[发明专利]催化器监测系统和催化器监测方法

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种用于监测布置在内燃机的排气通道内的催化器的劣化的系统和方法。

背景技术

[0002]通常，在内燃机中催化器布置在排气通道内，以便于净化排气。例如，安装在火花点火式内燃机上的三元催化器具有O₂存储功能。通过该O₂存储功能，当流入催化器的排气的空燃比变得大于(燃料稀于)化学计量空燃比时，催化器吸收排气中存在的过多的氧。另一方面，当流入催化器的排气的空燃比变得小于(燃料浓于)化学计量空燃比时，催化器释放已经吸收的氧。因此，如果在内燃机正常操作期间，混合气体的空燃比依据发动机的操作状态而变换到化学计量空燃比的浓侧或稀侧，则在催化器的表面上维持化学计量空燃比。由于三元催化器的O₂存储功能，当混合气体变稀时，催化器吸收并保留过多的氧，包括减少氮氧化物(NO_X)。当混合物变浓时，在催化器中吸收和保留的氧被释放，导致碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)氧化。因而，可以通过三元催化器去除NO_X、HC和CO。

[0003]如果三元催化器劣化了，则排气净化比下降。由于三元催化器的劣化和O₂存储功能的下降二者都是通过贵金属所发生的反应，所以三元催化器的劣化程度和O₂存储功能的下降程度具有相关性。因此，一般惯例是通过检测三元催化器的O₂存储功能的下降程度而检测三元催化器的劣化程度。

[0004]基于这种方法，日本专利No.2705039公开了一种技术，在该技术中两个检测排气中的HC浓度的HC传感器设置在三元催化器的上游侧和下游侧上，并且通过比较两个HC传感器的输出而检测三元催化器的劣化。

[0005]近年来，由于加严了机动车废气排放控制，催化器的排气净化比作为用于确定催化器已经劣化的标准而变得较高。即，需要确定催化器已经劣化，而同时催化器的劣化程度较小。因此，流入催化器的排气中的目标成分(NO_X，HC，CO)的浓度(即，所述目标成分在流入催化器之前的浓度)与流出催化器的排气中的目标成分的浓度(即，所述目标成分在流入催化器之后的浓度)之间的差增加。

[0006]例如，在HC是目标成分的情况下，催化器之前的HC浓度是1000ppm或更高，而催化器之后的HC浓度是几十ppm的水平。在该情况下，催化器之前的浓度和催化器之后的浓度的两个量级之间有较大的差，在HC去除比方面是百分之九十几的值。

[0007]在日本专利No.2705039中所述的技术中，仅比较催化器之前的HC浓度和催化器之后的HC浓度。此处的HC浓度指的是构成HC的多个成分的总的浓度。即，上述1000ppm或更高的催化器之前的HC浓度和几十ppm的催化器之后的HC浓度是此处的HC浓度。在催化器的正常状态和劣化状态之间，催化器之后的HC浓度仅仅相差了大约几十ppm，并且HC去除比也仅仅相差了大约几个百分比。如果在催化器之前和之后使用同样的HC传感器，则HC传感器需要具有与催化器之前的HC浓度相对应的1000ppm或更高的较宽测量范围，并且同时需要测量小至几十ppm的催化器之后的HC浓度。更具体地，在日本专利No.2705039中所述的技术中，检测所有的多种不同成分的总浓度。因此，必须使用具有与所有成分的总浓度相对应的宽测量范围的传感器，并且辨别催化器之后的低水平的碳氢化合物浓度的量值，以及确定催化器是否已经劣化。然后，关于催化器之后的HC浓度的测量误差会变大，并且由此计算的HC去除比会成为含有较大误差的值。如果基于含有这种较大误差的HC去除比中的大约几个百分比变化而确定催化器的常态/劣化，则不能保证高监测准确度(高检测准确度)。

发明内容

[0008]因此，本发明提供一种能够高准确度地监测催化器的劣化的催化器监测系统和催化器监测方法。

[0009]根据本发明的第一方面的催化器监测系统包括：催化器，其设置在内燃机的排气通道内并且能够去除流入催化器的排气中的至少碳氢化合物；第一浓度检测装置，其用于检测或估计流入催化器的排气中的碳氢化合物中的一部分成分的浓度；第二浓度检测装置，其用于检测流出催化器的排气中的碳氢化合物中的所述一部分成分的浓度；以及劣化确定装置，其用于基于流入催化器的碳氢化合物中的所述一部分成分的浓度和流出催化器的碳氢化合物中的所述一部分成分的浓度而确定催化器是否已经劣化。