專利名稱：用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛的排氣機(air exhauster)的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)和 方法，其自動地將催化劑裝置的功能的退化減小到最低，所述催化劑裝置用于在車輛行駛 時燃燒和排放包含于排放氣體中的硫成分的同時對排氣進行凈化。
背景技術(shù)：
通常，為了實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)于在車輛的排氣機中檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)和方 法的效果(其自動地將催化劑裝置的功能的退化減小到最低，所述催化劑裝置用于在車輛 駕駛時燃燒和排放包含于排放氣體中的硫成分的同時對排氣進行凈化)，引入了通過在排 氣系統(tǒng)的催化劑的上游安裝溫度傳感器并監(jiān)測催化劑中毒前后的熱值差異來檢測催化劑 中毒的技術(shù)。
此外，將響應(yīng)這種檢測的信號傳輸至發(fā)動機控制單元(ECU)，從而使排放氣體的狀 況被控制以消除催化劑的中毒，由此恢復(fù)催化劑的功能。
特別地在常規(guī)技術(shù)中，將催化劑或吸附劑施用至溫度傳感器的表面上，該催化劑 或吸附劑會引起與包含于氣體中的反應(yīng)材料的放熱反應(yīng)。
當催化劑或吸附劑在溫度傳感器上引起與氣體的反應(yīng)材料的放熱反應(yīng)時，通過溫 度傳感器來檢測由于放熱反應(yīng)而升高的溫度。然后，由于硫而中毒的催化劑或吸附劑與排 放氣體相接觸，因此降低加熱溫度，定量這種溫度差異從而檢測由硫?qū)е碌奈廴緺顟B(tài)，之后 在發(fā)動機中實施充足燃料條件，由此分離吸留的(occluded)有毒物質(zhì)。
然而，這些方法是有問題的，原因在于相比于有毒物質(zhì)的污染，溫度傳感器的 加熱功能的退化更大地受到由于施用在傳感器表面上的催化劑或吸留材料(occluding material)的熱損壞所導(dǎo)致的降低的熱值的影響，這不利地導(dǎo)致難以實際檢測僅是有毒物 質(zhì)的污染。
因此，需要使用溫度傳感器和催化劑的技術(shù)，在該技術(shù)中需要去除劣化 (deterioration)的因素，并且僅發(fā)現(xiàn)來自有毒物質(zhì)的污染的導(dǎo)致熱降低的實際因素，從而 準確檢測污染。
該相關(guān)技術(shù)僅用于增加對本發(fā)明的背景的理解，且不應(yīng)被認為是本領(lǐng)域一般技術(shù) 人員所公知的常規(guī)技術(shù)。
公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理 解，而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有 技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種方面致力于提供用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng) 和方法，其中即使不進行任何額外的操作也可以最大化地保持催化劑的功能，因而降低了 氣體排放并改進了車輛的環(huán)境友好形象。
在本發(fā)明的一個方面中，用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)可包 括溫度傳感器，該溫度傳感器設(shè)置在排放氣體的流動管線上并具有催化劑材料，該催化劑 材料引起與排放氣體中的污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)；以及控制器，該控制器儲存所述溫度傳感 器的標準溫度值(Ti)并以如下方式操作當溫度值從所述標準溫度值(Ti)下降預(yù)定量時， 在發(fā)動機控制單元的控制下加熱排放氣體，并且當加熱之后測量到的溫度值(Ta)小于所 述標準溫度值(Ti)時或者當測量到的溫度值(Ta)與峰值溫度值(Tp)之間的差不等于所 述標準溫度值(Ti)與峰值溫度值(Tp)之間的差時，確定催化劑材料可能已經(jīng)劣化，從而用 測量到的溫度值(Ta)代替標準溫度值(Ti)，其中當S成分積聚于所述溫度傳感器的催化劑 上時確定所述峰值溫度值(Tp)。
所述污染物質(zhì)為硫(S)成分，且所述催化劑材料為鈀(Pd)成分或鉬(Pt)成分。
所述標準溫度值為在初始排放氣體中測得的溫度傳感器的溫度測量值。
所述控制器進行至少兩次測量以獲得測量的溫度值，并且將該測量的溫度值的平 均值與標準溫度值進行比較。
當所述發(fā)動機控制單元要求加熱排放氣體的時間周期縮短至預(yù)定時間段內(nèi)時，所 述控制器發(fā)出警報信號。
在本發(fā)明的另一個方面中，用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的方法可包 括測量并儲存溫度傳感器的標準溫度值(Sioo)，該溫度傳感器設(shè)置到排放氣體的流動管 線上并具有催化劑材料，該催化劑材料引起與污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)；當溫度傳感器的溫度 值從所述標準溫度值下降預(yù)定量時，在發(fā)動機控制單元的控制下加熱排放氣體(S300);并 且，當排放氣體加熱之后測量到的溫度值(Ta)小于所述標準溫度值(Ti)時或者當測量到 的溫度值(Ta)與峰值溫度值(Tp)之間的差不等于所述標準溫度值(Ti)與峰值溫度值 (Tp)之間的差時，確定催化劑材料可能已經(jīng)劣化，從而用測量到的溫度值(Ta)代替標準溫 度值(Ti) (S600)，其中當S成分積聚于所述溫度傳感器的催化劑上時確定所述峰值溫度值 (Tp)。
