[发明专利]监测排气后处理系统的方法

说明书

本发明涉及监测排气后处理系统的方法。本公开内容的主题涉及在机动车辆的运转期间诊断NOx存储催化剂的方法。方法使用两种诊断子方法，其关于NOx存储催化剂的硫污染具有不同的灵敏度。两种子方法的结果用于确定由热老化和硫污染造成的NOx存储催化剂的老化的比例。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年1月22日提交的德国专利申请号102016200941.9的优先权。上面引用的申请的全部内容出于所有目的在此通过引用以其全部并入。

技术领域

本发明涉及在机动车辆的运转期间监测排气后处理系统——尤其是NOx存储催化剂——的方法。

背景技术

在运转中，内燃机频繁地生成相当大量的氮氧化物(NOx)。尤其是对于在机动车辆中使用的柴油发动机和汽油发动机的情况，未处理的排气中的氮氧化物的量通常超过容许极限，所以需要排气后处理以降低NOx排放。在许多发动机中，借助于三元催化转化器，氮氧化物被排气中存在的非氧化性成分——即一氧化碳(CO)和未燃烧的烃(HC)——还原。然而，尤其是对于稀燃柴油发动机和汽油发动机的情况，此方法是不可用的，这是由于排气中的高氧含量意味着不存在或几乎不存在NOx的任何还原。因此，特别是对于稀燃汽油发动机的情况，而且对于柴油发动机的情况，在普遍方法中，使用NOx存储催化剂(而且来自“稀NOx捕集器”的“LNT”)，其吸附内燃机的排气中存在的氮氧化物。一旦NOx存储催化剂的吸附能力被耗尽，其通常通过内燃机的“浓”运转(使用过量燃料的运转)再生。

根据生产区域，矿物油包含多种比例的硫。在由矿物油生产的商业燃料中，相应地存在残留含量的硫。至少在欧洲和北美，加油站燃料的容许的硫含量多年来已经在法律措施的范围内显著地降低。然而，内燃机，尤其是柴油发动机，仍然与燃料一起供应残留量的硫。在燃烧后，此硫在排气中存在。

NOx存储催化剂发挥作用的能力随着运转时间的增加而减小，其部分地可归因于在排气中存在的硫对NOx存储催化剂的污染，并且还可归因于由高温造成的热老化。硫作为硫氧化物SOx被吸附在NOx存储催化剂中。在本文讨论的上下文中，因而可以同义地提及NOx存储催化剂的硫污染或SOx污染。通常通过在高排气温度下交替具有浓和稀空气/燃料比λ的运转，从NOx存储催化剂去除硫污染。这还被称为脱SOx运转。然而，这样的脱SOx运转期间的高排气温度导致NOx存储催化剂的热老化。此热老化是不可逆的。NOx存储催化剂的老化因而由不可逆的热老化和由硫污染造成的表观老化(apparent aging)组成。

脱SOx运转的进一步的缺点是具有高排气温度和浓空气/燃料比的运转增加机动车辆的燃料消耗。因此最小化脱SOx运转的数目是明智的，以便既最小化燃料消耗又增加NOx存储催化剂的寿命。出于此目的，以最高准确度了解硫对NOx存储催化剂的污染是期望的。

NOx存储催化剂的老化以多种效应显现。首先，NOx存储催化剂的绝对NOx存储能力降低。其次，在流动通过NOx存储催化剂的过程中存在NOx泄露的增加。“NOx泄露”是没有被NOx存储催化剂吸附的在排气中存在的NOx的比例。更具体地，即使NOx存储催化剂的存储能力没有被耗尽，NOx泄露仍然随着老化的增加而增加。NOx存储催化剂发挥作用的能力的一般监测越来越被期望，以便避免在机动车辆运转期间不合格的污染物排放。

NOx存储催化剂的一个诊断方法是基于在NOx存储催化剂的再生期间在NOx存储催化剂上游和下游的排气中的空气/燃料比信号λ的比较。例如，可以通过常规的λ探头确定这样的空气/燃料比信号。

为了开始NOx存储催化剂的再生，内燃机切换为λ1的运转模式。在NOx存储催化剂上游布置的λ探头在从内燃机至测量位点的排气的流速的范围内对此进行检测，并且来自内在动力学而没有延迟。然而，在NOx存储催化剂下游的λ探头在再生开始时感测不到空气/燃料比λ的“加浓”。只有一旦在NOx存储催化剂中吸附的NOx和氧大部分被转换时，在NOx存储催化剂下游布置的λ探头才可以“看到”“加浓”。