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，从产生NH

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。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主要的催化反应通过贵金属部分来进行，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的性能的估算误差有可能增大。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)，公开了催化器的净化性能评价方法。具体而言，在放置有催化器的气氛的空燃比为稀薄且催化器处于显示催化活性的规定温度域时，使发动机运转，以便向催化器供给空燃比过浓的废气。在该状态下，求出催化器的下游侧的NOx浓度降低量的时间变化率、即NOx净化速度。另外，求出NOx浓度降低量在规定期间内的积算值、即NOx净化量。基于NOx净化速度及NOx净化量，来评价催化器的劣化。该方法中，NOx浓度通过NOx传感器来检测。根据日本特开2004－138486号公报(专利文献3)，公开了除了能够检测NOx浓度、还能够检测空燃比的NOx传感器。该NOx传感器具有层叠结构，该层叠结构包括具有氧离子传导性的作为固体电解质的氧化氧化锆。该层叠结构中设置有第一室、以及配置于第一室的下游侧的第二室。在面对第一室的面上形成有针对NOx具有低还原性的泵电极，以便除去O2且检测出空燃比。空燃比根据该电极的泵氧量来计算。在面对第二室的面上形成有针对NOx具有高还原性的泵电极，以便检测出NOx。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－1781号公报...

【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：有级变速器或无级变速器，该有级变速器或无级变速器与内燃机连接；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，该气体传感器输出与从所述催化器通过的废气的成分相对应的检测值，且具有针对氨的灵敏度，/n所述催化器劣化诊断方法的特征在于，具备如下工序：/n在利用所述有级变速器进行升档或利用所述无级变速器进行模拟升档时，开始监测所述气体传感器的检测值的暂时增大，由此取得所述气体传感器的检测值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 2018-1677391.一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：有级变速器或无级变速器，该有级变速器或无级变速器与内燃机连接；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，该气体传感器输出与从所述催化器通过的废气的成分相对应的检测值，且具有针对氨的灵敏度，
所述催化器劣化诊断方法的特征在于，具备如下工序：
在利用所述有级变速器进行升档或利用所述无级变速器进行模拟升档时，开始监测所述气体传感器的检测值的暂时增大，由此取得所述气体传感器的检测值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，
所述内燃机为汽油发动机或天然气发动机。


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，
所述气体传感器具有针对氮氧化物的灵敏度。


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，
所述催化器为三元催化器。


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，
所述系统为车辆，
在取得所述气体传感器的检测值的暂时增大量的工序中，仅在所述有级变速器的升档或所述无级变速器的模拟升档在所述车辆的加速中进行时，开始监测所述气体传感器的检测值的暂时增大。


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，
在取得所述气体传感器的检测值的暂时增大量的工序中，仅在所述车辆的状态包含在预先确定的规定范围内时，开始监测所述气体传感器的检测值的暂时增大。

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本拓，中曾根修，
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