所述標準溫度值為在初始排放氣體中測得的溫度傳感器的溫度測量值。
進行至少兩次測量以獲得測量的溫度值，并且將該測量的溫度值的平均值與標準 溫度值進行比較。
所述方法可包括當所述發(fā)動機控制單元要求加熱排放氣體的時間周期縮短至預(yù) 定時間段內(nèi)時，向駕駛者發(fā)出警報。
通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實 施方式，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以闡 明。


圖1為顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì) 的污染的系統(tǒng)的方框圖。
圖2為顯示了排放氣體的溫度的視圖，其用以說明圖1所示的用于車輛的排氣機 的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)。
圖3為顯示了使用圖1所示的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)的檢測過程的流程圖。
應(yīng)當了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征 的略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和 外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部 分。
具體實施方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的各個實施方式詳細地作出引用，這些實施方式的實例被顯示在 附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方式相結(jié)合進行描述，但是應(yīng)當意識到，本 說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示 例性實施方式，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi) 的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方式。
在下文中，將參考所附附圖來描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的用于車輛的排氣 機(air exhauster)的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)和方法。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的 污染的系統(tǒng)，并且圖2為用以解釋圖1的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng) 的顯示了排放氣體的溫度的視圖。
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)包 括溫度傳感器100和控制器200，該溫度傳感器100設(shè)置到排放氣體的流動管線并具有催化 劑材料，該催化劑材料引起與排放氣體中的污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)，該控制器200儲存溫度 傳感器100的標準溫度值并以如下方式運行當溫度值從所述標準溫度值下降預(yù)定量時， 在ECU 300的控制下加熱排放氣體，當加熱之后測量到的溫度值小于標準溫度值時，確定 催化劑材料已經(jīng)劣化(deteriorate)，從而用測量到的溫度值代替標準溫度值。
可以不同地配置車輛的排氣機，其具體實例如下。
僅DOC (柴油機氧化催化劑)
D0C+DPF (柴油機微粒過濾器)
(DOC) +LNT (貧 Nox 捕集器)+DPF
D0C+DPF+SCR (選擇性催化還原)
D0C+SCR+DPF
TffC (三元催化轉(zhuǎn)化器)+D0C+LNT+DPF+SCR
D0C+DPF+LNT
上述的排氣機是已知的，將省略對它們的詳細描述。將根據(jù)本發(fā)明示例性實施方 式的溫度傳感器安裝在由此配置的排氣機的上游或下游，從而測量施加在所述溫度傳感器 上的催化劑的熱量。
例如，假定污染物質(zhì)為硫(S)成分，且催化劑材料為鈀(Pd)成分或鉬(Pt)成分。 在S成分的情況中,Pd或Pt催化劑引起通過氧化釋放熱量的放熱反應(yīng)。特別地，當產(chǎn)生排 放氣體時，包含于排放氣體中的S成分與溫度傳感器的Pd反應(yīng)以產(chǎn)生熱量，隨后測量該熱 量，之后由控制器確定排氣機是否被脫硫。如果需要脫硫，則可利用ECU升高排放氣體的溫度，使得S成分從催化劑分離。
為了使得這樣的操作精確，控制器儲存溫度傳感器100的標準溫度值，當溫度值從所述標準溫度值下降預(yù)定量時，在ECU 300的控制下對排放氣體進行加熱，并且當加熱之后測量到的溫度值小于標準溫度值時，確定催化劑材料已經(jīng)劣化，從而用測量到的溫度值代替標準溫度值。
