CN104653262B - 内燃机中的机载催化剂健康监测和控制系统适应 - Google Patents

内燃机中的机载催化剂健康监测和控制系统适应 Download PDF

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Abstract

本发明涉及内燃机中的机载催化剂健康监测和控制系统，具体地，涉及一种催化剂劣化检测系统，包括：催化转化器前气体传感器、催化转化器后气体传感器、与所述催化转化前气体传感器和所述催化转化器后传感器通信的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：通过比较所述催化转化器前气体传感器的催化转化器前气体水平与所述催化转化器后气体传感器的催化转化器后气体水平之间的差来估计催化剂气体储存水平；将估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较；以及响应于所述基线催化剂气体储存水平超过估计的气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。

Description

内燃机中的机载催化剂健康监测和控制系统适应
技术领域
本说明书公开的主题总体上涉及内燃机(combustion engine)催化剂。更确切地，本说明书提供的公开内容涉及内燃机催化剂劣化的检测。
背景技术
在内燃机中，催化剂老化和劣化是严重的问题。这种劣化可导致发动机不符合排放要求。常规催化剂维护包括在一段给定时间之后对催化剂或催化转化器进行周期性更换。在催化剂可能剩余使用寿命的情况下，周期性更换可能是成本高且浪费的。
已经尝试监测催化剂劣化以便确定催化剂何时不再有用。监测内燃机催化剂劣化的此类常规尝试严格地基于比较来自上游和下游氧传感器如含氧传感器的信号之间的时间延迟。
发明内容
本发明各种实施例包括适用于监测催化剂劣化的系统。一些实施例包括一种催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统包括：催化转化器前气体传感器、催化转化器后气体传感器、与所述催化转化前气体传感器和所述催化转化器后传感器通信的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：通过比较催化转化器前气体传感器的催化转化器前气体水平与催化转化器后气体传感器的催化转化器后气体水平之间的差来估计催化剂气体储存水平；将估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较；以及响应于基线催化剂气体储存水平超过估计的气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
本发明的第一方面提供一种催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统包括：催化转化器前气体传感器；催化转化器后气体传感器；与所述催化转化前气体传感器和所述催化转化器后传感器通信的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：通过比较催化转化器前气体传感器的催化转化器前气体水平与催化转化器后气体传感器的催化转化器后气体水平之间的差来估计催化剂气体储存水平；将估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较；以及响应于基线催化剂气体储存水平超过估计的气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
本发明的第二方面提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：在计算机可读存储介质中实现的程序代码，所述程序代码在由至少一个计算装置执行时，引起所述至少一个计算装置通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：通过比较催化转化器前气体水平与催化转化器后气体水平之间的差来估计催化剂气体储存水平；通过将估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较来确定催化剂劣化水平；以及响应于基线催化剂气体储存水平超过估计的气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
本发明的第三方面提供一种催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统包括：用于定位在内燃机的排气通道内的催化转换器；在排气通道内设置在催化转化器上游的催化转化器前气体传感器；在排气通道内设置在催化转化器下游的催化转化器后气体传感器；与催化转化器前气体传感器和催化转化器后传感器通信连接的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：通过比较催化转化器前气体传感器的催化转化器前气体水平与催化转化器后气体传感器的催化转化器后气体水平之间的差来估计催化剂气体储存水平；将估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较；以及响应于基线催化剂气体储存水平超过估计的气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
附图说明
从以下结合附图对本发明各方面进行的详细描述将更容易理解本发明的这些和其他特征，附图描绘了本发明的各种实施例，其中：
图1示出根据本发明的各个实施例的系统的示意图。
图2示出图解根据本发明各个实施例的方法的流程图。
图3示出包括根据本发明各个实施例的系统的环境。
应注意，本发明的附图不必按比例绘制。附图旨在仅仅描绘本发明的典型方面，并且因此不应视为限制本发明的范围。应理解，如参照彼此所描述，附图间类似编号的元件可能实质类似。此外，在参照图1至图3所示并描述的实施例中，类似编号可表示类似元件。为了清晰起见，已经省略对这些元件的多余解释。最后，应理解，图1至图3的部件以及它们的随附说明可应用于本说明书所描述的任何实施例。
具体实施方式
本说明书公开的主题总体上涉及内燃机催化剂。更确切地，本说明书提供的公开内容涉及内燃机催化剂劣化的检测。
如上所述，监测内燃机催化剂劣化的常规尝试严格地基于比较上游和下游含氧传感器(氧传感器)的信号之间的时间延迟。区别于常规尝试，本说明书中描述的实施例通过分析催化转化器前传感器和催化转化器后传感器的气体水平来估计催化剂劣化。一种常规方法用于基于传感器的电压输出来诊断催化活性。催化转化器前或催化转化器后氧或含氧传感器(oxygen or lambda sensor)信号的电压变化的时间差越大，催化活性(catalystactivity)就越大。时间差较短表明催化剂失活。
由于更换和维护用于内燃机的催化剂是高成本且耗时的，因此本发明的实施例允许监测催化剂劣化和空燃比(air fuel ratios,A/F)的改变，以便在检测到劣化之后使用催化剂而不是在给定量的时间之后更换催化剂。
转向图1，示出图解根据本发明各方面的系统的示意图。系统100包括用于定位在内燃机的排气通道内的催化转化器110。催化转化器110可以是三元催化剂(three-waycatalyst，TWC)催化转化器或二元催化转化器。二元催化转化器可在使用基于选择性催化还原(SCR)催化剂的催化转化器中使用(例如，用于比较氨(NH3)储存状况而不是氧储存量)。
系统100包括催化转化器100，所述催化转化器100又包括催化剂110A。系统100进一步包括催化转化器前气体传感器120和催化转化器后气体传感器130。根据本发明各方面，此类传感器可包括氧传感器、氮氧化物(NOx)传感器或两者，并且催化转化器后气体传感器可包括NH3传感器。催化转化器前气体传感器120可在内燃机的排气流内设置在催化转化器110的上游。排气流的方向由图1中的箭头指定(内燃机未示出)。催化转化器后气体传感器130可设置在排气流内并且在催化转化器110的下游。
