CN101218420A - 用于诊断至少一个废气排放控制单元的方法、装置和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法、装置和计算机程序产品，用于诊断能够再生的NOx减少催化剂(4、64、94、84a、84b)和/或引导废气流进入旁通管(70、190、87a、87b)的三通阀(69、99、89)和/或净化催化剂(191、91)。所有部件都能够包含在同一个废气排放控制系统(82)中。NOx减少催化剂和三通阀的诊断通过包括测量NOx减少催化剂两侧的压力降(压力传感器12、612、812、812a、812b)的方法步骤来进行。净化催化剂的诊断通过包括测量净化催化剂中的温度升高(温度传感器92、192)的方法步骤来进行。当NOx催化剂的功能性降低时，执行除去SOx。当三通阀或净化催化剂的功能性降低时，产生故障代码。

Description

用于诊断至少一个废气排放控制单元的方法、装置和计算机程序产品
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆上的工作过程中诊断至少一个NOx吸收催化剂(例如LNA类型)的功能性的方法，该催化剂布置在包括燃烧式发动机的车辆中，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出到包括所述催化剂的废气排放控制系统。
本发明还涉及一种发动机驱动的车辆，上述方法应用在该车辆中，另外该车辆包括燃烧式发动机，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出至废气排放控制系统，该废气排放控制系统包括：至少一个NOx吸收催化剂；注射装置，用于将还原剂在催化剂上游注入废气排放控制系统中；以及控制单元，用于至少控制注射装置。
本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于利用计算机来执行上述方法的计算机程序。
背景技术
涉及柴油发电机的法规已经制定为更严格，并将在将来甚至更为严格，特别是关于氮氧化物污染物和颗粒物的排放。
燃料在发动机气缸中燃烧时产生的氮氧化物的量取决于燃烧进行的温度。较高的温度将使得空气中的较大比重的氮转变成氮氧化物(NOx)。用于柴油发动机和其它发动机(它们在过多空气的情况下工作)中的催化剂主要在氧化。由于废气中包含氧，所以很难以选择性的方式还原氮氧化物。除了氮氧化物之外，在燃烧过程中还产生不希望的排放物，包括一氧化碳(CO)、烃(HC)和颗粒物(主要为煤烟C的形式)。
一种用于根据废气排放控制来减少氮氧化物的量的已知方法是LNA NOx捕集器(贫油NOx吸收器)。LNA也能够称为LNT(贫油NOx捕集器)或NAC(NOx吸收器催化剂)。该技术基于：NO首先在氧化催化剂中氧化成NO2，然后，NO2以硝酸盐形式吸收在捕集器中。当发动机在过多氧气的情况下工作时发生该NO2吸收。NOx捕集器的再生通过使发动机在缺氧情况下工作而以预定间隔间歇地进行，缺氧情况也就是有额外附加的烃(还原剂)和/或被还原(reduced)的气流，它们使得硝酸盐不稳定，并将捕获在NOx捕集器中的二氧化氮NO2还原成氮气和水H2O。例如见US5473887或US6718757。吸收和再生都需要使NOx捕集器中的温度足够高(用于吸收时超过200℃，用于再生时为大约300℃)。当发动机负载低时(例如在城市中行驶或没有装载货物的车辆)，废气温度将不足以使NOx捕集器保持在所需的温度。使得温度处于合适水平的一种方法是将烃(和/或CO或H2)注入废气中，该废气然后在NOx捕集器中进行催化燃烧，从而得到正确的温度。
添加还原剂可以通过发动机中的开式废气阀处的额外注射(后注射)或者通过布置在排气管上的注射器来进行。
如果由于某种原因，LNA的NOx吸收功能性不可预见地降低，则增加量的NOx将释放到大气中。例如，根据燃料的硫含量，NOx减少催化剂将迟早会硫中毒。硫中毒的意思是硫形成硫酸盐，该硫酸盐降低了NOx减少催化剂吸收硝酸盐的能力。通过上述NOx再生处理并不能除去硫酸盐。为了从NOx减少催化剂中清除吸收的硫，必须进行所谓的除去SOx(硫再生)，这包括降低λ值和使得LNA中的温度升高至600℃-700℃。进行除去SOx是已知的技术(例如见EP1500800)。除去SOx并不像NOx再生那样频繁地进行，但是考虑到高温，该处理步骤将导致还原剂的消耗明显增加，这意味着当车辆燃料用作还原剂时，燃料消耗明显增加。
为了确保保持功能性并因此满足法规中提出的要求，能够在车辆上并在车辆的工作过程中对废气排放控制系统的部分或整体进行诊断。
EP1174601示出了用于根据在车辆工作过程中的温度测量来诊断废气排放控制系统的方法的示例。预定量的烃HC被周期性注入。通过温度传感器来测量温升，即进行“点火”温度的记录，并且根据所测量的温度值判断废气排放控制系统的功能性是否降低。
US6519930示出了用于通过在NOx减少催化剂的预定再生之前和之后测量温度来对NOx吸收进行监测，并测试和判断NOx减少催化剂的功能性的装置。所测量的温度值之间的差值提供了对NOx减少催化剂性能的指示。
在NOx捕集器中，除了NOx之外，根据燃料中的硫含量也能够吸收各种量的硫酸盐(见上述)。该已知技术的缺点是没有令人满意的、具有相关的补救措施程序的诊断步骤。诊断步骤基于温度测量的已知技术的另一缺点是再生产生的热量要花费一定时间来扩散穿过材料并到达温度传感器。因此，温度的测量将有一定的计算延迟，这导致基于温度测量的系统具有很大的不确定性。确定温升的更直接方法是测量催化剂两侧的压力降。例如通过US3766536已知的压力降的测量。
