监测排气后处理系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及监测排气后处理系统的方法。本公开内容的主题涉及在机动车辆的运转期间诊断NOx存储催化剂的方法。方法使用两种诊断子方法，其关于NOx存储催化剂的硫污染具有不同的灵敏度。两种子方法的结果用于确定由热老化和硫污染造成的NOx存储催化剂的老化的比例。

Method for monitoring an exhaust aftertreatment system

The present invention relates to a method of monitoring an exhaust aftertreatment system. The subject of this disclosure relates to a method for diagnosing a NOx storage catalyst during the operation of a motor vehicle. Methods using two diagnostic methods, the sulfur contamination of the NOx storage catalyst has different sensitivities. The results of the two seed method are used to determine the proportion of aging of the NOx storage catalyst caused by thermal aging and sulfur contamination.

【技术实现步骤摘要】
监测排气后处理系统的方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年1月22日提交的德国专利申请号102016200941.9的优先权。上面引用的申请的全部内容出于所有目的在此通过引用以其全部并入。
本专利技术涉及在机动车辆的运转期间监测排气后处理系统——尤其是NOx存储催化剂——的方法。
技术介绍
在运转中，内燃机频繁地生成相当大量的氮氧化物(NOx)。尤其是对于在机动车辆中使用的柴油发动机和汽油发动机的情况，未处理的排气中的氮氧化物的量通常超过容许极限，所以需要排气后处理以降低NOx排放。在许多发动机中，借助于三元催化转化器，氮氧化物被排气中存在的非氧化性成分——即一氧化碳(CO)和未燃烧的烃(HC)——还原。然而，尤其是对于稀燃柴油发动机和汽油发动机的情况，此方法是不可用的，这是由于排气中的高氧含量意味着不存在或几乎不存在NOx的任何还原。因此，特别是对于稀燃汽油发动机的情况，而且对于柴油发动机的情况，在普遍方法中，使用NOx存储催化剂(而且来自“稀NOx捕集器”的“LNT”)，其吸附内燃机的排气中存在的氮氧化物。一旦NOx存储催化剂的吸附能力被耗尽，其通常通过内燃机的“浓”运转(使用过量燃料的运转)再生。根据生产区域，矿物油包含多种比例的硫。在由矿物油生产的商业燃料中，相应地存在残留含量的硫。至少在欧洲和北美，加油站燃料的容许的硫含量多年来已经在法律措施的范围内显著地降低。然而，内燃机，尤其是柴油发动机，仍然与燃料一起供应残留量的硫。在燃烧后，此硫在排气中存在。NOx存储催化剂发挥作用的能力随着运转时间的增加而减小，其部分地可归因于在排气中存在的硫对NOx存储催化剂的污染，并且还可归因于由高温造成的热老化。硫作为硫氧化物SOx被吸附在NOx存储催化剂中。在本文讨论的上下文中，因而可以同义地提及NOx存储催化剂的硫污染或SOx污染。通常通过在高排气温度下交替具有浓和稀空气/燃料比λ的运转，从NOx存储催化剂去除硫污染。这还被称为脱SOx运转。然而，这样的脱SOx运转期间的高排气温度导致NOx存储催化剂的热老化。此热老化是不可逆的。NOx存储催化剂的老化因而由不可逆的热老化和由硫污染造成的表观老化(apparentaging)组成。脱SOx运转的进一步的缺点是具有高排气温度和浓空气/燃料比的运转增加机动车辆的燃料消耗。因此最小化脱SOx运转的数目是明智的，以便既最小化燃料消耗又增加NOx存储催化剂的寿命。出于此目的，以最高准确度了解硫对NOx存储催化剂的污染是期望的。NOx存储催化剂的老化以多种效应显现。首先，NOx存储催化剂的绝对NOx存储能力降低。其次，在流动通过NOx存储催化剂的过程中存在NOx泄露的增加。