催化器劣化诊断方法及催化器劣化诊断系统技术方案

本发明专利技术提供一种催化器劣化诊断方法及催化器劣化诊断系统。该催化器劣化诊断方法能够基于通过催化器后的废气中的NOx浓度高精度地进行催化器劣化诊断。催化器劣化诊断方法用于包括气体传感器(702)的系统，该气体传感器(702)测定从催化器(601)通过的废气的空燃比及氮氧化物浓度，且具有氨干扰性。当通过气体传感器(702)最新得到的空燃比大于预先确定的比理论空燃比大的临界空燃比的情况下，燃料喷射装置(501)在燃料切断后恢复燃料喷射时，开始监测由气体传感器(702)检测出的氮氧化物浓度的暂时增大，由此取得氮氧化物浓度的暂时增大量。判定暂时增大量是否大于临界量。

Diagnosis method and system of catalyst degradation

【技术实现步骤摘要】
催化器劣化诊断方法及催化器劣化诊断系统
本专利技术涉及催化器劣化诊断方法及催化器劣化诊断系统，特别涉及用于供来自内燃机的废气导入的催化器的催化器劣化诊断方法及催化器劣化诊断系统。
技术介绍
从汽油发动机中排出含有有害物质、即NOx(氮氧化物)、THC(总烃：TotalHydrocarbon)以及CO(一氧化碳)的废气。将这3种含有物一同除去的催化器、即三元催化器(TWC：ThreeWayCatalyst)搭载于许多的汽油发动机车。三元催化器具有蜂窝体。蜂窝体主要具有：包含CeO2(二氧化铈)的陶瓷的部分、以及包含Pt(铂)、Pd(钯)以及Rh(铑)等贵金属的部分。Pt、Pd主要用于通过氧化使HC及CO变为CO2(二氧化碳)及H2O(水)。Rh主要用于还原NOx。二氧化铈用于使O2(氧)吸附或脱离。用于汽油发动机的TWC需要在废气中的氧含量较高时积存将HC及CO氧化所需要的氧。这是因为：汽油发动机以化学计量状态为中心进行运转，所以来自汽油发动机的废气与来自柴油发动机的废气不同，通常具有较低的氧含量。所谓化学计量状态下的运转，换言之，是指以空燃比、即A/F(空气/燃料：Air/Fuel)为约14.6进行运转。这种情况下，假设被导入至发动机汽缸内的燃料完全燃烧，来设定向汽缸内导入的空气量。具体而言，假设C(碳)及H(氢)通过完全燃烧而完全被氧化，来设定向汽缸内导入的空气量。在实际运转时，在A/F＝约14.6的附近微调A/F。A/F相对高的状态称为稀薄，来自发动机的废气含有相对多的氧。相反的状态称为过浓。汽油发动机中，以化学计量状态为中心，实施朝向稀薄状态及过浓状态的精密控制。TWC对NOx的净化性能在过浓运转时(还原气氛)相对较高，在稀薄运转时(氧过剩气氛)相对较低。这是因为：过浓运转时，废气中的氧含量较低，所以容易使NOx还原。反之，TWC对HC及CO的净化性能在稀薄运转时相对较高，在过浓运转时相对较低。这是因为：稀薄运转时，废气中的氧含量较高，所以容易使HC及CO氧化。TWC的净化性能劣化有各种情况，主要的劣化模式为：过浓及稀薄时的整体净化效率降低、稀薄时的净化效率降低、过浓时的净化效率降低等。近年来，在车辆(典型的为汽车)中，有时按照法律法规的要求而进行OBD(车载故障诊断：On－BoardDiagnostics)。根据OBD，利用对车辆自身赋予的功能进行故障诊断。在检测出故障的情况下，可以对司机进行警告。TWC的OBD可以通过例如OSC法(储氧能力：OxygenStorageCapacity)来进行。OSC法中，使用在TWC的上游侧及下游侧所设置的O2传感器来间接地测定TWC中的二氧化铈的比表面积。在TWC的上游侧，换言之，在发动机与TWC之间通常设置有极限电流式的A/F(空气/燃料：Air/Fuel)传感器，以便测定空燃比，该极限电流式的A/F传感器是一种O2传感器。在TWC的下游侧，换言之，在TWC与排气口之间通常设置有电压式的O2传感器。OSC法中，进行从化学计量状态朝向稀薄状态及过浓状态各自的、比通常要大的变更。如果发动机处于稀薄状态，则废气中的氧浓度升高，该浓度变化开始通过TWC的上游侧的O2传感器立刻检测出。在该时刻，TWC的下游侧的O2传感器仍然检测出化学计量状态或过浓状态。这是因为：TWC中的二氧化铈对废气中的氧进行吸附。由于二氧化铈能够吸附的氧量有限，所以，如果发动机的稀薄状态持续片刻，则TWC的下游侧的O2传感器也开始检测出稀薄状态。