[发明专利]用于诊断催化转化器的性能的方法

说明书

技术领域

本发明的领域是汽油为燃料的机动车的催化转化器领域，并更特别地是这些转化器的随车(onboard)诊断领域。

背景技术

催化转化器是安装在机动车排气管线上的且在消音器上游的部件。该催化转化器是被设计用于减少污染气体(HC、CO、NOx等)的排放的过滤器。

更特别地，该催化转化器包括陶瓷块，该陶瓷块包括内部覆盖有催化剂并使废气通过的通道。

当前一些时候，政府(特别是欧盟的政府)已经颁布标准，迫使制造者安装增效的催化转化器，并提供用于诊断转化器随其老化的性能的随车诊断服务。

最初的设计是被称为被动方法的诊断方法，因为该设计包括观测而没有干涉。为了这个目的，使用在排气管上、在催化转化器上游和下游分别放置有两个氧气探测器的系统。在实践中，仅观测来自下游探测器的信号。氧气探测器测量由存在于废气中的氧离子的移动产生的电压。

来自上游探测器的信号具有正弦曲线性质，反映了发动机吸入的混合物的浓度(richness)调整，由富集阶段和贫乏阶段交替振荡。这种交替可使得可以通过催化转化器而具有废气的最佳转化。

当转化器是新的而被第一次使用时，来自下游探测器的信号是大致扁平的信号。逐渐地，随着催化转化器老化，来自下游探测器的信号被干扰，日益变化并放大从而又具有正弦曲线的形式。在催化转化器的服役寿命结束时，催化剂不再起作用，来自下游探测器的后催化信号与上游探测器的信号大致相同，仅在时间上移动了一间隔，该间隔是气体从两个探测器中的一个通向另一个所必要的。

诊断包括将被诊断的转化器的后催化信号与基准催化转化器的后催化信号(post-catalytic signal)进行比较。

标准的每个变化迫使日益低的探测阈值。

被动诊断方法因此不再足够精确以满足当前探测准则。随着标准变化，诊断也已变化并且被动(passive)诊断方法已经落后并被称为侵入(intrusive)方法的方法取代。

根据侵入方法，尽管继续使用上游和下游的两个氧气探测器并比较各信号，该方法在发动机从而侵入限定器(intrusive qualifier)的操作中通过以一系列浓度槽形部(slot)激励氧气探测器起作用。每个激励包括在发动机已经稳定了一段时期(例如3秒)之后注入更多汽油。侵入诊断基于测量储氧能力(oxygen storage capacity)(OSC)。

在正常发动机速度时，比率

等于1。

引起的激励在来自上游探测器Sa的信号中是双浓度槽形部，具有第一贫乏槽形部(空气过剩)(在该情况中具有大于1的比率Cr)和第二富集槽形部(燃料过剩)(在该情况中具有小于1的比率Cr)，如图2所示。当催化转化器是新的时，后催化信号Sp再生出与上游信号Sa的双浓度槽形部大致相同的双浓度槽形部，但具有时间位移Δt(n)。

在催化转化器的有效寿命结束时，尽管后催化信号的浓度槽形部之外的部分变为正弦的，与上游信号Sa的大致相同，激励通过与上游信号Sa的双槽形部大致相同的双槽形部被反映在后催化信号Sp中，但在时间上偏移了大大小于Δt(n)的Δt(v)(图3)。

由于双槽形部的特性可被诊断性可编程控制器的软件完美地控制，与信号Sa和Sp的曲线的正弦部分不同，侵入诊断方法比被动诊断更加精确。当Δt(n)达到低阈值时，产生警报。

发明内容

申请人在认识到侵入诊断的自相矛盾的一面之后提出其发明。催化转化器的功能在于减少污染气体的排放。但是侵入诊断的激励及其强化和弱化阶段造成了污染，并且这与催化转化器的状态无关。此外，通常地当转化器是新的并防止污染时，该自相矛盾性更加显现。

所以申请人敢于抵抗要求日益精确的趋势，以便回退而在催化转化器的服役寿命的第一部分期间再次提出被动诊断，以便随后再次满足标准化需求，并在催化转化器的服役寿命的第二部分期间(与污染有关的最重要的部分)转换到侵入诊断。

在显露的前述自相矛盾和大胆的回退之后，通过使本发明基于由于标准日益严格制造者必须出售强力的催化转化器至少一定时间这样的事实，申请人最终示出了简单的常识。所有这些可构成创造性的证据。