系统100进一步包括与催化转化器前气体传感器120和催化转化器后气体传感器130通信连接的至少一个计算装置140。至少一个计算装置140可被配置成通过本说明书所描述的方法来监测催化剂劣化。系统100可包括发动机控制单元(ECU)150，在本说明书中在以下描述发动机控制单元150的功能。在系统100包括TWC系统的实施例中，系统100可包括基于模型的空燃比(A/F)控制系统160，并且在系统100包括SCR催化转化器系统的实施例中，系统100可包括基于模型的尿素(Urea)喷射控制系统170。当尿素喷射控制系统检测到催化剂劣化时，所述系统可调节尿素的流速，这类似于A/F控制系统在所述系统检测到TWC劣化时调节A/F比的方式。
图2示出图解根据本发明的各个实施例的方法的流程图。图2示出可由被配置成监测催化剂劣化的至少一个计算装置140执行的过程。此类过程包括过程P110，所述过程P110包括通过比较催化转化器前气体水平与催化转化器后气体水平之间的差来估计催化剂气体储存水平。催化转化器前气体水平可由催化转化器前气体传感器120检测、并且通过信号从催化转化器前气体传感器120发送，而催化转化器后气体水平可由催化转化器后气体传感器130检测、并且通过信号从催化转化器后气体传感器130发送。所感测的气体可包括氧、氮氧化物(NOx)和/或氨(NH3)。
在气体为氧的情况下，可使用含氧传感器。含氧传感器(Lambda sensors)基于排气中未燃烧氧的量与外部空气中氧的量相比较来产生变化的电压。差越大，输出电压就越大。催化剂氧储存水平可基于催化转化器前气体传感器120与催化转化器后气体传感器130的电压输出之间的差来估计。可用于检测气体水平的其他传感器包括基于二极管激光器的传感器。在检测到的气体包含氮氧化物(NOx，可包括NO或NO2)的情况下，可分析对基于SCR系统中NOx传感器信号的氨储存估计值、而不是对基于氧传感器信号的氧储存估计值进行的估计。SCR系统通常优先于NOx还原催化剂将尿素喷射到排气流中。一分子的尿素在尿素热解和水解后形成两分子的氨。氨随后与NOx在排气中反应以形成氮和水。然而，如果尿素控制不精确，则这可能导致较高的NH3下降和/或较少的NOx转化。通常，需要SCR入口和SCR出口处的NOx或NH3传感器测量值来估计SCR催化剂中的NH3储存量。在一些情况下，例如，在具有DOC(柴油机氧化催化剂)-SCR或DOC-DPF(柴油机微粒过滤器)-SCR系统时，将NOx传感器放在发动机出口处、并且使用DOC和DPF的数学模型来基于发动机出口NOx传感器读数来估计SCR进口处的单独的NO浓度和NO2浓度。在此类情况下，发动机出口处的NOx传感器和SCR出口处的NOx传感器通常用于估计SCR催化剂中的NH3储存量。
过程P120包括通过将估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较来确定催化剂劣化水平。基线催化剂气体储存水平可以是新鲜的、新未使用的或稍微使用的催化剂的气体储存水平。此外，基线催化剂气体储存水平可以是未老化(degreened)催化剂的气体储存水平。“未老化”是指催化剂老化相当短的时间。可实时执行此类比较。
过程P130包括响应于基线催化剂气体储存水平超过估计的气体储存水平一定阈值差来确定催化剂已劣化。在基线气体储存水平与估计的催化剂气体储存水平之间存在百分之十(或更大)的差的情况下，所述阈值差可被超过。所述阈值差可高于或低于百分之十，例如，百分之五或百分之十五。此外，所述阈值差可以是给定百分比加上或减去标准误差，例如，百分之一或百分之二。如果超过阈值差，则可由至少一个计算装置检测到故障并且可向图3中示出的界面(例如，输入/输出部件界面208)发送故障警报。所述界面可向人类操作员或系统提供音频信号或视觉信号，以便关于故障警告操作员或系统。可替代地，所述故障警报可简单地存储在存储器中供以后检索或分析。是否超过劣化阈值差可使用决策算法来确定。决策算法可以是统计的或随机的。例如，贝叶斯决策理论(Bayesian decisiontheory)可用于做出事实上催化剂是否老化的判定。
如果没有检测到故障，或如果在过程P130后没有检测到催化剂劣化，则过程P110至P120可循环重复。过程P110可连续地或在多个时间间隔后执行。在催化剂劣化水平超过阈值差的情况下，可向界面如输入/输出部件208发送信号以便警告用户应该更换催化剂。
图2进一步示出可在过程P110-P130之后响应于确定催化剂已劣化来执行的任选过程P140。过程P140包括响应于催化剂已劣化的判定向控制单元提供调节空燃比的指令。所述指令可基于计算，以便确定适当的空燃比(A/F)校正。控制单元可以是发动机控制单元(ECU)。调节空燃比可通过应用校正项来完成，所述校正项解决由于催化剂老化或中毒而造成的催化剂位点损失。通常，在吸入到发动机中的空气体积与燃烧喷射到发动机中的燃料理论上所需的空气体积相当时，空燃比被认为是理想的。ECU 150可控制A/F，以使得空气和燃料以理想比例被引入至发动机(或单独地被引入至每个汽缸)。虽然可响应于劣化水平超过阈值差来执行催化剂的更换，但这种更换可能不是立即可行的、并且可能需要使使用催化剂的发动机在这种更换之前保持处于操作中。在这种情况下，过程P140的A/F校正可以是可用的。
根据本发明的实施例，所述系统可以是用于TWC的三元催化转化器(TWC)系统。根据这样一些实施例，催化转化器前气体传感器可包括氧传感器，并且催化转化器后气体传感器包括氧传感器；并且催化转化器前气体水平包括催化转化器前氧水平，催化转化器后气体水平包括催化转化器后氧水平，所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂氧储存水平，并且所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂氧储存水平。根据此类实施例，关于催化剂劣化的判定可基于如以上关于催化剂气体储存量所描述的氧储存量来做出。如果任一氧储存水平超过相应阈值差，则催化剂可被视为劣化。
根据采用TWC系统的本发明的一些实施例，至少一个计算装置可进一步被配置成执行包括以下一项的动作：基于估计的催化剂氧储存水平来估计一氧化碳(CO)排放水平。同样根据本发明的此类实施例，催化剂已劣化的确定/判定是响应于参考催化剂氧储存水平超过基线催化剂氧储存水平一定阈值差、和估计的CO排放水平超过参考CO排放水平第二阈值差两者来执行。
根据实施例，相关数据可发送至ECU 150并且由ECU 150记录，或此类数据可由任何适当的数据存储部件来记录。此类数据可发送至具有氧储存量估计器和控制策略的基于模型的A/F控制系统。估计器或观察器通常是使用测量信号来估计非可测量的量的、基于数学的模型。估计量(在这种情况下是氧储存量)是基于催化转化器前氧(含氧)传感器信号和催化转化器后氧(含氧)传感器信号来计算。此信息随后可用于使用控制算法来计算A/F命令。应理解，实施例可估计除氧储存量之外的量。
根据实施例的系统和过程可适合于选择性催化还原(SCR)应用。例如，可分析对基于SCR系统中NOx传感器信号的氨储存估计值的估计，而不是对基于氧传感器信号的氧储存估计值进行的估计。对于非限制性实例，此类系统可连同Jenbacher和通用电气(GE)输送平台一起使用。关于此类平台，决策算法和控制适应可保持相同。所述决策算法和控制适应技术可适用于诊断任何催化或发动机子系统。