US3766536示出了能够具有NOx减少功能性的催化剂(不是LNA类型)。催化剂两侧的压力降将在车辆工作过程中由压力传感器来不断地测量。当测量的压力降小于某个预定值时，表明催化剂的功能性降低至某种程度。这并不包括涉及催化剂的功能性的任何其它监测和补救措施。根据US3766536的装置只能够提供催化剂功能性降低的指示。
还有利用所谓的NOx传感器的方案，即，直接在LNA后面测量NOx含量。然而，NOx传感器相对昂贵，且相对容易出现故障。
本发明的目的是在车辆上并在车辆的工作过程中对至少一个NOx吸收催化剂的功能性进行诊断，并且在发现催化剂的性能降低的情况下通过预定步骤来采取措施，以试图在车辆上并在车辆的工作过程中自动地提高催化剂的性能，达到进一步减少不希望的总体废气排放物的目的。在具有旁通管和旁通阀的废气排放控制系统中，本发明的目的是还进行旁通阀的诊断。在具有净化(clean-up)催化剂的废气排放控制系统中，本发明的附加目的是还进行净化催化剂的诊断。
发明内容
将参考根据权利要求1和6所述的方法和权利要求12和15所述的装置来描述根据本发明的解决问题的方案。其它从属权利要求描述了优选实施例和根据本发明的方法和装置的进一步发展。权利要求18和19描述了计算机程序产品，这些计算机程序产品分别包括根据权利要求1和6中的方法所述的程序代码。
根据本发明的方法包括一种在车辆上的工作过程中执行的方法，用于对布置在具有燃烧式发动机的车辆中的废气排放控制系统的至少一部分进行诊断，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出到所述废气排放控制系统。该废气排放控制系统包括至少一个NOx减少催化剂，该NOx减少催化剂能够再生，并且在至少预定的时间段内，预定量的还原剂在至少该NOx减少催化剂的上游被添加到废气排放控制系统，用于使NOx减少催化剂再生。测量NOx减少催化剂两侧的压力降。该方法的特征在于以下步骤：
-对还原剂即将添加到废气排放控制系统之前的时间点的压力降的第一测量值进行第一测量和记录；
-对在再生完成后的时间点的压力降的第二测量值进行第二测量和记录；
-在所述第一值和第二值之间进行比较，然后，如果第一测量值和第二测量值之间的压力降的增加小于第一预定值，则进行除去SOx。
利用根据本发明的方法获得的优点是除去SOx只在确实必要时进行。这样，还原剂的消耗减到最少。在废气排放控制系统具有平行布置的两个NOx减少催化剂的实施例中，还原剂的消耗能够进一步降低。
本发明还包括一种装置，该装置呈具有废气排放控制系统的发动机驱动车辆的形式，其中，将根据本发明来对NOx减少催化剂进行诊断。利用根据本发明的装置将获得与利用根据本发明的方法所获得的优点相同的优点。
在附近本发明的方法和装置的可选实施例中，旁通管布置成当需要时使废气越过所述NOx减少催化剂，且三通阀布置成引导废气的全部或一部分通过所述NOx减少催化剂或通过所述旁通管。净化催化剂布置在NOx减少催化剂和旁通管的下游。根据本发明，除了上述方法的步骤外，控制单元还布置成执行以下步骤：
-使三通阀运动至预定位置，在该位置处，废气流的一部分被引导通过NOx减少催化剂，且废气流的其余部分通过旁通管越过NOx减少催化剂；
-与令人满意的NOx再生所需的还原剂量相比，注入更大量的还原剂；
-对净化催化剂中的温度升高进行测量和记录；
-在所述测量的温度升高和净化催化剂中的最小可接受温度升高的储存基准值之间进行比较，如果测量的温度升高小于最小温度升高的所述基准值，产生故障代码。
本实施例的优点是在具有净化催化剂的废气排放控制系统中，净化催化剂的诊断可以利用相同的还原剂注射装置来进行，该还原剂用于NOx减少催化剂的再生。
在根据本发明的方法和装置的又一个可选实施例中，包含在废气排放控制系统中的附加NOx减少催化剂布置在旁通管上。这里，控制单元布置成交替地使用每个所述NOx减少催化剂，与排气管的相关部分一起作为用于诊断净化催化剂的旁通管。因此，系统并不需要每次都利用相同排气管与相关的NOx减少催化剂一起作为用于诊断净化催化剂的旁通管。
在本发明的另一可选实施例中，控制单元布置成至少记录基于在第三测量值和NOx减少催化剂两侧的压力降的所述第一测量值之间的差值的第二压力降增加，且只有当所述第二压力降增加也小于所述第一预定值时才产生故障代码。通过执行至少两个测试循环，将获得更好的用于诊断的统计基础。
在本发明的又一可选实施例中，记录NOx减少催化剂的老化程度，并与使得NOx减少催化剂获得令人满意的NOx再生所需的相应最小量的还原剂的储存值进行比较。这里，控制单元布置成根据与NOx减少催化剂的老化相对应的所述储存值来选择注入还原剂的量。这提供了附加的节省还原剂消耗的优点。
在根据本发明的方法和装置的可选实施例中，它包括燃烧式发动机，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出至废气排放控制系统，其中，废气排放控制系统包括：至少一个NOx减少催化剂，该NOx减少催化剂能够再生；旁通管，该旁通管布置成当需要时使废气越过所述NOx减少催化剂；三通阀，该三通阀布置成引导废气的全部或一部分通过所述NOx减少催化剂或通过所述旁通管；注射装置，该注射装置布置在NOx减少催化剂的上游和三通阀的下游，用于将还原剂注入废气排放控制系统中；压力传感器，用于测量NOx减少催化剂两侧的压力降；和控制单元，用于记录来自压力传感器的信号并控制至少该注射装置。本发明的特征在于，控制单元布置成：根据用于控制三通阀的控制信号来使三通阀运动至期望的预定位置；记录在还原剂加入废气排放控制系统的时间点的压力降测量值；用正确作用的三通阀将压力降的所述测量值与对应于压力降的储存值进行比较；并且其特征在于，控制单元布置成如果所述测量值和储存值之间的差值大于第一预定值，则产生用于三通阀的故障代码。
