軸表示NOx流入量，而垂直軸表示
NOx存儲量NSA。
利用下述公式，基于總存儲量TSA和氧存儲容量OSC計算NOx存儲
量NSA:
NSA=(TSA-OSC) x 46/32 ，. .(2)
在公式(2 )中，"46/32"是從02到N02的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
當將確定值設定為圖14中的斜直線所示出的時，在9個點處涉及在圖 12中未劣化的NOx催化劑18的全部NOx存儲量NSA都在所述直線上方。 在9個點處涉及在圖13中劣化的NOx催化劑18的全部NOx存儲量NSA 都在所述直線下方。因此，NOx存儲量NSA和劣化度是精確地彼此相關。
因此，在實施例中，也可通過如下方法精確地確定NOx催化劑18的 NOx存儲能力是否正常(即，NOx存儲能力是否在可以接受的范圍內(nèi))， 在所述方法中，將確定值預先設定為圖14中的斜線所示出的值，并且將在 所檢測到的NOx流入量處的檢測的NOx存儲量NSA與在檢測的NOx流 入量處的確定值比較。也就是說，可使用該方法，代替使用其中基于表示 在NOx流入量和總存儲量TSA之間關系的直線的斜率確定NOx存儲能力 的方法確定NOx存儲能力。
[在第二實施例中的具體工藝
圖15是4吏用上述方法，在實施例中通過ECU 30執(zhí)行的用于確定NOx 催化劑18的劣化的程序的流程圖。程序以預定的時間間隔重復執(zhí)行。
在該實施例中，除了圖15所示的程序外，執(zhí)行與圖8所示的程序基本 一樣的程序。在該程序中，在Ap A2等至少兩個不同水平的每個NOx流 入量下執(zhí)行富尖峰，并且檢測總存儲量TSAp TSA2等等。
在圖15的程序中，首先，確定是否滿足用于執(zhí)行催化劑劣化確定的確 定執(zhí)行條件(步驟130)。更具體地，確定關于總存儲量TSA^ TSA2等等的數(shù)據(jù)是否被存儲?？偞鎯α縏SAp TSA2等涉及在Ap A2等等的至少 兩個不同水平的NOx流入量下執(zhí)行的富尖峰。也就是說，如參考圖11所 述，當存儲關于用于計算氧存儲容量OSC所需的至少兩個點的數(shù)據(jù)時，確 定滿足確定執(zhí)行條件。氧存儲容量OSC可基于預定數(shù)量點的數(shù)據(jù)計算，所 述預定數(shù)量的點是如圖12所示的三個或者更多的點。在這種情況中，當存 儲預定數(shù)量點的數(shù)據(jù)時，確定滿足確定執(zhí)行條件。
當在步驟130中確定不滿足確定執(zhí)行條件時，當前處理循環(huán)結(jié)束。當 確定滿足確定執(zhí)行條件時，基于存儲的數(shù)據(jù)計算氧存儲容量OSC (步驟 132)。也就是說，使用已經(jīng)參考圖11或者圖12描述的方法計算氧存儲容 量OSC。隨后，利用上述公式(2 )計算NOx存儲容量NSA (步驟134 )。
下一步，將在步驟132中計算的氧存儲容量OSC與預定值比較(步驟 136)。當氧存儲容量OSC小于預定值時，確定NOx催化劑18的氧存儲 能力劣化(步驟138)。當氧存儲容量OSC等于或者大于預定值時，確定 NOx催化劑18的氧存儲能力正常(步驟140)。
隨后，將在步驟134中計算的NOx存儲容量NSA與預定的確定值比 較(步驟142 )。如參考圖14所述，基于NOx流入量計算確定值。當NOx 存儲容量NSA小于在步驟142中的確定值時，確定NOx催化劑18的NOx 存儲能力劣化(步驟144 )。當NOx存儲容量NSA等于或者大于在步驟 142中的確定值時，確定NOx催化劑18的NOx存儲能力正常(步驟l46 )。
在步驟142中，如上所述，可基于表示在NOx流入量和總存儲量TSA 之間關系的直線的斜率確定NOx存儲能力。
在已經(jīng)描述的第二實施例中，通過在NOx催化劑18的上游設置NOx 傳感器24，與第一實施例中一樣，精確地確定NOx流入量。因此，精確 地確定NOx催化劑18的劣化。
并且，在實施例中，在圖15所示的程序過程中，能夠計算在NOx催 化劑18中總存儲量TSA中的氧存儲容量OSC (氧存儲量OSA)和NOx 存儲量NSA中的每個。因此，可分別利用氧存儲容量OSC和NOx存儲量 NSA，單獨地確定當NOx催化劑18以化學計量的空氣-燃料比值使用時表示所述能力的氧存儲能力、和當NOx催化劑18以貧空氣-燃料比值使用時 表示所述能力的NOx存儲能力。因此，更加精確地確定NOx催化劑18 的劣化。
特別地，在實施例中，不必以短時間間隔(在該短時間間隔中，NOx 很難存儲在NOx催化劑18中)連續(xù)執(zhí)行富尖峰以獲得上述有利的效果。 也就是說，通過以某一時間間隔執(zhí)行富尖峰獲得上述有利的效果，所述間 隔接近執(zhí)行普通富尖峰的時間間隔。這避免了增加富尖峰的頻率。因此， 能夠可靠地避免這種狀況，在所述狀況中，例如，由于富尖峰的頻率增加， 可能出現(xiàn)燃料效率劣化、排出氣體中污染物的量增加或者扭矩沖擊。