采用SCR系统的实施例可包括基于模型的尿素喷射控制系统。根据此类实施例，催化转化器前气体传感器和催化转化器后气体传感器可包括氮氧化物(NOx)传感器。此外，催化转化器前气体水平可包括催化转化器前NOx水平，并且催化转化器后气体水平可包括催化转化器后NOx水平。估计的催化剂气体储存水平可包括估计的催化剂NOx储存水平，并且基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NOx储存水平。在此类实施例中，至少一个计算装置可进一步被配置成执行包括以下各项的动作：通过分析催化转化器前NOx水平和催化转化器后NOx水平来估计催化剂氨(NH3)储存水平；以及通过将催化转化器前NOx水平与催化转化器后NOx水平进行比较来确定NOx排放水平。催化剂NH3储存水平的估计可使用SCR催化剂的数学模型来执行。应注意，在使用催化转化器前NOx传感器和催化转化器后NOx传感器的系统中，应执行对NH3交叉灵敏度的补偿。NOx传感器的NH3交叉灵敏度可通过信号过滤技术如卡尔曼过滤器或使用其他信号处理技术来补偿。在采用SCR系统的此类实施例中，催化剂已劣化的确定/判定是响应于所确定的催化剂NOx排放超过基线NOx排放水平一定阈值差、和基线催化剂NH3储存水平超过估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。基线NOx排放水平可从图中或从适当的新鲜或未老化催化剂的相关表中读出。应注意，根据刚刚描述的实施例，感测出(或检测出)而不是估计出NOx水平。
根据采用SCR系统的又一个实施例，催化转化器前NH3传感器和催化转化器后NH3传感器可用于估计NOx排放。根据这样一些系统，可包括基于模型的尿素喷射控制系统；这种尿素喷射控制的操作在本说明书中在上文进行描述并且为了简洁起见将不再重复。根据此类基于SCR系统的实施例，催化转化器前气体传感器包括氨(NH3)传感器，并且催化转化器后气体传感器包括NH3传感器。催化转化器前气体水平包括催化转化器前NH3水平，并且催化转化器后气体水平包括催化转化器后NH3水平。估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NH3储存水平，并且基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NH3储存水平。根据此类实施例，至少一个计算装置可进一步被配置成执行包括以下各项的动作：通过分析催化转化器前NH3水平和催化转化器后NH3水平来估计NOx排放水平；以及通过将催化转化器前NH3水平与催化转化器后NH3水平进行比较来估计NH3储存水平。同样根据此类实施例，催化剂已劣化的确定/判定是响应于估计的NOx排放水平超过基线催化剂NOx储存水平一定阈值差和基线催化剂NH3储存水平超过估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
采用基于SCR的系统的其他实施例可结合有催化转化器前和催化转化器后NOx传感器连同催化转化器后NH3传感器。可在过滤掉NH3困难或不可能时使用此类实施例。根据此类实施例，所述系统可包括基于模型的尿素喷射控制系统。与上述一般基于气体的传感器系统相比，在此类基于SCR的实施例中，催化转化器前气体水平包括催化转化器前NOx水平，并且催化转化器后气体水平包括催化转化器后NOx水平和催化转化器后NH3水平。估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NOx储存水平。NOx水平的估计是使用适用于所使用的SCR催化剂的至少一个数学模型来执行。估计器或观察器可以是降阶(reduced order)或定向控制的零维SCR模型，所述模型捕获与SCR催化剂关联的相关物理学过程，如化学动力学过程、质量传递和热传递。典型的基于模型的观察器或估计器包括对物质浓度、温度和催化剂中NH3储存水平的计算。根据此类实施例，基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NOx储存水平和基线催化剂NH3储存水平。基线催化剂NOx储存水平可以是新鲜的或未老化(degreened)催化剂的储存水平，如以上所讨论。并且所述至少一个计算装置可进一步被配置成执行包括以下一项的动作：通过分析催化转化器前NOx水平、催化转化器后NOx水平和催化转化器后催化剂氨(NH3)水平来估计NH3储存水平。这种估计可使用适当的数学模型来执行。并且根据此类实施例，催化剂已劣化的确定是响应于估计的催化剂NOx存储水平超过基线催化剂NOx储存水平一定阈值差和基线催化剂NH3储存水平超过估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
图3示出包括根据本发明各实施例的用于执行本说明书所描述功能的监测系统100的说明性环境201。为此，环境201包括计算机系统202，所述计算机系统202可执行本说明书中描述的一个或多个过程以便监测催化剂劣化。本发明各方面包括一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括在计算机可读存储介质中实现的程序代码，所述程序代码在由至少一个计算装置执行时，引起所述至少一个计算装置通过本说明书中描述的方法和过程来监测催化剂劣化。具体来说，计算机系统202示出为包括监测系统100，所述监测系统100使得计算机系统202可操作用于通过执行一些/任何/所有本说明书所描述过程以及实施/任何/所有本说明书所描述实施例来监测催化剂劣化。
计算机系统202示出为包括计算装置224，所述计算装置224可包括处理部件204(例如，一个或多个处理器，或处理单元(PU)211)、存储部件206(例如，存储分层结构)、输入/输出(I/O)部件208(例如，一个或多个I/O接口和/或装置)以及通信路径210。总体上，处理部件204执行程序代码(如监测系统100使用的代码)，所述程序代码可至少部分地安装在存储部件206中。在执行程序代码时，处理部件204可处理数据，这可导致从存储部件206和/或I/O部件208读出转换的数据、和/或将转换的数据写入到存储部件206和/或I/O部件208以供进一步处理。存储部件和处理部件可与ECU 150(未示出)整合，或它们可与ECU 150(图3中示出)通信。路径210在计算机系统202中的部件的每一个之间提供通信链路。I/O部件208可包括一个或多个人类I/O装置，所述人类I/O装置使得用户(例如，人类和/或计算机化用户)212能够与计算机系统202和/或一个或多个通信装置交互，以便使系统用户212能够使用任何类型的通信链路与计算机系统202通信。为此，监测系统100可管理一组接口(例如，图形用户接口、应用程序接口等)，所述一组接口使得人类和/或系统用户212能够与监测系统100交互。此外，监测系统100可管理(例如，存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等)数据，如气体水平数据260和/或阈值差数据290(例如，关于一个或多个阈值差，例如，催化剂劣化阈值差的数据)。
在任何情况下，计算机系统202可包括专门编程用于执行其上安装的程序代码(如监测系统100)的一个或多个通用计算制品(例如，计算装置)。如本说明书中所使用，应理解，“程序代码”是指任何语言、代码或符号的任何指令集合，所述指令集合引起具有信息处理能力的计算装置直接或在以下各项的任意组合之后执行特定功能：(a)转换成另一种语言、代码或符号；(b)复制成一种不同形式；和/或(c)解压缩。为此，监测系统100可实现为系统软件和/或应用软件的任意组合。应进一步理解，监测系统100可在基于云的计算环境中实施，在所述计算环境中，一个或多个过程在不同计算装置(例如，多个计算装置224)处进行，其中这些不同计算装置中的一个或多个可仅包括关于图3的计算装置224所示并描述的部件中的一些。
此外，监测系统100可使用一组模块232来实施。在这种情况下，模块232可使得计算机系统202能够执行监测系统100所使用的一组任务，并且可与监测系统100的其他部分分开开发和/或实施。如本说明书中所使用，术语“部件”是指具有或不具有软件的任何硬件配置，所述硬件配置使用任何解决方案实施与其一起描述的功能；而术语“模块”是指使得计算机系统202能够使用任何解决方案实施与其一起描述的功能的程序代码。当安装在包括处理部件204的计算机系统202的存储部件206中时，模块是实施所述功能的部件的相当大一部分。无论如何，应理解，两个或更多个部件、模块和/或系统可共享它们相应硬件和/或软件中的一些/所有。此外，应了解，本说明书中所讨论的一些功能可能不会实施，或者可包括另外功能作为计算机系统202的一部分。
