[发明专利]监控催化器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控将内燃机废气中一氧化氮转变成二氧化氮的催化器的能力的方法，其中该催化器安装在内燃机的废气通道中，并且在催化器下游设置收集式颗粒传感器。

背景技术

对内燃机法规要求监控所有的与排放相关的构件。因此要按限值监控废气后处理部件和在“机载检定”(OBD)范围内的所属传感机件，其大多以排放限值的倍数示出。其中部分是监控催化器特别是柴油-氧化-催化器的涂层是否具有将一氧化氮氧化成二氧化氮的足够能力，并由此在合适的反应剂(原料气)中提供在废气通道下游配置的SCR催化器(SCR = 选择性催化反应)，其中借助于尿素将氮氧化物转变成二氧化碳、氮和水。

按现有技术，在机载检定范围内监控部件时，通常需限制可进行监控的运行参数。为更好地区分刚好是要否定的构件(不合格的最好部件)和刚好是合格的构件(最坏的合格部件)，仅对下列数值中的一个或多个的限制范围进行核查功能：废气质量流量、废气体积流量、废气温度、转数、注入量、车辆速度、环境压力、环境温度或废气返回速率。也可规定对运行种类、状态、内燃机的运行时间或停机时间的限制或对氧化氮、烃、一氧化碳、颗粒物或氧浓度信号范围的限制。该监控的一些方法也拟仅在该内燃机的稳态运行条件或准稳态运行条件下进行。

常使用颗粒过滤器与其前配置的柴油氧化催化器相组合来减少内燃机废气通道中的柴油发动机的颗粒排放。使废气通过颗粒过滤器，该颗粒过滤器分离出废气中存在的固体颗粒，并使其滞留在过滤器基板中。由于在过滤器基板中聚集的炭黑料，该颗粒过滤器随时间而阻塞，这明显产生流阻增加和由此产生废气背压增加。由此有时需在再生过程中排出该聚集的炭黑料。

为监控颗粒过滤器的功能，已知有收集式颗粒传感器，其大多安置在颗粒过滤器之后。废气中的炭黑颗粒聚集在收集式颗粒传感器的表面上。该收集式颗粒传感器依其颗粒负荷提供相应的输出信号，其可推断导入废气中的颗粒量，并由此推断出该颗粒过滤器的滞留能力。

在收集式颗粒传感器的一种实施方案中，在基板上施加至少两块相互啮合的交指型电极。其上聚集的炭黑颗粒不断使两块电极短路，由此可在电极间产生电流。在对这种颗粒传感器的一种可能的评价方法中，在交指型电极之间施加恒定电压的情况下评价电流分布。为此测量在测量周期开始直到达到称为触发阈值的电流之间的时间。直到达到触发阈值的时间长度是废气中颗粒含量的量度。经该测量周期后，颗粒传感器在再生过程中经加热，并烧去聚集的颗粒，以便可接着开始新的测量周期。

目前还未知成套的技术可能性来监控催化器调节适于后续的废气后处理步骤的废气组成的能力，特别是调节适于选择性催化反应的NO/NO₂比例的能力。因此本发明的目的是提供一种方法，该方法可监控催化涂层将一氧化氮转变为二氧化氮的能力。

发明内容

本发明的目的是用权利要求1的特征实现的。按此，在监控周期中，由在给定的运行条件下运行内燃机时颗粒传感器的颗粒负荷的降低推断出催化器有足够的将一氧化氮转变为二氧化氮的转变能力。聚集在颗粒传感器上的通常主要由碳组成的炭黑的颗粒与导入废气中的二氧化氮NO₂发生相应下列的化学反应式的反应：

2NO₂ + C = 2NO + CO₂。

该聚集的炭黑转变成二氧化碳，由此减少在颗粒传感器上聚集的颗粒量。这种又称为CRT效应或NO₂效应的已知反应的前提是在内燃机废气中的NO₂的最小浓度以及最低废气温度。只有当颗粒传感器上游的催化器的催化涂层对一氧化氮具有足够的氧化能力时，才存在NO₂的最小浓度。因此如果在该内燃机的合适的例如由喷入量和负载给定的运行条件下，该颗粒传感器的颗粒负荷以足够的给定的程度下降，则催化器具有使一氧化氮转变为二氧化氮的完好能力。但如果颗粒负荷以太小的程度下降、保持不变或再次增加，则为有缺陷的前置催化器。该颗粒负荷的变化在此可简单地由颗粒传感器的输出信号确定。选择监控周期期间的内燃机运行条件，使得在催化器具有足够的NO转变能力时，通过颗粒与NO₂的反应引起的颗粒传感器的颗粒负荷降低超过新颗粒的聚集，这在对于大多运行条件完好的废气后处理体系中都是如此。要指出的是，借助于颗粒传感器进行的柴油颗粒过滤器(DPF)的真实监控不会由于这里所述的措施而受损，因为在监控期间可相应考虑CRT效应或NO₂效应。