然后，如果发动机处于过浓状态，则该变化通过TWC的上游侧的O2传感器而立刻检测出。在该时刻，TWC的下游侧的O2传感器仍然检测出稀薄状态。这是因为：TWC中的二氧化铈释放氧。由于从二氧化铈释放的氧量有限，所以，如果发动机的过浓状态持续片刻，则TWC的下游侧的O2传感器也开始检测出过浓状态。然后，发动机再次处于稀薄状态。像这样的发动机在稀薄状态与过浓状态之间反复进行状态变化中，检测出在上游侧的O2传感器与下游侧的O2传感器之间过浓/稀薄的检测结果不同的时间。根据该时间和气体流量，来估算二氧化铈的氧吸储量的最大值。基于该估算，判定二氧化铈的OSC是否发生了劣化。在判定为二氧化铈的OSC发生了劣化的情况下，OBD得到如下诊断结果，即，TWC发生了劣化。TWC中，二氧化铈部分的劣化和贵金属部分的劣化未必以同样的程度发生。二氧化铈为助催化剂且有害物质(特别是NOx)的净化主要通过贵金属来进行，因此，为了以高精度进行TWC的劣化诊断，希望更准确地评价贵金属部分的劣化。根据上述的OSC法，针对二氧化铈部分进行测定，而没有针对贵金属部分进行。由此，TWC的性能、特别是NOx净化率的估算的误差有可能增大。另外，OSC法容易受到因TWC的上游侧及下游侧的O2传感器的劣化而引起的测定误差带来的影响。特别是，在TWC的下游侧的O2传感器为电压式的情况下，因氢等附着于传感器电极，有时过浓/稀薄的判定产生偏差。该偏差容易受到汽油或发动机油的组成的影响，所以很难通过校正来应对。过浓/稀薄的判定误差直接导致OSC法的诊断误差。另外，因TWC中产生的氢等的影响，有时下游侧的O2传感器作出偏向过浓的判定。另外，如果发动机长期停止，则大量CO2吸附到用于吸附O2的位点。在发动机起动后，如果以该CO2的脱离不充分的状态开始诊断，则诊断误差增大。另外，在发动机的进气量增大时，进气中的氧中的未被二氧化铈吸附的比例增大，因此，OSC的估算误差有可能增大。这种情况特别是在使用EGR(排气再循环：ExhaustGasRecirculation)时容易构成问题。O2的吸附比例减少还受到废气温度的影响，这也有可能导致OSC的估算误差。另外，OSC法中，满足适合诊断的条件(例如进气量、废气的温度、以及发动机转速等)的机会有限。具体而言，如果发动机转速高达某一程度的状态、且是速度为大致恒定状态(例如60km/h～90km/h)的状态没有持续某一程度的时间，则无法以足够的精度进行诊断。另一方面，例如有时推荐IUPR(InUseMonitorPerformance.Ratios：使用时监测执行率)，即，在进行10次行驶时，在3次以上的行驶中适当地进行诊断。上述OSC法有可能不满足所要求的IUPR。作为用于解决上述的诸课题的方法，考虑更直接地评价净化性能的方法。具体而言，考虑通过测定TWC的下游侧的NOx量来估算NOx的净化程度。根据日本特开2010－1781号公报(专利文献1)，为了使向TWC供给的废气中的NOx浓度发生变化，使气门重叠度发生变化。并且，基于来自TWC的下游侧的传感器的输出达到规定值的时刻的重叠量，判定催化器的劣化。由此，该方法中，有别于司机的驾驶操作，另外执行用于OBD的发动机控制。换言之，执行主动OBD。从驾驶性能的观点考虑，不优选主动OBD。另外，该主动OBD能够适用的运转状态(进气量、废气的温度、以及发动机转速等)相当有限，因此，执行诊断的机会也相当有限。由此，希望有其他OBD方法。根据日本特开2012－219740号公报(专利文献2)，公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化器劣化诊断方法，其是用于如下系统的催化器劣化诊断方法，该系统包括：内燃机，该内燃机具有燃料喷射装置；催化器，该催化器供来自所述内燃机的废气导入；以及气体传感器，该气体传感器测定从所述催化器通过的废气的空燃比及氮氧化物浓度，且具有氨干扰性，/n所述催化器劣化诊断方法的特征在于，具备如下工序：/n通过所述气体传感器最新得到的空燃比大于预先确定的比理论空燃比大的临界空燃比的情况下，所述燃料喷射装置在燃料切断后恢复燃料喷射时，开始监测由所述气体传感器检测出的氮氧化物浓度的暂时增大，由此取得氮氧化物浓度的暂时增大量的工序；以及/n判定所述暂时增大量是否大于临界量的工序。/n

