[发明专利]汽油车多级三元催化器性能在线监测系统和方法

说明书

本发明公开了一种汽油车多级三元催化器性能在线监测系统，其包括初级催化器前氧传感器、初级催化器、主催化器前氧传感器、主催化器、主催化器后氧传感器和在线监测模块；所述在线监测模块根据氧传感器所发送的废气中的氧含量数据，计算初级催化器的储氧能力或者初级催化器和主催化器的储氧能力，并根据所计算的储氧能力判断初级催化器和主催化器是否发生了故障。本发明的汽油车多级三元催化器性能在线监测系统，能够实现多级催化器的检测，填补了现有技术中的空白，并且根据法规要求，催化器监测为必检项，随着法规越来越严格，汽车生产商采用多级催化器的情况也将越来越多，因此，本发明也能满足法规的要求。

技术领域

本发明涉及一种汽油车多级三元催化器性能在线监测系统，适用于安装超过一个三元催化转化器的车辆，属于汽车电子OBD排放控制技术领域。

背景技术

三元催化转化器作为汽油机典型的后处理系统，安装在汽油机排放系统中，用来降低车辆尾气污染物(一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx)排放。作为降低车辆尾气污染物排放的关键部件，法规对催化器性能提出了监测要求，以确保催化器维持较高的废气转化效率，因此三元催化转化器性能优劣对排放是否满足法规要求至关重要。由于排放主要集中在车辆冷起动阶段，为使催化器快速起燃以尽快进入正常工作状态，采用加上初级催化器方案的车辆越来越多，初级催化器一般安装在离发动机较近的地方，通常容量比后面的主催化器容量小，能够更快起燃。

专利CN201380060310.6(公告号：CN104813002A，公告日：2015.07.29)通过外部装置分析废气成分实现对催化器NOx转化效率进行诊断，但是对HC和CO的转化效果不明，并且未考虑多级催化器的监测问题，借用外部装置分析也不符合OBD在线监测法规要求。

专利CN201010247329.X(公告号：CN102374001A，公告日：2012.03.14)、CN201310289514.9(公告号：CN104279035A，公告日：2015.01.14)以及专利CN201410707909.0(公告号：CN104594986A，公告日：2015.05.06)基于针对氧气在催化器中停留的时间间接评估催化器的储氧能力，存在监测结果不准确、短时间内无法完成监测、未考虑多级催化器监测的问题，因此无法满足国家新法规的严苛要求。

专利CN200880007256.8(公告日2010.01.27，公告号CN101636566)监测催化器的方法是通过直接检测催化器排气中的碳氢化合物浓度确定催化器是否已经劣化。这种方法测量精度相对比较高，但是甲烷传感器成本过高，且此方法未考虑多级催化器的监测问题。

对于汽油机排气管上安装多级催化器后处理装置的情况，如何进行催化器监测，目前国内公开专利中尚未见涉及。

发明内容

本发明针对多级催化转化器监测技术缺失的问题，提供了一种汽油车多级三元催化器性能在线监测系统和方法，基于催化器转化效率和储氧能力的特性关系，尤其考虑老化程度和尾气的关系进行监测，分两种监测模式，即单级催化器监测模式和多级催化器系统监测模式，监测模式的确定主要基于初级催化器的储氧能力，最后通过和临界催化器储氧能力比较确定催化器性能，本发明能够在短时间内完成多级催化器性能的精确评估，及时准确地识别故障，满足法规的苛刻要求。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种汽油车多级三元催化器性能在线监测系统，其包括初级催化器前氧传感器、初级催化器、主催化器前氧传感器、主催化器、主催化器后氧传感器和在线监测模块；

所述初级催化器和主催化器按照发动机废气的排出方向依次连接；

所述初级催化器前氧传感器沿废气排出方向设置于所述初级催化器的上游侧，所述主催化器前氧传感器设置于所述初级催化器和主催化器之间，所述主催化器后氧传感器沿废气排出方向设置于所述主催化器的下游侧；