因此，压力传感器也可以用于具有旁通管或其它平行管的废气排放控制系统中的三通阀的诊断。通过使用相同部件来用于多种诊断用途，诊断系统能够对整个废气排放控制系统更高效。在可选实施例中，一个相同再生将用于诊断三通阀和NOx减少催化剂。
在根据本发明的方法和装置的可选实施例中，根据本发明的三通阀和净化催化剂的诊断(见上述)组合在一个相同的废气排放控制系统中。这样的优点是三通阀的部分诊断可以在诊断净化催化剂的同时进行。在包括所述三通阀和净化催化剂的诊断的可选实施例中，包含在废气排放控制系统中的附加NOx减少催化剂以与上述方式相同的方式布置在旁通管上。这样，控制单元也能够布置成交替地使用每个所述NOx减少催化剂，与排气管的相关部分一起作为用于诊断净化催化剂或三通阀的旁通管。
在根据本发明的方法和装置的又一个可选实施例中，根据本发明的三通阀、净化催化剂和NOx减少催化剂的诊断(见上述)组合在一个相同的废气排放控制系统中。这样，获得了用于所有包括在废气排放控制系统中的部件和最重要的部件的相对完整的诊断系统。本发明的实施例包括平行布置的双NOx减少催化剂(如上所述)和根据本发明的所有诊断，即三通阀、净化催化剂和NOx减少催化剂的诊断。在本实施例中，由于各种类型诊断所需部件的配合，将获得最大可能的益处。另外，在本实施例中，可以通过最小数量的部件获得最大可能的效果，在废气排放控制系统中所有上述诊断都能够通过这些部件来进行。
根据本发明的实施例，三通阀的诊断能够在燃烧式发动机已经关闭预定小时数后(冷起动)进行。这是为了获得进行诊断的稳定状态条件，并有更可靠的诊断结果。
本发明的附加实施例由从属权利要求可知。
附图说明
图1、图6、图9和图11中的每个表示根据本发明的废气排放控制系统的两个不同优选实施例的示意性示例。
图2、图4、图8和图10表示图1、图6、图9、和图11中所示的各实施例的流程图。
图3和图7表示在根据本发明的不同实施例的催化剂中压力如何随时间变化的图。
图5表示根据本发明实施例的催化剂的两侧的压力降的百分数增加如何根据所注射的还原剂的量而变化。
图12表示至少用于图1、6、9和11中所示实施例的装置。
具体实施方式
图1表示本发明的优选实施例，其中，从燃烧式发动机1流出的燃气被吸入总体由2表示的废气排放控制系统中。发动机1是在过量氧气的情况下工作的发动机，例如活塞-气缸类型的柴油机，其中，来自发动机1的废气中的过量氧气用于在废气释放到大气中之前降低至少NOx的量。废气排放控制系统2布置成降低至少从发动机1排出的废气中的氮氧化物的量。废气排放控制系统2中的主要部件包括氧化催化剂5和NOx减少催化剂4。在所示实施例中，NOx催化剂4为LNA类型。发动机1的废气通过排气管7吸入依次经过呈氧化催化剂5形式的第一步骤(step)和呈NOx减少催化剂4形式的第二步骤。废气从NOx减少催化剂4通过端部管8放出至大气中。
发动机1的废气通常包括各种氮氧化物NOx，例如NO和NO2，还有烃HC、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、颗粒物和其它燃烧残余物。在第一步骤中的氧化催化剂5优选是涂覆有诸如铂或钯的贵金属。当正常作用时，氧化催化剂5将废气中的大部分NO氧化成NO2。在第一步骤中的反应由式1表示：
NO+1/2O2→NO2                          1)
然后，来自氧化催化剂5废气来到第二步骤，即NOx催化剂4。在所示实施例中，NOx催化剂4是LNA，布置成收集富氧状态下的NO2的NOx捕集器，该NOx催化剂4在添加了还原剂的情况下将捕获在NOx捕集器中的二氧化氮NO2还原成氮气N2和气态的水H2O。步骤2中的主要过程由式3表示：
3NO2+2H2C→3/2N2+2H2O+2CO2             3)
在所示实施例中，所述还原剂或加热剂优选由用于发动机1的燃料构成，并能够储存在车辆的单个油箱(未示出)中，以便在需要时通过布置在氧化催化剂5上游的注射器(未示出)注入排气管7中。注射器由控制单元11控制，该控制单元11还能够布置成控制发动机1的燃烧过程。在可选实施例中，还原剂能够通过布置在氧化催化剂5和NOx减少催化剂4之间的注射器注入。在又一可选实施例中，还原剂能够通过发动机1的普通燃料注射器(未示出)注入。在该实施例中，烃优选由车辆的普通燃料构成，并通过所谓的后注射来合适地注入，该后注射由控制单元11来监测和控制。
在所示实施例中，控制单元11以已知方式从布置成测量NOx减少催化剂两侧的压力降的压力传感器12接收信号。
根据本发明，根据一个实施例，NOx减少催化剂4的诊断能够根据图2中所示的流程图来进行。根据本发明，对控制单元11进行编程，以至少执行图2中所示的步骤。当控制单元11判断出从进行最近一次NOx再生后已经经过特定工作时期，并且预计相对稳定的发动机状态将在近期持续时，开始图2的S1中的诊断。在步骤2中，控制单元11通过压力传感器12来进行催化剂4两侧的压力降的测量。当催化剂4两侧的压力降的第一值p11已经被测量并储存在控制单元11中时，控制单元11开始在步骤S3中注射还原剂，目的是再生NOx催化剂4，从而释放氮气N2。烃的注射可以通过例如利用发动机1的普通燃料注射器(未示出)的后注射来进行，或者通过布置在至少在NOx催化剂4上游的排气管7上的注射器(未示出)来进行，。注射烃的量和注射时间将根据NOx催化剂4的工作状态和从进行最近一次NOx再生开始催化剂4一直工作的时间而进行预定和改变。注射烃的这种优化将更好地控制燃料消耗，同时保证良好的NOx再生。