“NOx泄露”是没有被NOx存储催化剂吸附的在排气中存在的NOx的比例。更具体地，即使NOx存储催化剂的存储能力没有被耗尽，NOx泄露仍然随着老化的增加而增加。NOx存储催化剂发挥作用的能力的一般监测越来越被期望，以便避免在机动车辆运转期间不合格的污染物排放。NOx存储催化剂的一个诊断方法是基于在NOx存储催化剂的再生期间在NOx存储催化剂上游和下游的排气中的空气/燃料比信号λ的比较。例如，可以通过常规的λ探头确定这样的空气/燃料比信号。为了开始NOx存储催化剂的再生，内燃机切换为λ<1的运转模式。在NOx存储催化剂上游布置的λ探头在从内燃机至测量位点的排气的流速的范围内对此进行检测，并且来自内在动力学而没有延迟。然而，在NOx存储催化剂下游的λ探头在再生开始时感测不到空气/燃料比λ的“加浓”。只有一旦在NOx存储催化剂中吸附的NOx和氧大部分被转换时，在NOx存储催化剂下游布置的λ探头才可以“看到”“加浓”。例如，DE102012218728A1利用在NOx存储催化剂上游和下游的空气/燃料比信号的比较评价其老化。DE102012218728A1还对两个信号进行积分并且比较积分值，以便使用低加浓的空气/燃料混合物获得更有意义的结论。NOx存储催化剂的进一步的诊断方法基于在NOx存储催化剂上游和下游的NOx含量的比较。例如，可以使用NOx传感器确定这样的NOx含量。在NOx存储催化剂上游和下游的NOx含量可以用于确定NOx泄露。随着NOx存储催化剂的增加的老化，存在增加的NOx泄露。
技术实现思路
然而，本专利技术人在此已经认识到上面的方法的问题。虽然该方法可以能够监测NOx存储催化剂的老化，但是该方法没有解决由硫负载造成的NOx存储催化剂性能退化。硫负载或硫状态的准确了解可以帮助降低脱硫频率。因此，公开了确定具有内燃机的机动车辆的NOx存储催化剂的老化状态的方法。在该方法中，测定由热老化引起的NOx存储催化剂的老化的第一比例和由硫负载引起的NOx存储催化剂的老化的第二比例，并且用于确定NOx存储催化剂的总体老化状态。第二比例可以引发脱硫运转。到目前为止不存在这样的确定NOx存储催化剂的老化状态的已知的方法：其如同本公开内容的方法一样，单独地确定由硫负载造成的老化的比例和由热老化造成的老化的比例。通过单独地确定老化的比例，首先可能优化脱SOx运转的频率并且其次获得对NOX存储催化剂的不可逆损害的清楚的评价。相比之下，这通过到目前为止描述的方法是不可能的。本公开内容的方法尤其允许将脱SOx运转限制为脱硫所必需的最低程度。这有利地实现本公开内容的机动车辆的低的燃料消耗和在本公开内容的机动车辆中安装的NOx存储催化剂的低的热老化。而且，本公开内容的方法在任何时间处有效地允许关于NOx存储催化剂的老化的热状态的有利确切陈述。现有的诊断方法只有在完全的脱SOx运转后才能进行这样的陈述并且是不确切的，其促进误诊。可以配置用于测定NOx存储催化剂的老化的比例的本公开内容的方法，使得使用至少两种诊断方法。如果配置本公开内容的方法，则使得诊断方法中的至少一种对NOx存储催化剂的硫负载灵敏并且至少一种对NOx存储催化剂的硫负载不灵敏。对硫负载不灵敏的诊断方法可以是，例如，比较在NOx存储催化剂上游的至少一个空气/燃料比信号与在NOx存储催化剂下游的至少一个空气/燃料比信号的方法。更具体地，对NOx存储催化剂的硫负载不灵敏的诊断方法可以是如下方法：其比较对一个时间段积分的在NOx存储催化剂上游的至少一个空气/燃料比信号与对相同时间段积分的在NOx存储催化剂下游的至少一个空气/燃料比信号。可以通过常规的λ探头确定这样的空气/燃料比信号，也称为λ信号。然而，对于一些情况，它们还可以从模型获得或从其它信号计算。例如，可以由进入内燃机的空气质量流量和燃料质量流量确定在NOx存储催化剂上游的λ信号。这样的基于λ信号的诊断方法在“浓”再生期间在NOx存储催化剂中CO和HC的转换的基础上确定NOx存储能力。它们对NOx存储催化剂的硫负载具有低的灵敏性。在本公开内容的方法中，对NOx存储催化剂的硫负载灵敏的诊断方法可以是如下诊断方法：其由在NOx存储催化剂上游的至少一个NOx信号和在NOx存储催化剂下游的至少一个NOx信号确定通过NOx存储催化剂的NOx泄露。更具体地，对NOx催化剂的硫负载灵敏的方法可以是如下方法：其由对时间积分的在NOx存储催化剂上游的至少一个NOx信号和对时间积分的在NOx存储催化剂下游的至少一个NOx信本文档来自技高网...