当计算机系统202包括多个计算装置时，每个计算装置可仅具有安装在其上的监测系统100的一部分(例如，一个或多个模块232)。然而，应理解，计算机系统202和监测系统100仅代表可执行本说明书中所描述过程的多个可能的等效计算机系统。为此，在其他实施例中，由计算机系统102和监测系统100所提供的功能可至少部分地由一个或多个计算装置来实施，所述计算装置包括具有或不具有程序代码的通用和/或专用硬件的任意组合。在每个实施例中，如果包括，则硬件和程序代码可分别使用标准工程和编程技术来创建。
无论如何，当计算机系统202包括多个计算装置224时，所述计算装置可在任何类型的通信链路上进行通信。此外，在执行本说明书中所描述的过程时，计算机系统202可以使用任何类型的通信链路与一个或多个其他计算机系统通信。在任一情况下，所述通信链路可包括多种类型的有线和/或无线链路的任意组合；包括一种或多种类型的网络的任意组合；和/或利用多种类型的传输技术和协议的任意组合。
计算机系统202可使用任何解决方案来获得或提供数据，如气体水平数据260和/或阈值差数据290。计算机系统202可以：从一个或多个数据存储(单元)产生气体水平数据260和/或阈值差数据290；从另一个系统如检测系统150和/或用户212接收气体水平数据260和/或阈值差数据290；以及向另一个系统发送气体水平数据260和/或阈值差数据290等。
虽然在本说明书中示出并描述为一种用于监测催化剂劣化的方法和系统，但是应理解，本发明各方面进一步提供各种替代实施例。例如，在一个实施例中，本发明提供一种安装在至少一个计算机可读介质中的计算机程序，所述计算机程序在被执行时使得计算机系统能够监测催化剂劣化。为此，计算机可读介质包括程序代码，如监测系统100(图1和图3)，所述程序代码实施一些或所有本说明书所描述过程和/或实施例。应理解，术语“计算机可读介质”包括现在已知或以后开发的任何类型的有形表达介质中的一种或多种，计算装置可从所述有形表达介质感知、再现或以其他方式传达程序代码的副本。例如，计算机可读介质可包括：一个或多个便携式存储制品、计算装置的一个或多个存储器/存储部件、纸张等。
在另一个实施例中，本发明提供一种提供程序代码如监测系统100(图1和图3)的副本的方法，所述程序代码实施一些或所有本说明书中所描述的过程。在这种情况下，计算机系统可处理实现一些或所有本说明书所述过程的程序代码的副本，从而为了在第二不同位置处进行接收而产生并且传输数据信号集，所述数据信号集具有其特征集中的一者或多者和/或通过某种方式改变以对所述数据信号集中的程序代码的副本进行处理/编码。类似地，本发明的实施例提供一种获取实施一些或所有本说明书中所描述的过程的程序代码的副本的方法，所述方法包括：计算机系统接收本说明书中所描述的数据信号集，以及将所述数据信号集转换成安装在至少一个计算机可读介质中的计算机程序的副本。在任一情况下，可使用任何类型的通信链路来传输/接收所述数据信号集。
在任何情况下，本发明的包括(例如)监测系统100的各实施例的技术效果是监测发动机中催化剂的劣化。
计算装置140可包括一个或多个通用计算制品，所述通用计算制品能够执行安装在其上的程序代码，所述程序代码编码参照图1和图2所述的方法过程。当计算装置140包括多个计算装置时，每个计算装置可仅具有安装在其上的程序的一部分(例如，一个或多个模块)。但是，应了解，计算装置140和进行本说明书所描述方法的任何程序只表示可执行本说明书中所述过程的多个可能的等效计算机系统。为此，在其他实施例中，计算装置140和本说明书中描述的程序编码方法所提供的功能可至少部分地由一个或多个计算装置实施，所述计算装置包括具有或不具有程序代码的通用和/或专用硬件的任意组合，包括但不限于如本说明书中所述对催化剂劣化状态的检测。在每个实施例中，如果包括，则硬件和程序代码可分别使用标准工程和编程技术来创建。
当计算装置140包括多个计算装置时，计算装置可通过任何类型的通信链路通信。此外，当执行本说明书中所述的过程时，计算装置140可使用任何类型的通信链路与一个或多个其他计算机系统通信。在任一情况下，所述通信链路可包括多种类型的有线和/或无线链路的任意组合；包括一种或多种类型的网络的任意组合；和/或利用多种类型的传输技术和协议的任意组合。
本说明书所用术语仅是为了描述特定的实施例，而不旨在对本发明进行限制。除非上下文另外明确指出，否则如本说明书所使用的单数形式“一种”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式。应进一步了解，说明书中所用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
本说明书使用各个实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及执行所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (20)

1.一种催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统包括：
催化转化器前气体传感器；
催化转化器后气体传感器；
与所述催化转化器前气体传感器和所述催化转化器后气体传感器通信的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：
通过比较来自所述催化转化器前气体传感器的催化转化器前气体水平与来自所述催化转化器后气体传感器的催化转化器后气体水平之间的差来估计估计的催化剂气体储存水平；
将所述估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较；以及
响应于所述基线催化剂气体储存水平超过估计的催化剂气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
2.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统进一步包括：
故障指示器，所述故障指示器设计用于响应于所述催化剂已劣化的所述确定来用信号表示所述催化剂已劣化。
3.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，其中所述催化剂劣化检测系统是用于三元催化转化器的三元催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括氧传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括氧传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前氧水平，
其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后氧水平，
其中估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂氧储存水平，并且
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂氧储存水平。
4.根据权利要求3所述的催化剂劣化检测系统，其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下一项的动作：
基于所述估计的催化剂氧储存水平来估计估计的CO排放水平；并且
其中所述催化剂已劣化的所述确定是响应于所述估计的催化剂氧储存水平超过所述基线催化剂氧储存水平一定阈值差和所述估计的CO排放水平超过基线CO排放水平第二阈值差两者来执行。
5.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，其中当所述基线催化剂气体储存水平与所述估计的催化剂气体储存水平之间存在至少百分之十的差时，所述阈值差被超过。