在步骤S4中，控制单元11结束烃的注射。然后，控制单元11进行NOx催化剂4两侧的压力降的新测量，且在步骤S5中储存新的压力降的值P12。在步骤S6中，控制单元11计算测量值P11和P12之间的差值，然后将该差值与预定值k11比较。对于NOx催化剂的正常功能性，计算的差值相对较大，因为储存的NOx通过还原剂而减少，还原剂导致影响压力降的催化剂中的状态变化。图3表示了上述NOx催化剂4的压力降P在具有正常功能性的NOx催化剂的再生之前、过程中和之后怎样随时间t而变化。符号Δp表示在更低的值p11和更高的值p12之间的差值。时间tr表示NOx再生的时间长度。
然而，如果NOx催化剂的功能性降低，则差值将更小，或者在最差情况下几乎不能测量出该差值。NOx催化剂的功能性越差，测量值p12和p11之间的差值Δp将越小。如果差值Δp计算为小于某个预定值k11(极限值)，那么根据图1和图2的实施例，控制单元11布置成在步骤S7中判断NOx催化剂4不在令人满意地起作用，因此控制单元11在步骤S9中进行NOx催化剂4中的除去SOx。另一方面，如果控制单元11在S6中计算出差值大于预定值k11，则控制单元11在步骤S8中改为判断NOx催化剂正在令人满意地起作用，这意味着不需要进一步的措施来提高NOx催化剂的性能。在S10中，控制单元11结束根据图2中的实施例的循环。
将NOx催化剂的工作情况考虑进来时得到预定值k11。足够大的压力降增加Δp(如上所述)将以简单和可靠的方式表示NOx催化剂正在令人满意地起作用。
从步骤S2中的测量开始时直到(并包括)步骤S5中的测量结束时，发动机1的状态应当相对稳定，以便能获得良好的测量值。控制单元11能够布置成当发动机1在特定负载范围内工作时进行测量，这样，来自发动机1的废气流处于温度传感器12的测量范围之内，且催化剂4在它的工作温度范围之内。在优选实施例中，在已经进行了S2和S5中的测量之后，控制单元11能够有机会确定在测量进行时发动机1的状态是否已经变化。如果在进行测量的时间中发动机1的状态已经有较大变化，则控制单元11能够布置成拒绝测量结果(过滤)，并选择进行至少一个或多个与将来的NOx再生相关的、关于k11的计算差值的附加的新的测量和比较循环。多个完成的循环提供用于NOx催化剂的功能性诊断的更好的统计基础。控制单元11可以布置成这样，仅当废气流在两个压力降测量的时间点处于特定偏差范围内时或者当压力传感器12在两个压力降测量的时间点的信号关于测量的废气流被标准化时，才计算测量的压力降值之间的差值。
在可选实施例中，在步骤S6中，为了计算差值，控制单元11能够改为布置成计算在测量值p11和p12之间的比值。如果该比值比某个预定值k11更靠近值1，这能够是催化剂功能性降低的指示。
图4表示包含附加步骤的本发明又一可选实施例，控制单元11能够布置成如果根据图2中的S7发现催化剂的功能性并不令人满意，则执行该附加步骤。在该实施例中，在步骤S7中进行判断和根据S9除去SOx之后，控制单元11布置成在步骤S21中进行新的压力降测量，并储存值p22。然后，控制单元11进行p22和前面记录的p11之间的差值的新的计算，随后在步骤S22中将该新的差值与储存的极限值k11进行比较。如果新计算的差值小于k11，则控制单元11在步骤S24中产生故障代码。如果差值大于k11，则控制单元11在步骤S23中指示催化剂正在令人满意地起作用。当控制单元11已经处理了步骤S23或S24时，程序在步骤S25中结束。
进行令人满意的NOx再生所需的还原剂的量随着NOx催化剂的老化而变化。图5表示利用一定量的注射还原剂Vx获得的压力降的百分数增加(％Δp)。上部的曲线A表示稳定的NOx催化剂(LNA)，而下部的曲线B表示相应的老化NOx催化剂。包围的区域C和D是对于各催化剂状态(A和B)还原剂的量减到最少且同时仍然获得几乎完全的NOx再生的区域。在本发明的可选实施例中，控制单元11能够布置成将最近计算的压力降增加Δp与储存的压力降增加的理想值相比较。最近计算的压力降增加值和理想值都能够根据任意一个上述实施例获得。不过理想值在更早的时间点产生。如果最近计算的压力降增加Δp和所述理想值之间的偏差大于某个预定偏差，则控制单元11在下一次NOx再生之前通过改变注射还原剂的量来选择新的理想值，这样，压力降的预计增加在注射还原剂的量的最佳使用范围内，例如，代表多个可能的催化剂老化状态中的两个(A和B)的范围C和D。这样，对控制单元11用对于各NOx催化剂状态(例如图5中的A和B)几乎完全NOx再生所需的还原剂的量的值来进行预编程。这样，对于催化剂的不同老化，能够利用最少的还原剂消耗量来获得几乎完全NOx再生。控制单元11还布置成如果在比较过程中(根据上面所述)所述理想值小于上述值k11，则进行除去SOx。此外，根据本发明又一实施例，在该情形下，控制单元11能够布置成在NOx催化剂的功能性仍然降低的情况下，根据前述的图4中的实施例产生故障代码。
在图5中，附加区域E被包围。该包围区域E表示了能够获得最大压力降增加时还原剂的量。测量和记录的最大压力降增加能够与为它储存的值进行比较。最大压力降增加的值能够形成用于调节正常NOx再生所用的还原剂的量的基础，即例如图5中的示例C和D的值。因此，根据C和D的还原剂的量可以是所述最大压力降增加所需的还原剂的量的某个预定百分数。
在图6所示的本发明又一优选实施例中，旁通管70布置在废气系统62中，这使得废气流可以越过NOx催化剂64。另外，在排气管分支的位置提供有三通阀69，用于引导废气流到主管67或到旁通管70，图6的实施例和图1的实施例之间的设计区别仅在于三通阀69和旁通管70。
