[发明专利]用于排气催化剂诊断的方法和系统

说明书

本申请涉及用于排气催化剂诊断的方法和系统，提供了用于基于水吸附和经由催化剂的相关的放热温度上升来检测缺失的排气催化剂的方法和系统。在一个示例中，方法包括响应于估计的排气温度曲线与预期的排气温度曲线不同，指示排气催化剂缺失。所述估计的排气温度曲线可以基于催化剂上游和下游的排气温度。

技术领域

本说明书总体涉及用于检测来自内燃发动机的排气系统的缺失排气催化剂的方法和系统。

背景技术

车辆可以被配备有各种排气后处理装置以减少释放到大气中的排气排放物。例如，三元催化剂可以减少包括一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物的各种排放物的水平，而选择性催化还原(SCR)装置可以被用于减少NOx排放物的水平。为了确保后处理装置正在最佳地运行并且保持排放控制标准，可以定期或适时地执行SCR装置的诊断。可以使用来自一个或多个排气系统传感器的反馈以确定SCR装置是否由于制造缺陷而缺失或在车辆操作期间去耦而缺失。

提供用于执行SCR装置的诊断的各种方法。在一个示例中，如US8,186,146中所示，Jayachandran等人示出经由排气温度传感器来测量排气后处理装置上游和下游的排气温度。排气后处理装置上游的温度的变化速率可以与排气后处理装置下游的温度的变化速率进行比较。由于排气后处理装置的热质量，所以排气后处理装置下游的温度的变化速率可以基本上低于装置上游的温度的变化速率。因此，如果上游的温度变化速率与下游的温度变化速率相差小于预定量，则可以指示排气后处理装置的劣化。

然而，本文发明人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，在某些发动机工况期间，排气后处理装置(诸如，SCR装置)的操作可能引起温度放热，从而增加SCR装置下游的排气温度。在由Jayachandran等人所示出的方法中，在SCR装置中存在放热反应时的状况期间，由于催化剂下游的温度高于催化剂上游的温度，所以可能存在SCR装置不存在的错误指示。在另一方法中，对于SCR装置诊断，可以在SCR装置上游喷射尿素，并且SCR装置上游的NOx水平可以与SCR催化剂下游的NOx水平进行比较。然而，为了提供对SCR装置状态的可靠估计，在长持续时间的发动机操作期间，可以需要获取相当数量的读数。在SCR装置的低NOx加载期间，尿素的喷射当在所需的较长持续时间内执行时可能消极地影响排放质量。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以由一种方法来解决，该方法包括：响应于排气催化剂下游的感测的温度曲线(profile)不同于预期的温度曲线，指示不存在排气催化剂，所预期的温度曲线是基于水吸附和经由排气催化剂的相关的放热温度升高。以此方式，通过在冷起动状况期间将排气催化剂下游的排气温度与预期的温度曲线进行比较，可以通过利用催化剂水吸附的差异来可靠地指示缺失的催化剂。

作为一个示例，诸如SCR装置的排气后处理装置可以是沸石基催化剂。在冷起动状况期间，来自排气的水可以被SCR装置的沸石层吸附。经由沸石的水吸附是引起释放热量的放热过程。由于SCR装置处的水吸附的放热过程，所以SCR装置下游感测的温度可以明显高于催化剂上游感测的排气温度。通过利用该属性，在紧接着发动机冷起动之后，当SCR装置下游的排气温度高于SCR装置上游的排气温度时，可以确认存在SCR装置。如果SCR装置缺失，则沸石不可能吸附来自排气的水，并且SCR装置下游的温度可以基本上等于或低于SCR装置上游的排气温度。进一步地，在发动机预热后，当来自排气的水由于蒸发而被除去时或当SCR装置中的沸石被水饱和时，SCR装置下游的排气温度可以变为基本等于或低于SCR装置上游的排气温度。一旦确认SCR装置缺失，则可以设置诊断代码并且进一步地，在随后的发动机循环中可以调整一个或多个发动机操作参数(诸如，加注燃料计划、增压压力、转矩输出等)。