6.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，其中所述基线催化剂气体储存水平是对于新催化剂或未老化催化剂中的一种而言的。
7.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下一项的过程：
通过将所述估计的催化剂气体储存水平与所述基线催化剂气体储存水平进行比较来确定催化剂劣化水平；
响应于所述催化剂劣化水平的偏差向控制单元提供用于调节发动机空燃比的指令。
8.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，其中所述估计的催化剂气体储存水平的所述估计是在一段时间内使用相应催化转化器前气体水平与催化转化器后气体水平之间的多个差来执行。
9.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统进一步包括：
基于模型的尿素喷射控制系统，
其中所述催化剂劣化检测系统是用于SCR催化转化器的SCR催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括NOx传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括NOx传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前NOx水平，
并且其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后NOx水平，
其中所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NOx储存水平，并且
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NOx储存水平；并且
其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下各项的动作：
通过分析所述催化转化器前NOx水平和所述催化转化器后NOx水平来估计估计的催化剂NH3储存水平；以及
通过将所述催化转化器前NOx水平与所述催化转化器后NOx水平进行比较来确定NOx排放水平，
其中所述催化剂已劣化的所述确定是响应于催化剂NOx排放水平超过基线NOx排放水平一定阈值差和基线催化剂NH3储存水平超过所述估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
10.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统进一步包括：
基于模型的尿素喷射控制系统，
其中所述催化剂劣化检测系统是用于SCR催化转化器的SCR催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括NH3传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括NH3传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前NH3水平，
其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后NH3水平，
其中所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NH3储存水平，
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NH3储存水平，并且
其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下各项的动作：
通过分析所述催化转化器前NH3水平和所述催化转化器后NH3水平来估计估计的NOx排放水平，
通过将所述催化转化器前NH3水平与所述催化转化器后NH3水平进行比较来估计估计的催化剂NH3储存水平，并且
其中所述催化剂已劣化的所述确定是响应于所述估计的NOx排放水平超过基线催化剂NOx储存水平一定阈值差和基线催化剂NH3储存水平超过所述估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
11.根据权利要求1所述的催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统进一步包括：
基于模型的尿素喷射控制系统，
其中所述催化剂劣化检测系统是用于SCR催化转化器的SCR催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括催化转化器前NOx传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括催化转化器后NOx传感器和NH3传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前NOx水平，
其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后NOx水平和催化转化器后NH3水平，
其中所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NOx储存水平，
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NOx储存水平和基线催化剂NH3储存水平，并且
其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下各项的动作：
通过分析所述催化转化器前NOx水平、所述催化转化器后NOx水平和所述催化转化器后NH3水平来估计估计的催化剂NH3储存水平，并且
其中所述催化剂已劣化的所述确定是响应于所述估计的催化剂NOx存储水平超过所述基线催化剂NOx储存水平一定阈值差和所述基线催化剂NH3储存水平超过所述估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
12.一种催化剂劣化的检测方法，所述检测方法可由至少一个计算装置执行，所述至少一个计算装置通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：
通过比较催化转化器前气体水平与催化转化器后气体水平之间的差来估计估计的催化剂气体储存水平；
通过将所述估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较来确定催化剂劣化水平；以及
响应于所述基线催化剂气体储存水平超过所述估计的催化剂气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
13.根据权利要求12所述的检测方法，所述检测方法包括进一步引起所述至少一个计算装置执行包括以下一项的动作：
响应于所述催化剂已劣化的确定向控制单元提供调节空燃比的指令。
14.根据权利要求12所述的检测方法，所述检测方法包括进一步引起所述至少一个计算装置执行包括以下一项的动作：
响应于所述催化剂已劣化的所述确定引起故障指示器用信号表示所述催化剂已劣化。
15.根据权利要求12所述的检测方法，所述检测方法包括进一步引起所述至少一个计算装置执行包括以下一项的动作：
在一段时间内使用相应催化转化器前气体水平与催化转化器后气体水平之间的多个差来估计所述估计的催化剂气体储存水平。
16.一种催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统包括：
用于定位在内燃机的排气通道内的催化转化器；
在所述排气通道内设置在所述催化转化器上游的催化转化器前气体传感器；
在所述排气通道内设置在所述催化转化器下游的催化转化器后气体传感器；
与催化转化器前气体传感器和催化转化器后气体传感器通信连接的至少一个计算装置，所述至少一个计算装置被配置成通过执行包括以下各项的动作来监测催化剂劣化：