根据图6的实施例，控制单元611还能布置成执行图2和4中所示和上面所述的方法步骤(NOx催化剂的诊断)。除了上述方法步骤之外，根据图6的装置，控制单元611还能够布置成利用压力传感器612来执行三通阀69的功能性测试。控制单元611布置成在进行NOx再生时测量和记录压力，并将该测量值与储存的预定基准值相比较。为了能够进行正确的压力测量，三通阀必须设置在预计通道旁通管的入口将打开的位置处。图7表示在进行NOx再生的时间(tr)中的压力水平的示例。测量压力p61代表压力传感器在三通阀69正确起作用时记录的压力，也就是，小部分的废气流通过主管67，更大部分的废气流通过旁通管70。测量压力p62代表当认为三通阀的功能降低时的压力水平，也就是，三通阀69并不完全对旁通管打开，因此与所期望的相比，更小部分的废气流通过旁通管70。因此，当进行NOx再生时，NOx减少催化剂64两侧的压力降更高，因为三通阀69的功能性降低。两个压力p62和p61之间的差值在图7中表示为Δpbypass。根据本发明，控制单元611布置成结合NOx再生的进行执行图8的步骤。在步骤S80中开始三通阀69的诊断。在步骤S88中，控制单元611确保通向旁通管的入口是打开的。在步骤S81中，控制单元611记录还原剂注射开始和因此NOx再生已经开始。根据步骤S82，这引发对NOx催化剂两侧的压力降的测量，且对在进行NOx再生的时间中的压力降的平均值p62进行记录和储存。根据步骤S83，通过停止还原剂注射的信号来确定NOx再生结束。在步骤S84中，控制单元611计算测量的压力降p62和通常适于该废气排放控制系统的压力降p61(也就是当三通阀69具有完全的功能性时)之间的差值。预定基准值p61通过在进行NOx再生的时间和在废气排放控制系统62中的所有部件(包括三通阀69)都完全起作用的状态下测量NOx催化剂64两侧的压力而获得。如果控制单元611在步骤S84中发现在p62和p61之间的差值小于某个预定值k81时，那么控制单元在步骤S86中指示三通阀69具有充分的功能性。另一方面，如果p62和p61之间的差值大于值k81时，那么控制单元611在步骤S85中指示三通阀69并不如它应当的那样在起作用。当控制单元记录到比p61更低的值时，这表明三通阀69关闭主管太多。该故障将以与上述方式类似的方式来处理。p62和p61之间的差值处理为不能大于预定值k81绝对值。
为了核查三通阀69能够完全关闭旁通管70，这将在废气系统具有预定状态时进行，例如在冷起动时(在静止预定数量的小时后，即燃烧式发动机已经关闭了三个小时)。然后，控制单元611记录压力降，并以与上述方式类似的方式来将该记录值与基准值(p61)作比较。
为了核查三通阀69能够完全关闭主管67，控制单元611请求打开旁通管70和完全关闭主管67，记录压力降并以与上述方法类似的方式来将该记录值与基准值作比较。
在本发明的实施例中，三通阀的诊断和NOx减少催化剂的诊断可以结合一个相同的NOx再生来进行(例如见图7)。因此，根据本发明的又一实施例，所述诊断能够结合两个不同的NOx再生来进行。
根据本发明的实施例，控制单元611能够布置成通过向车辆驾驶员发送信息来指示三通阀中的故障。这能够以已知的方式通过车辆驾驶室中的视觉、声音或其它通信方式来进行。
图9表示图6的实施例，但是净化催化剂191布置在旁通管190和主管97重新连接的点的下游。此外，图9的实施例与图6的实施例的区别在于，温度传感器192紧邻净化催化剂191的下游布置，从它输出的信号能够由控制单元911接收。在图9的实施例中，用于注射还原剂的注射器93在三通阀99和NOx减少催化剂94之间布置在排气管97中。
根据图9的实施例，控制单元911还能够布置成执行图2和4中所示和上面所述的方法步骤(NOx催化剂的诊断)。除了控制除去SOx功能性的方法步骤(NOx催化剂的诊断)之外，根据图9的装置，控制单元911还能够布置成通过进行图8的诊断，利用压力传感器912进行三通阀99的功能性的测试。此外，根据本发明，控制单元911能够布置成进行净化催化剂191的诊断。这在图10的流程图和方法步骤中更详细地示出。当控制单元911决定进行净化催化剂191的诊断时，在下一个NOx催化剂再生后开始图10的步骤S100中的控制顺序。在步骤S101中，控制单元911将三通阀99设置成使得一部分废气流通过将要进行再生的NOx减少催化剂94，而其余的废气流通过旁通管190越过NOx催化剂94。在步骤S102中，通过由注射器93注射还原剂来开始NOx再生。对于本发明的该实施例，控制单元911选择与图5中的区域E相对应量的还原剂。因此，比废气中的氧的量更大量的还原剂被注射，并吸收在NOx催化剂94中。与令人满意的NOx再生实际所需的量相比，还原剂的量更大。然后，过多的还原剂在NOx催化剂94的下游产生富油废气，该富油废气和参与NOx再生的气流混合时形成具有过多氧气的气体。该气体被吸入净化催化剂191中，它在该净化催化剂191中燃烧，净化催化剂191中的燃烧利用完全起作用的净化催化剂产生一定温度升高。在步骤S103中结束还原剂的注射之后，控制单元811在步骤S104中记录温度升高ΔT。温度升高ΔT的记录以已知方式利用温度传感器92来进行。根据本发明的该实施例，控制单元911布置成具有温度升高的储存预定极限值ΔTmin，该极限值表示对正确起作用的净化催化剂的最小温度升高。因此，如果控制单元811记录的ΔT小于ΔTmin时，这能够指示净化催化剂不在正确地起作用。另一方面，如果控制单元911记录的ΔT大于ΔTmin时，这能够指示净化催化剂正在令人满意地起作用。在步骤S105中，控制单元911将记录的温度升高ΔT与预定ΔTmin作比较。如果控制单元911在步骤S105中发现温度升高ΔT大于预定值ΔTmin，则控制单元911在步骤S106中指示净化催化剂191的功能性令人满意。另一方面，如果控制单元911发现温度升高ΔT小于预定值ΔTmin时，则控制单元911在步骤S107中指示净化催化剂191不在如它应当的那样起作用。当控制单元911已经处理了步骤S106或S017时，程序在步骤S108中结束。