【技术特征摘要】
20180907 JP 2018-1677361.一种催化器劣化诊断方法，其是用于如下系统的催化器劣化诊断方法，该系统包括：内燃机，该内燃机具有燃料喷射装置；催化器，该催化器供来自所述内燃机的废气导入；以及气体传感器，该气体传感器测定从所述催化器通过的废气的空燃比及氮氧化物浓度，且具有氨干扰性，
所述催化器劣化诊断方法的特征在于，具备如下工序：
通过所述气体传感器最新得到的空燃比大于预先确定的比理论空燃比大的临界空燃比的情况下，所述燃料喷射装置在燃料切断后恢复燃料喷射时，开始监测由所述气体传感器检测出的氮氧化物浓度的暂时增大，由此取得氮氧化物浓度的暂时增大量的工序；以及
判定所述暂时增大量是否大于临界量的工序。


2.根据权利要求1所述的催化器劣化诊断方法，其特征在于，
所述催化器为三元催化器。


3.根据权利要求1或2所述的催化器劣化诊断方法，其特征在于，
所述临界空燃比大于50。


4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的催化器劣化诊断方法，其特征在于，
仅在通过所述气体传感器得到的空燃比与化学计量相比为稀薄的期间，监测由所述气体传感器检测出的氮氧化物浓度的暂时增大。


5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的催化器劣化诊断方法，其特征在于，
所述系统为包括与所述内燃机连接的有级变速器或无级变速器的车辆，
通过所述气体传感器最新得到的空燃比大于所述临界空燃比的情况下，随着所述车辆减速中的所述有级变速器的降档或所述无级变速器的模拟降档，所述燃料喷射装置在燃料切断后恢复燃料喷射时，开始监测由所述气体传感器检测出的氮氧化物浓度的暂时增大。


6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的催化器劣化诊断方法，其特征在于，
所述系统为车辆，所述催化器劣化诊断方法还具备：基于进行取得所述暂时增大量的工序时的所述车辆的状态来设定所述临界量的工序。


7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的催化器劣化诊断方法，其特征在于，
所述系统为车辆，仅在所述车辆的状态包含在预先确定的规定范围内时，开始监测由所述气体传感器检测出的氮氧化物浓度的暂时增大。


8.一种催化器劣化诊断系统，其对供来自具有燃料喷射装置的内燃机的废气导入的催化器的劣化程度进行诊断，
所述催化器劣化诊断系统的特征在于，具备：
气体传感器，该气体传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本拓，中曾根修，门奈广祐，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP