用于監測氧化催化裝置的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于監測配置在車輛的內燃發動機的排氣管線中的氧化催化裝置的方法，所述方法在內燃發動機運行期間啟動。
【背景技術】
[0002]氧化催化裝置，也被稱為DOC裝置或D0C(其代表“柴油氧化催化器”)，是一種置于柴油發動機車輛的排氣管線中的裝置，其盡可能靠近發動機，使得它盡快達到其150°C_200°C的操作溫度，并且其使用排氣中的數種成分的氧氣來執行氧化，特別是經由以下三個氧化反應:
? 一氧化碳(CO)的氧化，
?碳氫化合物(He)的氧化，
?柴油微粒(SOF)的有機成分的氧化。
[0003]排氣管線中的氧化催化裝置總體上承擔至少三種主要功能，其為:
1.將CO和HC轉變為二氧化碳(C02)和水(H2O)，
2.進行所定時長的放熱反應，以便在適當情況下重新生成位于排氣管線中的DOC裝置下游的微粒過濾器，和
3.使一氧化氮(NO)盡可能多地氧化，以將之轉變成二氧化氮(NO2),以便使在適當情況下在排氣管線中位于下游的SCR(選擇性催化還原)類型的裝置更有效。
[0004]許多國家的法律要求需要監測DOC裝置在其使用過程中的功能，特別是將一氧化碳(CO)和/或碳氫化合物轉變成二氧化碳(CO2)和水(H2O)的功能。
[0005]文獻EP2216522A1公開了一種用于監測置于內燃發動機的排氣管線中的氧化催化轉化器的方法，在該方法中，對催化轉化器的診斷涉及測試周期，在此期間，基于通過向催化轉化器中后期噴射給定燃料量所產生的臨時放熱反應來確定氧化催化轉化器轉變碳氫化合物(HC)的能力。然后將所獲得的放熱反應與預期的修正放熱反應模型進行比較，以便建立對氧化催化轉化器的診斷，作為OBD(其代表車載診斷)的一部分。
[0006]這種方法具有的主要缺點是，其效率取決于模型的精度以及模型中所使用的參數的分散性(spread)，特別是所噴射的燃料量、氣體的流量、催化劑，從而導致溫度估值自身的分散。
[0007]本發明提出了一種用于監測氧化催化裝置的方法的替代方案，旨在建立作為氧化催化轉化器與其劣化有關的診斷，作為OBD (車載診斷)過程的一部分。
[0008]更具體地，本發明涉及一種用于監測配置在車輛的內燃發動機的排氣管線中的氧化催化裝置的方法，其特征在于，它包括以下步驟:
?在內燃發動機處于氧化催化裝置的入口溫度和出口溫度的預定范圍中運行期間啟動所述監測方法，
?在入口溫度的所述預定范圍內，分階段在所述氧化催化裝置的入口處相繼噴射預定的燃料量，對于每個階段噴射一個預定燃料量，所述預定燃料量大于前一階段中噴射的量， ?在每個階段噴射了每個預定燃料量之后記錄所述氧化催化裝置的出口溫度，
?記錄對于氧化催化裝置的出口溫度開始降低的給定階段所噴射的總量，該事件確定被監測的所述氧化催化裝置的特性，
?然后將所監測氧化催化裝置的所述確定特性與類似氧化催化裝置的已經提前建立的測試特性進行比較，以便確定所監測氧化催化裝置的不應被超過的閾值劣化，然后按如下方式建立診斷結果:
-如果所述確定特性認為所監測的所述氧化催化裝置超過了不應被超過的所述劣化閾值，則將氧化催化裝置的故障診斷結果反映在車輛中，并且
-如果所述確定特性認為所監測的所述氧化催化裝置低于或處于不應被超過的所述劣化閾值，則做出氧化催化裝置是正常的診斷結果。
[0009]本發明的方法提出了在相應階段多次噴射燃料之后隨著放熱反應的進行而監測溫度的降低，從而監測操作點，方法是使它與源自在類似的但是老化了的氧化催化裝置上進行的測試的操作點進行比較。作為結果，誤差裕度相對較小，基準采自實驗事實而不是模型，并且旨在進行診斷的比較變得簡單。當累計放熱反應的溫度降低時，其意味著所監測和測試的催化裝置不再能夠轉變相應的噴射燃料量，然后全部所需的是使該燃料量與在類似的但是已經以受控方式老化了的催化裝置中導致溫度降低的量進行比較，以便例如發現其自身處于可接受的劣化極限，其仍然有必要根據需要通過簡單測試來限定，例如根據是否符合特定法規，以便能夠診斷被監測和測試的裝置是否仍然可被認為是有效的。本文所謂的類似氧化催化裝置是指這樣一種催化裝置，其為相同的型號，并且具有起初與在任何使用之前即全新時的被監測和測試的催化裝置相同的特性。可通過建模或通過使用溫度傳感器進行測量，來以已知方式確定被監測的催化裝置的入口溫度。假如符合催化裝置的入口溫度，則可使用催化裝置的出口溫度的模型，在發動機以穩定排氣流量或以任何發動機操作模式進行操作的情況下執行本發明的方法。兩個方案可一起使用。催化裝置的出口溫度的模型將使得能夠使用來自催化裝置的出口處的測量溫度的簡單差異，來區分由于車輛加速導致排氣流量上升而引起的催化裝置的出口溫度降低的現象與由于本發明的方法而引起的催化裝置的出口溫度降低的現象。催化裝置的出口溫度的這種模型由發動機控制單元已知，并且可基于測量氣體向發動機中的入口流量的流量計、扭矩需求指示器或燃料噴射系統。此外，通過發動機控制單元在內燃發動機中監測和知曉排氣流量的穩定性。
[0010]根據一個有利特征，所述測試特性確定向類似氧化催化裝置中噴射的總測試燃料量，其對應于所監測氧化催化裝置的不應被超過的所述閾值劣化。
[0011]根據一個有利特征，根據確定特性與測試特性之間的量化差異來建立所監測氧化催化裝置的診斷劣化的尺度，以便能在車輛中提供所監測氧化催化裝置的劣化量度。
[0012]該特征允許車輛的所有者或其使用者被提供與車輛DOC系統的必需維修的緊迫性(視情況而定)有關的信息，并且給予他在車輛的氧化催化系統上完成工件的時間。
[0013]根據一個有利特征，通過將所述測試量分割成多個分割量來獲得向排氣管線中噴射的預定燃料量，所述分割量的值根據劣化診斷的所需精度而定。
[0014]該特征使得能夠限定出本發明的監測方法的精度或分辨率，其對應于測試量的所述基本分割量。
[0015]根據一個有利特征，在每個階段中，使前一階段噴射的總燃料量遞增一個所述基本分割量。
[0016]根據該特征，對于第一階段噴射的燃料量可以例如等于所述基本分割量，對于緊隨第一階段的第二階段噴射的燃料量可以例如等于基本分割量的兩倍，以此類推，在每個階段向對于前一階段噴射的燃料量增加一個基本分割量。
[0017]根據一個有利特征，在車輛的電子控制單元中實施對應于所監測氧化催化裝置的不應被超過的劣化閾值的向類似氧化催化裝置中噴射的所述總測試燃料量。
[0018]根據一個有利特征，建立向類似氧化催化裝置中噴射的所述總測試燃料量涉及以下步驟:
?使類似氧化催化裝置老化至劣化極限，其基準是所尋求的，以便在所述比較步驟中建立所監測氧化催化裝置的不應被超過的所述閾值劣化，
?然后記錄在該劣化極限時向所述類似氧化催化裝置中噴射的總燃料量，超過所述劣化極限時對于催化裝置入口溫度的給定范圍而言氧化催化裝置的出口溫度將降低，并且所述劣化極限限定出所述總測試燃料量。
[0019]起初與被監測和測試的氧化催化裝置相同的氧化催化裝置的所尋求老化例如通過運行相同的車輛或者以發動機測試臺或在烘箱中達給定時間和給定溫度來實現。以受控方式如此獲得的老化可以例如表示在操作條件的極限時轉換HC的操作，其滿足特定排放標準。例如通過在每個階段相繼噴射預定燃料量來獲得總測試燃料量。因此，經由總測試燃料量來獲得所監測裝置的測試特性。
[0020]根據一個有利特征，本發明的方法以侵入方式啟動。
[0021]本文所謂的侵入方式是指強制啟動特定方法，其旨在通過例如在所監測氧化催化裝置的入口溫度的預定范圍中在后期噴射中分階段噴射燃料量來測試所監測的氧化催化裝置