如圖2所示，溫度傳感器的溫度值具有如下趨勢由于S和催化劑之間的放熱反應(yīng)，溫度傳感器的溫度值與產(chǎn)生的排放氣體量成比例增加，然后由于當S成分附著到催化劑時反應(yīng)的下降而導(dǎo)致溫度傳感器的溫度值再次逐漸下降。將在該溫度范圍內(nèi)的峰值設(shè)定為溫度值并進行比較，由此可確定脫硫的時間點。
在圖2中，Ti為初始態(tài)的峰值溫度值，且標準溫度值為在初始排放氣體中測得的溫度傳感器的溫度測量值，即指當催化劑還不是劣化狀態(tài)時的初始值。
在S成分積聚于溫度傳感器的催化劑上的情況中，溫度下降，因此峰值顯示為Tp。 因此，Tp比Ti小至少預(yù)定量的情況可用作排氣機本身需要脫硫的時間點。
因此，控制器在E⑶的控制下增加排放氣體的溫度，S成分利用熱的排放氣體再次從催化劑去除，由此催化劑自動地再生以能夠表現(xiàn)其正常的功能。
然而，在催化劑材料長時間暴露于高溫的情況中，其由于自劣化 (self-deterioration)而可能會產(chǎn)生結(jié)塊，因此催化劑的表面積降低，使其難以表現(xiàn)其最初的性能。
因此，需要調(diào)節(jié)標準點Ti。特別地，盡管在排放氣體加熱之后催化劑正常地再生， 峰值溫度值典型地由Ta表示。因此將對應(yīng)于Ti與Tp之間的差的Λ TO和作為Ta與Tp之間的差的Λ Ta進行比較，由此確定催化劑熱量的下降是否基于中毒或自劣化。
因此，控制器200以如下方式操作當加熱之后測量到的溫度值(Ta)小于標準溫度值(Ti)時，則確定催化劑材料已經(jīng)劣化，從而用測量到的溫度值(Ta)代替標準溫度值 (Ti)。
特別地，在ATa小于Λ TO的情況中，用Ta代替Ti，從而使得中毒和裂化彼此區(qū)分。另外，在初始Ti持續(xù)固定的情況中，溫度值總是被確定為不足夠的，并且以非常長的時間將排放氣體的溫度保持為較高。在這樣的情況中，由于高溫導(dǎo)致的催化劑的劣化可能繼續(xù)，從而不利地縮短了催化劑的壽命。
本發(fā)明旨在解決該問題，甚至無需進行任何另外的操作而最大化地保持催化劑的功能，由此降低氣體排放并改進車輛的環(huán)境友好形象。
此外，不僅通過從NOx捕集催化劑去除SOx,還通過在高S條件下將排氣機中的 DPF脫硫和再生，從而可以控制白煙的產(chǎn)生。
特別地，通過解決由于不考慮源于熱劣化的熱值差而導(dǎo)致的常規(guī)問題，可提高檢測硫污染的能力，當燃油以基值或更高值供應(yīng)時向消費者發(fā)出警報，由此延遲車輛的劣化速率。此外，通過僅使用柴油機氧化催化劑根據(jù)EU4尾氣排放標準進行周期性脫硫而排除污染，從而降低貴金屬的消耗。
仍然在控制器200中，通過至少兩次測量獲得測量溫度值，并將其平均值與標準溫度值進行比較，從而增加測量的準確度。
而且，當使用ECU 300要求加熱排放氣體的時間周期縮短至預(yù)定時間段內(nèi)時，控制器200發(fā)出警報信號，由此使駕駛者知道燃料處于含有大量S成分的狀態(tài)，從而提供給駕駛者系統(tǒng)的高可靠性，并可發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)燃料。因此，可保護環(huán)境并可增加催化劑的使用壽命。
圖3為顯示了使用圖1所示的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)的檢測過程的流程圖。根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的方法包括測量并儲存溫度傳感器的標準溫度值(Sioo)，該溫度傳感器設(shè)置在排放氣體的流動管線上并具有引起與污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)的催化劑材料；當溫度傳感器的溫度值從所述標準溫度值下降預(yù)定量時，在ECU的控制下加熱排放氣體(S300);并且，當排放氣體加熱之后測量到的溫度值小于標準溫度值時，確定催化劑材料已經(jīng)劣化，從而用測量到的溫度值代替標準溫度值(S600)。
特別地，將初始標準溫度值設(shè)定為Ti，并且將隨后測得的溫度范圍的峰值指定為 Tp，并將Ti與Tp之間的差指定為Λ TO (S100)。
然后，當Λ TO小于A時，即當催化劑不產(chǎn)生熱量時，確定催化劑已中毒，并加熱排放氣體(S200，S300)。因此，硫成分將再次從中毒的催化劑分離。
將在加熱之后再次測量的溫度范圍的峰值指定為Ta，并將Λ Ta指定為Ta和Tp之間的差(S400)。然后，比較Λ Ta和Λ Τ0。如果Λ Ta小于Λ Τ0，則確定催化劑已劣化，并用 Ta代替Ti。
從而，使劣化態(tài)區(qū)別于中毒態(tài)，因此避免了不必要的排放氣體加熱，從而解決了催化劑劣化的問題。
在S600中，進行至少兩次測量，從而獲得測量溫度值，并且將其平均值與標準溫度值進行比較。此外，根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的檢測方法還可以包括當ECU要求加熱排放氣體的時間周期縮短至預(yù)定時間段內(nèi)時向駕駛者發(fā)出警報。
如上文所述，本發(fā)明提供了用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的示例性實 施方式，甚至無需進行任何額外的操作而最大化地保持催化劑的功能，從而降低了氣體排放并改進了車輛的環(huán)境友好形象。
再根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，不僅通過從NOx捕集催化劑去除SOx，還通過在高S條件下將排氣機中的DPF脫硫和再生，從而可以控制白煙的產(chǎn)生。
