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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren
gemäß Anspruch
5 zum Feststellen der Verschlechterung eines Katalysators, der in
dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors installiert ist, und insbesondere
ein System und ein Verfahren zum Diagnostizieren der Verschlechterung
eines NOx-Einschlusstyp-Katalysators in dem Abgasstrom.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Wie
bekannt ist, arbeitet der NOx-Einschlusstyp-Katalysator so, dass,
wenn das Abgas von dem Motor ein höheres (d. h. magereres) Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist,
der Katalysator NOx in dem Abgas einschließt, wogegen, wenn das Abgas
ein stöchiometrisches
und/oder niedrigeres (d. h. unstöchiometrisches)
Luft-Abgas-Verhältnis aufweist,
der Katalysator NOx daraus freisetzt, wodurch eine Reduktion (oder
Desoxidation) von NOx mit Hilfe von HC und CO in dem Abgas ermöglicht wird.
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Eines
der Systeme zum Feststellen der Verschlechterung von solchen NOx-Einschlusstyp-Katalysatoren
wird in dem japanischen Patent 2 586 739 gezeigt. In diesem System
wird bei Motorbetrieb die in dem NOx-Einschlusstyp-Katalysator eingeschlossene
NOx-Menge geschätzt, und
wenn die geschätzte
NOx-Menge eine vorgegebene Menge überschreitet, wird die NOx-Konzentration
an einer stromabwärts
des Katalysators befindlichen Position erfasst, um die Feststellung
der Verschlechterung des Katalysators auszuführen. Das bedeutet, dass in
dem System die Beurteilung hinsichtlich der Verschlechterung des
Katalysators durch Prüfen
der Überlaufmenge
von NOx von dem Katalysator unter Bezugnahme auf einen vorgegebenen
Wert erfolgt.
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Zur
einfacheren Beschreibung wird der NOx-Einschlusstyp-Katalysator
im Folgenden als NOx-Einschlusskatalysator bezeichnet, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das
höher oder
niedriger als ein stöchiometrisches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis (d.
h. 14,6/1) ist, wird als magereres oder unstöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein
Verfahren bereitzustellen, mit denen die Verschlechterung des NOx-Einschlusskatalysators
exakt festgestellt werden kann, indem praktisch eine eindeutige
Messung zur Beurteilung der Verschlechterung verwendet wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird praktisch eine eindeutige Messung verwendet, bei der,
wenn die NOx-Konzentration am Auslass des Katalysators den Minimalwert
aufweist, der NOx-Einschlusskatalysator im Wesentlichen kein NOx
darin eingeschlossen hat, und der Katalysator daher die höchste NOx-Einschlussleistung
erbringen kann.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System
zum Feststellen einer Verschlechterung eines NOx-Einschlusskatalysators
bereitgestellt, der in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors
installiert ist. Der Katalysator schließt NOx in dem Abgas ein, wenn
das zum Katalysator geführte
Motor-Abgas eine magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist und setzt NOx
daraus frei, wenn das Motor-Abgas ein stöchiometrisches und/oder unstöchiometrisches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
aufweist. Das System zum Feststellen der Verschlechterung umfasst
eine Einlass-NOx-Konzentrations-Schätzeinheit, welche eine NOx-Konzentration
an einem Einlassteil des Katalysators schätzt; eine Auslass-NOx-Konzentrations-Erfassungseinheit,
welche die NOx-Konzentration
an einem Auslassteil des Katalysators erfasst; und eine Verschlechterungsgrad-Feststelleinheit,
die einen Verschlechterungsgrad des Katalysators entsprechend einem
Verhältnis
des Minimalwertes der NOx-Konzentration, der von der Erfassungseinheit über einen
vorgegebenen Zeitraum erfasst wird, zu einem Wert der NOx-Konzentration feststellt,
der durch die Schätzeinheit
zu der Zeit geschätzt
wird, über
die der Minimalwert der NOx-Konzentration erfasst wird. Der vorgegebene
Zeitraum ist ein Zeitraum zwischen einer Zeit, zu der das Motor-Abgas das
stöchiometrische
und/oder unstöchiometrische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis aufweist,
und einer anschließenden
Zeit, zu der das Motor-Abgas das stöchiometrische und/oder unstöchiometrische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis aufweist.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Feststellen der Verschlechterung eines NOx-Einschlusskatalysators
bereitgestellt, der in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors
installiert ist. Der Katalysator schließt NOx in dem Abgas ein, wenn
das Motor-Abgas, das zu dem Katalysator geleitet wird, ein magereres
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
aufweist und NOx daraus freisetzt, wenn das Motor-Abgas ein stöchiometrisches
und/oder unstöchiometrisches Luft-/Kraftstoff-Verhältnis aufweist.