然而，在本發(fā)明中，可通過已經(jīng)參考圖16描述的方法確定NOx催化 劑18的劣化，也就是說，通過連續(xù)地執(zhí)行兩個富尖峰以確定氧存儲容量 OSC (氧存儲量OSA )。
在上述第二實施例中，當ECU 30在步驟132中執(zhí)行處理時，可實現(xiàn) 根據(jù)本發(fā)明的"氧存儲量計算裝置"。當ECU30在步驟136、 138和140 中執(zhí)行處理時，可實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的"氧存儲能力確定裝置"。當ECU 30 設置至少兩個不同水平A" A2等等的NOx流入量使得在NOx流入量達到 至少兩個各自不同水平A" A2等等的條件下開始富尖峰時，可實現(xiàn)根據(jù)本 發(fā)明的"執(zhí)行條件設置裝置"。當ECU 30在步驟134中執(zhí)行處理時，可 實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的"NOx存儲量計算裝置"。當ECU30在步驟142、 144、 和146中執(zhí)行處理時，可實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的"NOx存儲能力確定裝置"。
權利要求
1. 一種催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其確定設置在內(nèi)燃機的排氣通路中的存儲還原NOx催化劑的劣化，其特征在于包括NOx檢測裝置，其被設置在所述NOx催化劑的上游，并根據(jù)排出氣體中的NOx的濃度產(chǎn)生輸出；排出氣體傳感器，其被設置在所述NOx催化劑的下游，并根據(jù)所述排出氣體的空氣-燃料比值產(chǎn)生輸出；NOx流入量計算裝置，其通過累加所述NOx檢測裝置的輸出，計算作為已經(jīng)流入所述NOx催化劑中的NOx的量的NOx流入量；富尖峰裝置，用于執(zhí)行富尖峰，以將從所述內(nèi)燃機排出的所述排出氣體的空氣-燃料比值從貧空氣-燃料比值臨時改變到富空氣-燃料比值或者化學計量的空氣-燃料比值；總存儲量計算裝置，用于基于在執(zhí)行所述富尖峰時所述排出氣體傳感器產(chǎn)生的輸出計算總存儲量，所述總存儲量為作為在開始所述富尖峰之前存儲在所述NOx催化劑中的氧量的氧存儲量、和作為在開始所述富尖峰之前存儲在所述NOx催化劑中的NOx量的NOx存儲量的和；以及診斷裝置，用于基于所述NOx流入量和所述總存儲量確定所述NOx催化劑的劣化量。
2. 根據(jù)權利要求l的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，當所述計算 的總存儲量低于根據(jù)所述NOx流入量設定的總存儲量的確定值時，所述診 斷裝置確定所述NOx催化劑劣化。
3. 根據(jù)權利要求1或2的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述診 斷裝置包括氧存儲量計算裝置和氧存儲能力確定裝置，所述氧存儲量計算 裝置基于所述NOx流入量和所述總存儲量計算所述總存儲量中的所述氧 存儲量，所述氧存儲能力確定裝置基于所述氧存儲量確定所述NOx催化劑 的氧存儲能力。
4. 根據(jù)權利要求3的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，當所述計算的氧存儲量低于根據(jù)所述NOx流入量設定的氧存儲量的確定值時，所述氧 存儲能力確定裝置確定所述NOx催化劑的氧存儲能力劣化。
5. 根據(jù)權利要求3或4的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于還包括 執(zhí)行條件設置裝置，其用于設置至少兩個不同的執(zhí)行條件，在每個所述執(zhí)行條件下執(zhí)行至少一個富尖峰，其中，所述氧存儲量計算裝置基于在 所述NOx流入量和所述總存儲量之間的關系計算所述氧存儲量，其中所述 總存儲量涉及在所述至少兩個不同執(zhí)行條件下執(zhí)行的至少兩個富尖峰。
6. 根據(jù)權利要求5的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，通過外推在 所述NOx流入量和所述總存儲量之間的關系，當所述NOx流入量為零時， 所述氧存儲量計算裝置計算出與所述總存儲量等同的值，并且所述氧存儲 量計算裝置將該值作為所述氧存儲量，其中所述總存儲量涉及NOx流入量 達到至少兩個不同的各自水平的在至少兩個不同執(zhí)行條件下執(zhí)行的至少兩 個富尖峰。