图11表示图9的实施例的一个可选实施例。图11的实施例具有两倍数量的NOx催化剂(84a和84b)、压力传感器(812a和812b)、注射器(83a和83b)以及排气管部件(87a和87b)。因此，图9的实施例中的旁通管190已经除去，并由排气管87b、NOx催化剂84b和注射器83b代替。在其它方面，图11的废气排放控制系统82与图9的实施例中一样。因此，根据图11的本发明实施例，控制单元811还能够布置成执行根据图9的实施例的方法步骤(NOx催化剂的诊断)，该方法步骤在图2和4中示出并上面描述。除了控制除去SOx功能性的方法步骤(NOx催化剂的诊断)之外，根据图11的装置，控制单元811还能够布置成通过进行图8的诊断，利用压力传感器812a或812b来进行三通阀89功能性的测试。此外，根据本发明，图11中的控制单元811能够布置成根据图10中所述的方法步骤来进行净化催化剂91的诊断。图11中的控制单元811然后布置成进行NOx催化剂84a和84b中的一个的再生。这样，没有再生的另一个NOx催化剂和它的排气管(87a或87b)以与图9的实施例中所示的方式相对应的方式用作旁通管。
在图11所示的本发明实施例的又一实施例中，净化催化剂91与温度传感器92一起被除去。因此，根据该实施例，除了别的以外，废气排放控制系统包括两个平行的NOx催化剂。根据该实施例，在没有净化催化剂的情况下，控制单元能够布置成根据图9的实施例执行图2和4中所示和上面所述的方法步骤(NOx催化剂的诊断)。除了控制除去SOx功能性的方法步骤(NOx催化剂的诊断)之外，与图11的实施例的方式相似，控制单元还能够布置成利用压力传感器，通过根据图8进行诊断而进行三通阀的功能性的测试。所述诊断能够在同一个NOx再生中进行。
在包含三通阀的所有上述实施例中(见图6、图9和图11以及没有净化催化剂和具有两个NOx减少催化剂的上述实施例)，根据本发明的附加实施例，控制单元能够布置成仅执行图8的方法步骤，也就是仅执行三通阀功能性的测试。在该实施例的仅测试三通阀的功能性的的发展形式中，控制单元还能够布置成进行净化催化剂的测试(对于装配有净化催化剂的实施例，即根据例如图9和图11的装置)。
在具有双NOx减少催化剂的所有上述实施例中，具有根据本发明的诊断的再生当然能够在包含于废气排放控制系统中的两个NOx减少催化剂之间交替进行。
图12表示本发明实施例的装置500，该装置500包括非易失存储器520、处理器510以及读写存储器560。存储器520具有第一存储器模块530，用于控制装置500的计算机程序储存储在该第一储存器模块530中。存储器模块530中的用于控制装置500的计算机程序能够是操作系统。
装置500例如可以包含在控制单元中，例如控制单元11、611或811(根据图9和图11)。数据处理单元510能够包括例如微型计算机。
存储器520还有第二存储器模块540，用于根据本发明的废气排放控制系统的诊断的程序储存在该第二储存器模块540中。在可选实施例中，用于废气排放控制系统的诊断的程序储存在单独的非易失数据储存介质550上，例如CD或可拆卸半导体存储器。程序能够以可执行形式或以压缩状态来储存。
当在下文中说明数据处理单元510执行特定功能时，应当知道，数据处理单元510执行储存在存储器540中的程序的特定部分或者储存在非易失记录介质550上的程序的特定部分。
数据处理单元510布置成通过数据总线514与存储器550相通。数据处理单元510还布置成通过数据总线512与存储器520相通。此外，数据处理单元510布置成通过数据总线511与存储器560相通。数据处理单元510还布置成通过数据总线515与数据口590相通。
本发明方法能够由数据处理单元510来通过执行储存在存储器540中的程序或储存在非易失记录介质550上的程序来执行。
在所有上述实施例中，根据本发明的附加实施例，颗粒过滤器单元能够布置在废气系统中。它能够布置在NOx减少单元的上游或下游，或者在适当的实施例中布置在旁通管的上游或下游。
在本发明的可选实施例中，当颗粒过滤器单元布置在NOx减少催化剂的上游时，氧化催化剂能够与所述颗粒过滤器单元形成一体。颗粒过滤器单元的一部分或全部能够涂覆有催化活性材料，该催化活性材料将NO氧化成NO2。
在本发明的又一可选实施例中，烃的注射能够同时通过发动机注射器和通过布置在废气排放控制系统上的一个或多个注射器进行。不过，这并不适用于图9和图11的实施例，其中，根据本发明，只使用布置在三通阀和排气管上的NOx减少催化剂之间的注射器，因为根据本发明还必须进行净化催化剂的诊断。
在本发明的又一可选实施例中，氧化催化剂能够直接连接在NOx减少催化剂(4、64、84、94、84a、84b)前面，因此能够是进行两端的压力降测量的系统的一部分。
根据本发明的处理三通阀的功能性测试的诊断并不取决于NOx减少催化剂的类型。
注入废气排放控制系统的烃优选是车辆的燃料，它能够是柴油、汽油、二甲醚(DME)、甲烷(CNG)等，但是当注射器在排气管上时，它也能够是来自单独油箱的烃，该烃并不用于车辆的推进。
所述净化催化剂91能够包括氧化催化剂，该氧化催化剂使得排放残余物(主要为HC和CO的形式)氧化(燃烧)。根据废气排放控制系统的其余部分，该单元能够具有不同的设计。
NOx催化剂4、64、84、84a和84b能够涂覆有催化层，该催化层的目的是将来自步骤2的任何剩余NO氧化成NO2，该NO2然后能够吸收在NOx催化剂中。