通过比较所述催化转化器前气体传感器的催化转化器前气体水平与所述催化转化器后气体传感器的催化转化器后气体水平之间的差来估计估计的催化剂气体储存水平；
将所述估计的催化剂气体储存水平与基线催化剂气体储存水平进行比较；以及
响应于所述基线催化剂气体储存水平超过所述估计的气体储存水平一定阈值差来确定所述催化剂已劣化。
17.根据权利要求16所述的催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统进一步包括：
故障指示器，所述故障指示器设计用于响应于所述催化剂已劣化的所述确定来用信号表示所述催化剂已劣化，以及
其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下一项的过程：
响应于所述催化剂已劣化的所述确定向发动机控制单元提供调节空燃比的指令。
18.根据权利要求16所述的催化剂劣化检测系统，其中所述系统是用于TWC三元催化转化器的三元催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括氧传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括氧传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前氧水平，
其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后氧水平，
其中所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂氧储存水平，并且
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂氧储存水平。
19.根据权利要求16所述的催化剂劣化检测系统，所述催化剂劣化检测系统进一步包括：
基于模型的尿素喷射控制系统，
其中所述催化剂劣化检测系统是用于SCR催化转化器的SCR催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括催化转化器前NOx传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括催化转化器后NOx传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前NOx水平，
并且其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后NOx水平，
其中所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NOx储存水平，并且
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NOx储存水平；并且
其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下各项的动作：
通过分析所述催化转化器前NOx水平和所述催化转化器后NOx水平来估计估计的催化剂NH3储存水平；以及
通过将所述催化转化器前NOx水平与所述催化转化器后NOx水平进行比较来确定NOx排放水平，
其中所述催化剂已劣化的所述确定是响应于估计的催化剂NOx排放水平超过基线NOx排放水平一定阈值差和基线催化剂NH3储存水平超过所述估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
20.根据权利要求16所述的催化剂劣化检测系统，包括基于模型的尿素喷射控制系统，
其中所述催化剂劣化检测系统是用于SCR催化转化器的SCR催化转化器系统，
其中所述催化转化器前气体传感器包括催化转化器前NOx传感器，并且所述催化转化器后气体传感器包括催化转化器后NOx传感器和NH3传感器，
其中所述催化转化器前气体水平包括催化转化器前NOx水平，
其中所述催化转化器后气体水平包括催化转化器后NOx水平和催化转化器后NH3水平，
其中所述估计的催化剂气体储存水平包括估计的催化剂NOx储存水平，
其中所述基线催化剂气体储存水平包括基线催化剂NOx储存水平和基线催化剂NH3储存水平，并且
其中所述至少一个计算装置进一步被配置成执行包括以下各项的动作：
通过分析所述催化转化器前NOx水平、所述催化转化器后NOx水平和所述催化转化器后NH3水平来估计估计的催化剂NH3储存水平，
并且其中所述催化剂已劣化的所述确定是响应于所述估计的催化剂NOx存储水平超过所述基线催化剂NOx储存水平一定阈值差和基线催化剂NH3储存水平超过所述估计的催化剂NH3储存水平第二阈值差两者来执行。
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KR (1) KR102315795B1 (zh)
CN (1) CN104653262B (zh)
BR (1) BR102014028613B1 (zh)
CA (1) CA2870781C (zh)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10094261B2 (en) * 2015-06-02 2018-10-09 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ammonia occlusion amount estimation device and method, and purification control apparatus and method
CN104989503A (zh) * 2015-06-09 2015-10-21 上海海事大学 一种柴油机SCR系统NOx输出浓度的观测方法及观测系统
DE102016122315A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-14 General Electric Company System und Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem Emissionssteuerungssystem
JP6638549B2 (ja) 2016-05-02 2020-01-29 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法
US10851692B2 (en) 2017-01-24 2020-12-01 Volvo Truck Corporation Method for monitoring components in an exhaust aftertreatment system and engine arrangement including exhaust aftertreatment system monitoring arrangement
US10329986B2 (en) 2017-07-18 2019-06-25 Gm Global Technology Operations Llc. Model-based monitoring for selective catalytic reduction device in aftertreatment assembly
CN109425683B (zh) * 2017-08-22 2021-02-09 神华集团有限责任公司 确定催化剂置换时间和比例的方法及置换催化剂的方法
US10436762B2 (en) * 2017-11-07 2019-10-08 Chevron Phillips Chemical Company Lp System and method for monitoring a reforming catalyst
US10634032B2 (en) * 2017-12-15 2020-04-28 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine
US11420763B2 (en) 2018-11-02 2022-08-23 General Electric Company Fuel delivery system having a fuel oxygen reduction unit
US11085636B2 (en) 2018-11-02 2021-08-10 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit
US11161622B2 (en) 2018-11-02 2021-11-02 General Electric Company Fuel oxygen reduction unit
US11148824B2 (en) 2018-11-02 2021-10-19 General Electric Company Fuel delivery system having a fuel oxygen reduction unit
US11186382B2 (en) 2018-11-02 2021-11-30 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit
US11319085B2 (en) 2018-11-02 2022-05-03 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit with valve control
US11447263B2 (en) 2018-11-02 2022-09-20 General Electric Company Fuel oxygen reduction unit control system
US11193671B2 (en) 2018-11-02 2021-12-07 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit with a fuel gas separator
US11131256B2 (en) 2018-11-02 2021-09-28 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit with a fuel/gas separator
US11577852B2 (en) 2018-11-02 2023-02-14 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit
US11851204B2 (en) 2018-11-02 2023-12-26 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit with a dual separator pump
DE102018128749B4 (de) * 2018-11-15 2021-05-20 Dürr Systems Ag Verfahren und datenverarbeitungssystem zur überwachung einer abgasreinigungsanlage hinsichtlich der schadstoffbeladung ihr zugeführter und von ihr abgeführter abgasströme
US11015534B2 (en) 2018-11-28 2021-05-25 General Electric Company Thermal management system
US11391211B2 (en) 2018-11-28 2022-07-19 General Electric Company Waste heat recovery system
CN110284947A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 潍柴动力股份有限公司 一种三元催化器老化检测方法及装置
US11085848B2 (en) * 2019-09-04 2021-08-10 GM Global Technology Operations LLC Method of estimating oxygen storage capacity of catalyst
US10914274B1 (en) 2019-09-11 2021-02-09 General Electric Company Fuel oxygen reduction unit with plasma reactor
US11774427B2 (en) * 2019-11-27 2023-10-03 General Electric Company Methods and apparatus for monitoring health of fuel oxygen conversion unit
US11773776B2 (en) 2020-05-01 2023-10-03 General Electric Company Fuel oxygen reduction unit for prescribed operating conditions
US11866182B2 (en) 2020-05-01 2024-01-09 General Electric Company Fuel delivery system having a fuel oxygen reduction unit
US11906163B2 (en) 2020-05-01 2024-02-20 General Electric Company Fuel oxygen conversion unit with integrated water removal
US11092096B1 (en) * 2020-09-02 2021-08-17 GM Global Technology Operations LLC Method of estimating oxygen storage capacity of catalyst
CN112649320A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 潍柴动力股份有限公司 确定氧化催化剂doc老化程度的方法及相关设备
US11434824B2 (en) 2021-02-03 2022-09-06 General Electric Company Fuel heater and energy conversion system
US11591965B2 (en) 2021-03-29 2023-02-28 General Electric Company Thermal management system for transferring heat between fluids
CN115232636B (zh) * 2021-04-22 2023-11-03 国家能源投资集团有限责任公司 用于确定运行时反应器内费托催化剂置换策略的方法和装置
US12115470B2 (en) 2021-04-27 2024-10-15 General Electric Company Fuel oxygen reduction unit
US12005377B2 (en) 2021-06-15 2024-06-11 General Electric Company Fuel oxygen reduction unit with level control device
US11542870B1 (en) 2021-11-24 2023-01-03 General Electric Company Gas supply system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415917A (zh) * 2006-09-11 2009-04-22 丰田自动车株式会社 催化剂劣化监测系统和催化剂劣化监测方法