7. 根據(jù)權利要求3到6中任一項的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述診斷裝置包括NOx存儲量計算裝置和NOx存儲能力確定裝置，所述 NOx存儲量計算裝置通過從所述總存儲量中減去所述氧存儲量計算所述 NOx存儲量，所述NOx存儲能力確定裝置基于所計算的NOx存儲量確定 所述NOx催化劑的NOx存儲能力。
8. 根據(jù)權利要求7的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，當所述計算 的NOx存儲量低于根據(jù)所述NOx流入量設定的NOx存儲量的確定值時， 所述NOx存儲能力確定裝置確定所述NOx催化劑的NOx存儲能力劣化。
9. 根據(jù)權利要求1到8中任一項的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述NOx檢測裝置具有檢測所述排出氣體的空氣-燃料比值的功能，并且 所述總存儲量計算裝置基于所述排出氣體傳感器的輸出和通過所述NOx 檢測裝置檢測的所述空氣-燃料比值計算所述總存儲量。
10. 根據(jù)權利要求1到8中任一項的催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于，所述NOx檢測裝置具有檢測所述排出氣體的空氣-燃料比值的功能， 并且在所述富尖峰完成后，當通過所述NOx檢測裝置檢測到的所述空氣-燃料比值從富空氣-燃料比值變化到貧空氣-燃料比值時，所述NOx流入量 計算裝置開始累加所述NOx檢測裝置的輸出。
11. 一種催化劑劣化監(jiān)測系統(tǒng)包括存儲還原NOx催化劑，其被設置在內(nèi)燃機的排氣通路中； NOx傳感器，其被設置在所述NOx催化劑的上游，并檢測排出氣體 中的NOx濃度；排出氣體傳感器，其被設置在所述NOx催化劑的下游，并檢測所述排 出氣體的空氣-燃料比值；NOx流入量計算裝置，其通過累加所述NOx傳感器的輸出，計算作 為已經(jīng)流入所述NOx催化劑的NOx量的NOx流入量；富尖峰裝置，用于執(zhí)行富尖峰，其將從所述內(nèi)燃機排放的所述排出氣 體的所述空氣-燃料比值從貧空氣-燃料比值臨時改變?yōu)楦豢諝?燃料比值或 者化學計量的空氣-燃料比值；總存儲量計算裝置，用于當執(zhí)行所述富尖峰時，基于所述排出氣體傳 感器產(chǎn)生的輸出計算總存儲量，所述總存儲量為作為在開始所述富尖峰之 前存儲在所述NOx催化劑中的氧量的氧存儲量、和作為在開始所述富尖峰 之前存儲在所述NOx催化劑中的NOx量的NOx存儲量的和；以及診斷裝置，用于基于所述NOx流入量和所述總存儲量確定所述NOx 催化劑的劣化。
12. —種催化劑劣化監(jiān)測方法，其使用設置在內(nèi)燃機的排氣通路中 的存儲還原NOx催化劑；NOx傳感器，其被設置在所述NOx催化劑的上 游，并根據(jù)排出氣體中NOx的濃度產(chǎn)生輸出；以及排出氣體傳感器，其被 設置在所述NOx催化劑的下游，并根據(jù)所述排出氣體的空氣-燃料比值產(chǎn) 生輸出，所述方法的特征在于，包括通過累加所述NOx傳感器的輸出，計算作為已經(jīng)流入所述NOx催化 劑的NOx量的NOx流入量；當執(zhí)行富尖峰以將從所述內(nèi)燃機排出的排出氣體的所述空氣-燃料比 值從貧空氣-燃料比值臨時改變到富空氣-燃料比值或者化學計量的空氣-燃料比值時，基于由所述排出氣體傳感器產(chǎn)生的輸出，計算總存儲量，所述總存儲量為作為在開始所述富尖峰之前存儲在所述NOx催化劑中的氧量 的氧存儲量、和作為在開始所述富尖峰之前存儲在所述NOx催化劑中的 NOx量的NOx存儲量的和；以及基于所述NOx流入量和所述總存儲量確定所述NOx催化劑的劣化。
全文摘要
存儲還原NOx催化劑被設置在內(nèi)燃機的排氣通路中。NOx傳感器被設置在所述NOx催化劑的上游。通過累加所述NOx傳感器的輸出，計算作為已經(jīng)流入所述NOx催化劑的NOx量的NOx流入量。當執(zhí)行富尖峰時，基于由設置在NOx催化劑下游的排出氣體傳感器產(chǎn)生的輸出計算總存儲量，所述總存儲量為存儲在NOx催化劑中的氧量和NOx量的和?；谒鯪Ox流入量和所述總存儲量確定所述NOx催化劑的劣化。
文檔編號F01N11/00GK101415917SQ200780008839
公開日2009年4月22日 申請日期2007年9月10日 優(yōu)先權日2006年9月11日
發(fā)明者堀恒元, 澤田裕 申請人:豐田自動車株式會社;株式會社電裝