在根据图1的实施例中，在可选实施例中，通过使颗粒过滤器的壁涂覆有合适的催化层，NOx催化剂的功能能够集成在颗粒过滤器中(4路催化剂)。
在另外的可选实施例中，氧化催化剂并不包含在废气排放控制系统的任何上述实施例中。因此，根据本发明的诊断也用于没有氧化催化剂的废气排放控制系统。
不认为本发明限于上述实施例，在下面权利要求的范围内可以有大量另外的变体和修改。

Claims (19)

1.一种在车辆上工作过程中执行的方法，该方法用于对布置在具有燃烧式发动机(1、61、81、91)的车辆中的废气排放控制系统(2、62、82、92)的至少一部分进行诊断，该燃烧式发动机在工作过程中排出废气到所述废气排放控制系统，该废气排放控制系统包括能够再生的至少一个NOx减少催化剂(4、64、94、84a、84b)，且对于至少预定的时间间隔，预定量的还原剂在至少该NOx减少催化剂的上游添加到废气排放控制系统，用于使NOx减少催化剂再生，并测量NOx减少催化剂两侧的压力降，该方法的特征在于以下步骤：
-对还原剂添加到废气排放控制系统(2、62、82、92)之前的紧邻时间点的压力降的第一测量值(p11)进行第一测量(S2)和记录；
-对在再生完成后的时间点的压力降的第二测量值(p12)进行第二测量(S5)和记录；
-对所述第一和第二值之间进行比较(S6)，如果第一测量值和第二测量值之间的压力降的增加小于第一预定值(k11)，则进行除去SOx。
2.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，旁通管(70、190、87a、87b)布置成当需要时使废气越过所述NOx减少催化剂(94、84a、84b)，并且三通阀(89、99)布置成引导废气的全部或一部分通过所述NOx减少催化剂或通过所述旁通管，且净化催化剂(191、91)布置在NOx减少催化剂和旁通管的下游，其特征在于以下步骤：
-将三通阀设置在预定位置(S101)，在该位置处，废气流的一部分导入通过NOx减少催化剂，并且废气流的其余部分通过旁通管来经过NOx减少催化剂；
-与令人满意的NOx再生所需的还原剂相比，注入更大量的还原剂(S102、S103)；
-对净化催化剂中的温度升高(ΔT)进行测量和记录(S104)；
-对所述测量的温度升高(ΔT)和净化催化剂中的最小可接受温度升高的储存基准值(ΔTmin)进行比较(S105)，如果测量的温度升高(ΔT)小于最小温度升高的所述基准值(ΔTmin)，则产生故障代码。
3.根据前一项权利要求所述的诊断方法，其中，包含在废气排放控制系统中的附加NOx减少催化剂布置在旁通管上，其特征在于，交替地使用每个所述NOx减少催化剂，与排气管的相关部分一起作为用于诊断净化催化剂的旁通管。
4.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，根据第三测量值(p22)和NOx减少催化剂两侧的压力降的所述第一测量值(p11)之间的差值记录至少第二压力降增加，并且仅当所述第二压力降增加也小于所述第一预定值(k11)时才产生故障代码。
5.根据前述权利要求中任一项所述的诊断方法，其特征在于，记录NOx减少催化剂的老化程度，并与使得NOx减少催化剂获得令人满意的NOx再生所需的还原剂的相应最小量的储存值进行比较，并且根据与NOx减少催化剂的老化相对应的所述储存值来选择注入还原剂的量。
6.一种在车辆上工作过程中执行的方法，该方法用于对布置在具有燃烧式发动机的车辆中的废气排放控制系统的至少一部分进行诊断，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出至废气排放控制系统，该废气排放控制系统包括：至少一个NOx减少催化剂，该NOx减少催化剂能够再生；旁通管(70、90、87a、87b)，该旁通管布置成当需要时使废气越过所述NOx减少催化剂；以及三通阀，该三通阀布置成引导废气的全部或一部分通过所述NOx减少催化剂或通过所述旁通管，且对于至少预定的时间间隔，预定量的还原剂在至少该NOx减少催化剂的上游添加到废气排放控制系统，用于使NOx减少催化剂再生，并测量NOx减少催化剂两侧的压力降，该方法的特征在于以下步骤：
-根据用于控制三通阀的控制信号将三通阀设置在期望的预定位置；
-对还原剂添加到废气排放控制系统(62、82、112)的时间点(Tr)的压力降测量值(p62)进行测量(S82)和记录；
-对压力降的所述测量值(p62)和对应于正确起作用的三通阀的压力降的储存值(p61)进行比较(S84)，并且如果所述测量值(p62)和储存值(p61)之间的差值大于第一预定值(k81)，则产生用于三通阀的故障代码。
7.根据前一项权利要求所述的诊断方法，其中，净化催化剂布置在NOx减少催化剂和旁通管的下游，其特征在于以下步骤：
-将三通阀设置到预定位置(S101)，在该位置处，废气流的一部分导入通过NOx减少催化剂，且废气流的其余部分通过旁通管越过NOx减少催化剂；
-与令人满意的NOx再生所需的还原剂相比，注入更大量的还原剂(S102、S103)；
-对净化催化剂中的温度升高(ΔT)进行测量和记录(S104)；
-对所述测量的温度升高(ΔT)和净化催化剂中的最小可接受温度升高的储存基准值(ΔTmin)进行比较(S105)，如果测量的温度升高(ΔT)小于最小温度升高的所述基准值(ΔTmin)，则产生故障代码。
8.根据前面两项权利要求中任一项所述的诊断方法，其中，附加NOx减少催化剂布置在旁通管上，其特征在于，交替地使用每个NOx减少催化剂，与排气管的相关部分一起作为用于所述净化催化剂诊断或所述三通阀诊断的旁通管。