特別地，解決了由于不考慮源于熱劣化的熱值差而導(dǎo)致的常規(guī)問題，由此可提高檢測硫污染的能力，當燃油以基值或更高值供應(yīng)時向消費者發(fā)出警報，由此延遲車輛的劣化速率。此外，通過僅使用柴油機氧化催化劑根據(jù)EU4尾氣排放標準進行周期性脫硫而排除污染，從而降低貴金屬的消耗。
前面對本發(fā)明具體示例性實施方式所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方式并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方式及其各種選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等效形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)，其包括溫度傳感器，該溫度傳感器設(shè)置在排放氣體的流動管線上并具有催化劑材料，該催化劑材料引起與排放氣體中的污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)；以及控制器，該控制器儲存所述溫度傳感器的標準溫度值(Ti)并以如下方式操作當溫度值從所述標準溫度值(Ti)下降預(yù)定量時，在發(fā)動機控制單元的控制下加熱排放氣體，并且當加熱之后測量到的溫度值(Ta)小于所述標準溫度值(Ti)時或者當測量到的溫度值(Ta) 與峰值溫度值(Tp)之間的差不等于所述標準溫度值(Ti)與峰值溫度值(Tp)之間的差時， 確定催化劑材料已經(jīng)劣化，從而用測量到的溫度值(Ta)代替標準溫度值(Ti)，其中當硫 (S)成分積聚于所述溫度傳感器的催化劑上時確定所述峰值溫度值(Tp)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)，其中所述污染物質(zhì)為硫(S)成分，且所述催化劑材料為鈀(Pd)成分或鉬(Pt)成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)，其中所述標準溫度值為在初始排放氣體中測得的溫度傳感器的溫度測量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)，其中所述控制器進行至少兩次測量以獲得測量的溫度值，并且將該測量的溫度值的平均值與標準溫度值進行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)，其中當所述發(fā)動機控制單元要求加熱排放氣體的時間周期縮短至預(yù)定時間段內(nèi)時，所述控制器發(fā)出警報信號。
6.一種用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的方法，其包括測量并儲存溫度傳感器的標準溫度值(Sioo)，該溫度傳感器設(shè)置在排放氣體的流動管線上并具有催化劑材料，該催化劑材料引起與污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)；當所述溫度傳感器的溫度值從所述標準溫度值下降預(yù)定量時，在發(fā)動機控制單元的控制下加熱排放氣體(S300);并且當排放氣體加熱之后測量到的溫度值(Ta)小于所述標準溫度值(Ti)時或者當測量到的溫度值(Ta)與峰值溫度值(Tp)之間的差不等于所述標準溫度值(Ti)與峰值溫度值 (Tp)之間的差時，確定催化劑材料已經(jīng)劣化，從而用測量到的溫度值(Ta)代替標準溫度值 (Ti) (S600)，其中當硫(S)成分積聚于所述溫度傳感器的催化劑上時確定所述峰值溫度值 (Tp)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的方法，其中在 SlOO中，所述標準溫度值為在初始排放氣體中測得的溫度傳感器的溫度測量值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的方法，其中在 S600中，進行至少兩次測量以獲得測量的溫度值，并且將該測量的溫度值的平均值與標準溫度值進行比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的方法，其還包括當所述發(fā)動機控制單元要求加熱排放氣體的時間周期縮短至預(yù)定時間段內(nèi)時，向駕駛者發(fā)出警報。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)和方法，其中用于車輛的排氣機的檢測有毒物質(zhì)的污染的系統(tǒng)可以包括溫度傳感器，該溫度傳感器設(shè)置在排放氣體的流動管線上并具有催化劑材料，該催化劑材料引起與排放氣體中的污染物質(zhì)的放熱反應(yīng)；以及控制器，該控制器儲存所述溫度傳感器的標準溫度值并以如下方式操作當溫度值從所述標準溫度值下降預(yù)定量時，可以在發(fā)動機控制單元的控制下加熱排放氣體，并且當加熱之后測量到的溫度值可以小于所述標準溫度值時，可以確定催化劑材料已經(jīng)劣化，從而可以用測量到的溫度值代替標準溫度值。
文檔編號F01N9/00GK103016116SQ20111044690
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者徐廷旻 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社