CN101636568A (zh) * 2007-03-30 2010-01-27 丰田自动车株式会社 内燃机的催化剂劣化判断装置
CN103321730A (zh) * 2012-03-19 2013-09-25 福特环球技术公司 用于控制和诊断的低维三元催化剂模型

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2444334A1 (de) 1974-09-17 1976-03-25 Bosch Gmbh Robert Verfahren und einrichtung zur ueberwachung der aktivitaet von katalytischen reaktoren
JPH02125941A (ja) * 1988-11-05 1990-05-14 Nippon Denso Co Ltd エンジンの空燃比制御装置
JP2600987B2 (ja) 1990-07-09 1997-04-16 日産自動車株式会社 空燃比制御装置の診断装置
JP2943433B2 (ja) 1990-08-24 1999-08-30 株式会社デンソー 触媒の浄化率検出装置
JP2796413B2 (ja) 1990-08-29 1998-09-10 株式会社日立製作所 内燃機関の空燃比制御方法及び装置
JPH0650194A (ja) 1992-07-31 1994-02-22 Honda Motor Co Ltd 内燃エンジンの酸素センサ劣化検出装置
JP3010921B2 (ja) 1992-08-27 2000-02-21 日産自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化診断装置
DE19963924A1 (de) 1999-12-31 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben eines Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine
US6860100B1 (en) * 2000-03-17 2005-03-01 Ford Global Technologies, Llc Degradation detection method for an engine having a NOx sensor
US6810659B1 (en) * 2000-03-17 2004-11-02 Ford Global Technologies, Llc Method for determining emission control system operability
US6736120B2 (en) * 2002-06-04 2004-05-18 Ford Global Technologies, Llc Method and system of adaptive learning for engine exhaust gas sensors
US6804951B2 (en) 2002-11-06 2004-10-19 Ford Global Technologies, Llc On-board diagnostic catalyst monitoring system
GB0303477D0 (en) 2003-02-14 2003-03-19 Ricardo Consulting Eng On board diagnostics (OBD)
JP4092485B2 (ja) * 2003-04-01 2008-05-28 日産自動車株式会社 排気ガス浄化触媒の劣化診断装置
JP4424495B2 (ja) * 2005-02-03 2010-03-03 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7536851B2 (en) * 2005-03-10 2009-05-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Catalyst condition monitor based on differential area under the oxygen sensors curve algorithm
JP2007009889A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関用排気浄化システムの触媒劣化判定装置及び触媒劣化判定方法
JP2007032357A (ja) 2005-07-25 2007-02-08 Hitachi Ltd 内燃機関の触媒診断装置およびその触媒診断装置を有する内燃機関を具備する自動車
JP4497132B2 (ja) 2006-06-16 2010-07-07 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化検出装置
JP2008175181A (ja) 2007-01-22 2008-07-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の触媒劣化検出装置
JP4726926B2 (ja) * 2008-05-22 2011-07-20 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
JP2010007561A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Toyota Motor Corp 空燃比制御装置及び空燃比制御方法
WO2010096793A2 (en) 2009-02-23 2010-08-26 Cummins Emission Solutions Detection of aftertreatment catalyst degradation
JP4875744B2 (ja) * 2009-12-09 2012-02-15 本田技研工業株式会社 排気浄化システムの触媒劣化判定装置
SE534479C2 (sv) 2010-01-27 2011-09-06 Scania Cv Ab Skattning av en avvikelse för åtminstone en modellvariabel hos en katalysatormodell
US8726723B2 (en) * 2010-02-23 2014-05-20 Cummins Emission Solutions Detection of aftertreatment catalyst degradation
JP2011220142A (ja) * 2010-04-06 2011-11-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の触媒劣化判定装置
CN102859160B (zh) * 2010-04-23 2015-09-09 丰田自动车株式会社 催化剂异常诊断装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415917A (zh) * 2006-09-11 2009-04-22 丰田自动车株式会社 催化剂劣化监测系统和催化剂劣化监测方法
CN101636568A (zh) * 2007-03-30 2010-01-27 丰田自动车株式会社 内燃机的催化剂劣化判断装置
CN103321730A (zh) * 2012-03-19 2013-09-25 福特环球技术公司 用于控制和诊断的低维三元催化剂模型

Also Published As

Publication number Publication date
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