【技术保护点】
确定具有内燃机的机动车辆的NOx存储催化剂的老化状态的方法，其包括：确定由热老化引起的所述NOx存储催化剂的老化的第一比例；确定由硫负载引起的所述NOx存储催化剂的老化的第二比例；由所述第一比例和所述第二比例确定所述NOx存储催化剂的总体老化状态；和基于所述第二比例引发用于所述NOx存储催化剂的脱硫的运转。

【技术特征摘要】
2016.01.22 DE 102016200941.91.确定具有内燃机的机动车辆的NOx存储催化剂的老化状态的方法，其包括：确定由热老化引起的所述NOx存储催化剂的老化的第一比例；确定由硫负载引起的所述NOx存储催化剂的老化的第二比例；由所述第一比例和所述第二比例确定所述NOx存储催化剂的总体老化状态；和基于所述第二比例引发用于所述NOx存储催化剂的脱硫的运转。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用至少两种诊断方法测定所述第一比例和所述第二比例，所述至少两种诊断方法中的至少第一诊断方法对所述NOx存储催化剂的硫负载灵敏，并且所述至少两种诊断方法中的至少第二诊断方法对所述NOx存储催化剂的硫负载不灵敏。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二诊断方法是如下方法：其比较在所述NOx存储催化剂上游的至少一个空气/燃料比信号与在所述NOx存储催化剂下游的至少一个空气/燃料比信号。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二诊断方法是如下方法：其比较对一个时间段积分的在所述NOx存储催化剂上游的至少一个空气/燃料比信号与对相同时间段积分的在所述NOx存储催化剂下游的至少一个空气/燃料比信号。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一诊断方法是如下方法：其由在所述NOx存储催化剂上游的至少一个NOx信号和在所述NOx存储催化剂下游的至少一个NOx信号确定通过所述NOx存储催化剂的NOx泄露。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一诊断方法是如下方法：其由对时间积分的在所述NOx存储催化剂上游的至少一个NOx信号和对时间积分的在所述NOx存储催化剂下游的至少一个NOx信号确定通过所述NOx存储催化剂的所述NOx泄露。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述第一比例指示所述NOx存储催化剂是退化的。8.机动车辆，其包括：内燃机，NOx存储催化剂，和控制单元，其具有指令以：确定由热老化引起的所述NOx存储催化剂的老化的第一比例；确定由硫负载引起的所述NOx存储催化剂的老化的第二比例；基于所述第一比例指示所述NOx存储催化剂是退化的；和基于所述第二比例引发用于所述NOx存储催化剂的脱硫的运转。9.根据权利要求8所述的机动车辆，其中为了确定所述第一比例，所述控制单元具有指令以在浓空气-燃料比条件期间比较对一个时间段积分的在所述NOx存储催化剂上游的第一空气/燃料比信号与...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·D·斯迈特，K·福特，M·T·戴维斯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US