9.根据前面三项权利要求中任一项所述的诊断方法，其特征在于，三通阀的诊断在燃烧式发动机已经关闭了预定数量的小时后进行。
10.根据权利要求1和6所述的诊断方法，其特征在于，在所述权利要求中所述的方法步骤在同一个NOx再生过程中执行。
11.根据前一项权利要求和权利要求2所述的诊断方法，其特征在于，至少在权利要求2中所述的方法步骤在单独的再生过程中执行。
12.一种包括燃烧式发动机(1、61、81、91)的发动机驱动的车辆，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出至废气排放控制系统(2、62、82、92)，该废气排放控制系统包括：至少一个NOx减少催化剂(4、64、94、84a、84b)，该NOx减少催化剂能够再生；注射装置(93、83a、83b)，用于至少在NOx减少催化剂的上游将还原剂注入废气排放控制系统中；压力传感器(12、612、812、812a、812b)，用于测量NOx减少催化剂两侧的压力；控制单元(11、611、811、911)，用于记录来自压力传感器的信号并用于控制至少该注射装置，其特征在于控制单元布置成：通过压力传感器来记录即将注入还原剂之前的时间点的压力降的第一测量值(p11)以及在注入结束后的时间点的压力降的第二测量值(p12)；并且，控制单元布置成进行所述第一值和第二值之间的比较(S6)；并且，如果第一测量值和第二测量值之间的压力降增加小于第一预定值(k11)，则控制单元进行除去SOx。
13.根据前一项权利要求所述的发动机驱动的车辆，其中，旁通管(70、190、87a、87b)布置成当需要时使废气越过所述NOx减少催化剂(94、84a、84b)，并且三通阀(89、99)布置成引导废气的全部或一部分通过所述NOx减少催化剂或通过所述旁通管，并且净化催化剂(191、91)布置在NOx减少催化剂和旁通管的下游，其特征在于控制单元布置成：将三通阀设置在预定位置(S101)，在该位置处，废气流的一部分通过NOx减少催化剂，并且废气流的其余部分通过旁通管越过NOx减少催化剂；与令人满意的NOx再生所需的还原剂相比，注入更大量的还原剂(S102、S103)；通过用于测量净化催化剂中温度的温度传感器(82、92)来记录净化催化剂中的温度升高(ΔT)(S104)；将测量的温度升高(ΔT)与净化催化剂中的最小可接受温度升高的储存基准值(ΔTmin)进行比较(S105)  以及，控制单元布置成如果测量的温度升高(ΔT)小于最小可接受温度升高的所述基准值(ΔTmin)，则产生故障代码(S107)。
14.根据前一个权利要求所述的发动机驱动的车辆，其中，包含在废气排放控制系统中的附加NOx减少催化剂布置在旁通管上，其特征在于，控制单元布置成交替地使用每个所述NOx减少催化剂，与排气管的相关部分一起作为用于诊断净化催化剂的旁通管。
15.一种包括燃烧式发动机(61)的发动机驱动的车辆，该燃烧式发动机在工作过程中将废气排出至废气排放控制系统(62)，该废气排放控制系统包括：至少一个NOx减少催化剂(64)，该NOx减少催化剂能够再生；旁通管(70)，该旁通管布置成当需要时获取使废气越过所述NOx减少催化剂；三通阀(69)，该三通阀布置成引导废气的全部或一部分通过所述NOx减少催化剂或通过所述旁通管；注射装置，用于将还原剂注入废气排放控制系统中，该注射装置布置在NOx减少催化剂的上游和三通阀的下游；压力传感器(612)，用于测量NOx减少催化剂两侧的压力；控制单元(611)，用于记录来自压力传感器的信号并用于控制至少该注射装置，其特征在于控制单元布置成：根据用于控制三通阀的控制信号来将三通阀设置在预定位置；记录在还原剂添加到废气排放控制系统(62)的时间点(tr)的压力降测量值(p62)；将压力降的所述测量值(p62)与对应于正确起作用的三通阀的压力降的储存值(p61)进行比较；并且，如果所述测量值(p62)和储存值(p61)之间的差值大于第一预定值(k81)，则产生用于三通阀的故障代码。
16.根据前一项权利要求所述的发动机驱动的车辆，其中，净化催化剂(191、91)布置在NOx减少催化剂和旁通管的下游，其特征在于控制单元布置成：将三通阀设置在预定位置(S101)，在该位置处，废气流的一部分通过NOx减少催化剂，并且废气流的其余部分通过旁通管越过NOx减少催化剂；与令人满意的NOx再生所需的还原剂相比，注入更大量的还原剂(S102、S103)；通过温度传感器(82、92)来记录净化催化剂中的温度升高(ΔT)(S104)；将测量的温度升高(ΔT)与净化催化剂中的最小可接受温度升高的储存基准值(ΔTmin)进行比较(S105)；以及，如果测量的温度升高(ΔT)小于最小温度升高的所述基准值(ΔTmin)，则产生故障代码。
17.根据前面两个权利要求中任一项所述的发动机驱动的车辆，其中，附加NOx减少催化剂布置在旁通管上，其特征在于，控制单元布置成交替地使用每个NOx减少催化剂，与排气管的相关部分一起作为用于所述净化催化剂诊断或所述三通阀诊断的旁通管。
18.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括储存在介质上的程序代码，当所述计算机程序由计算机执行时，该程序代码能够由计算机读取，用于执行权利要求1或6所述的方法步骤。
19.一种计算机程序产品，该计算机程序产品能够直接加载到计算机中的内部存储器中，该计算机程序产品包括计算机程序，用于当计算机程序产品上的所述计算机程序由计算机执行时，执行如权利要求1或6所述的方法步骤。
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