[发明专利]用于确定废气催化净化器的转换能力的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种用于评估内燃机冷启动时碳氢化合物催化器的转换能力的方法，该内燃机具有一个在流向上安装在催化器之后的废气传感器，这里废气传感器的输出信号传送至一个控制单元。

此外本发明还涉及一种用于实现该方法的装置。

背景技术

为了减少汽油内燃机的排放通常会使用三元催化器。催化器的转换能力主要取决于它的温度。因此为了满足法律规定，在冷启动时将对催化器进行额外的加热使之可以迅速开始工作。旧催化器的催化效率可能已经降低，为了可以同样满足废气排放限制，将对其加热至一定温度，使旧催化器也能够正常开始催化反应。因此加热过程必须比新催化器更长，从而使催化器达到的温度比实际所需要的更高。这可能导致催化器面向内燃机的一侧由于高温以及温差迅速老化。催化器由于中毒或者高温造成的老化通常发生在排气方向从面向内燃机的一侧直至后方。因此要对一个已老化的催化器进行特殊的加热措施，从而不仅使其前部得到加热，催化器的大部分都将得到加热。这里缩短一个新催化器的催化剂预热时间可以延长其使用寿命，也可以减少废气排放和内燃机的燃油消耗。

碳氢化合物催化器的转换能力根据现有技术在工作温度下由它储存氧气的能力间接得到评价。储氧能力因此被用于评估催化器老化的程度。这种方法在催化器的前面和后面各布置了一个氧传感器。输送进内燃机的混合气体因此将由浓到稀变化，以使氧气储存在催化器中。借助氧传感器的输出信号以及对废气量的了解可以确定催化器的储氧能力。这种测试通常在部分负荷状态下，因此是催化器的工作温度下进行。

从DE4112478C2中可以得知一种用于评估催化器老化程度的方法，该催化器对一个经过λ调节的内燃机的废气进行处理，在这种方法中对布置在催化器前面和后面的λ值进行测量，以分析当催化器前面的λ值规则振荡时是否由浓到稀变化，或者相反的催化器后面的λ值有一个相应的变化过程，如果确实如此，则将确定通过催化器的气流量，并计算气流量和催化器前的λ值的乘积的时间积分，以及气流量和催化器后的λ值的乘积的时间积分，同时利用两个积分的差或者两个积分的差与其中一个积分的比来衡量催化器的老化程度。在这种方法中最有特点的是λ值的强迫振动，其频率是预先设定的。

当前方法和装置的缺点是，碳氢化合物催化器的转换能力通过其储氧能力间接得到评价，并且只有当处于工作温度时才能进行，在刚刚冷启动后的时间内尚不能进行。此外还存在的缺点是，不能区分均匀老化的催化器和只在面对内燃机的区域内老化的催化器。

发明内容

因此本发明的任务是，提供一种在冷启动时就可以识别碳氢化合物催化器的转换能力的方法。

此外本发明的另一个任务是，提供一种相应的装置。

本发明关于方法的任务将通过以下方法得到解决，即利用废气传感器确定废气中碳氢化合物的含量，当废气中碳氢化合物的含量减少了一个预设的值时则推断出催化器开始转换。与催化器串联的废气传感器通常被用于确定催化器后的废气中的氧气含量。根据发明其也可以附加地对碳氢化合物敏感，或者在这个位置额外布置了一个对于碳氢化合物敏感的废气传感器。催化器可能在全长上是均匀老化的，也可能例如由于在面对内燃机的前部区域内温度过高而造成不均匀老化。尽管在这两种情况下当内燃机冷启动后开始进行转化随时间过程不同，用于评价转换能力的储氧能力可能是一样的。在一个前部已经老化的催化器上在开始转化之前必须对催化器的更大的区域进行加热。因此其与一个新的或者均匀老化的催化器相比开始转化有一个延时。因此有利的是，根据发明确定废气中碳氢化合物的含量并从中推断出催化器的转换能力。

当为了使催化器达到就绪而进行的催化器加热手段结束时，只要判断出催化器开始进行转化，则在一个具有很好转换能力的催化器上就可以不再需要继续加热，而继续加热就意味着额外的能量消耗，减少了催化器的热负载(这会导致进一步的老化)。

通过从内燃机启动到催化器开始转化所经历的时间或者从在从内燃机启动到开始转化引入催化器内的热量中得到一个用于诊断催化器的标准，可以实现对催化器的转换能力进行实际的评估。尤其是一个前部已老化的催化器可足够地被加热并且区别于一个均匀老化的催化器。这里对转换能力的评估可以仅仅基于碳氢化合物的排放实现或者也可以与对催化器的储氧能力的评估的结合实现。