Das Verfahren umfasst das Schätzen
von NOx-Konzentration an einem Einlassteil des Katalysators; das
Erfassen von NOx-Konzentration an einem Auslassteil des Katalysators;
das Herleiten eines Verhältnisses
des Minimalwertes der NOx-Konzentration,
der über
einen vorgegebenen Zeitraum erfasst wird, zu einem Wert der NOx-Konzentration,
der zu der Zeit geschätzt wird,
zu der Minimalwert erfasst wird, wobei der vorgegebene Zeitraum
ein Zeitraum zwischen einer Zeit ist, zu der das Motor-Abgas das stöchiometrische und/oder
unstöchiometrische
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
aufweist, und einer anschließenden
Zeit, zu der das Motor-Abgas das stöchiometrische und/oder unstöchiometrische
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
aufweist; und das Feststellen eines Verschlechterungsgrades des
Katalysators entsprechend dem hergeleiteten Verhältnis.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System
zum Feststellen einer Verschlechterung eines NOx-Einschlusskatalysators
bereitgestellt, der in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors
installiert ist. Der Katalysator schließt NOx in dem Abgas ein, wenn
das zum Katalysator geführte
Motor-Abgas eine magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist und setzt NOx
daraus frei, wenn das Motor-Abgas ein stöchiometrisches und/oder unstöchiometrisches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
aufweist. Das System zum Feststellen einer Verschlechterung umfasst
erste Mittel zum Schätzen
der NOx-Konzentration an einem Einlassteil des Katalysators; zweite
Mittel zum Erfassen der NOx-Konzentration an einem Auslassteil des
Katalysators; und dritte Mittel zum Beurteilen eines Verschlechterungsgrads
des Katalysators in Übereinstimmung
mit einem Verhältnis
des Minimalwerts von NOx-Konzentration, der durch die zweiten Mittel über einen
vorgegebenen Zeitraum erfasst wird, zu einem NOx-Konzentrationswert,
der durch die ersten Mittel zu dem Zeitpunkt geschätzt wird,
wenn der Minimalwert der NOx- Konzentration
erfasst wird. Der vorgegebene Zeitraum ist ein Zeitraum zwischen
einem Zeitpunkt, zu dem das Motor-Abgas das stöchiometrische und/oder unstöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
aufweist und einem anschließenden Zeitpunkt,
zu dem das Motor-Abgas das stöchiometrische
und/oder unstöchiometrische
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische
Ansicht eines Verbrennungsmotors, auf den die vorliegende Erfindung
praktisch angewendet wird;
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2 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen ersten Abschnitt von programmierten Arbeitsschritten zeigt,
die in einer Kontrolleinheit ausgeführt werden, welche in einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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3 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen zweiten Abschnitt der programmierten Arbeitsschritte zeigt,
die von der ersten Ausführungsform
ausgeführt werden;
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4 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen dritten Abschnitt der programmierten Arbeitsschritte zeigt,
die von der ersten Ausführungsform
ausgeführt werden;
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5 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen wesentlichen Abschnitt von programmierten Arbeitsschritten
zeigt, die in einer Kontrolleinheit ausgeführt werden, die in einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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6 ist eine grafische Darstellung,
die eine NOx-Einschlusstendenz zeigt, die ein NOx-Einschlusskatalysator
besitzt;
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7 ist ein Kennfeld (map)
zum Schätzen der
NOx-Konzentration an einer Position, die stromaufwärts des
NOx-Einschlusskatalysators liegt;
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8 ist ein Kennfeld zum Schätzen eines Verschlechterungsgrades
des NOx-Einschlusskatalysators; und
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9 ist eine grafische Darstellung,
welche die Verschlechterungstendenz des NOx-Einschlusskatalysators zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Vor
der Beschreibung der Details der Ausführungsformen wird das Konzept
der vorliegenden Erfindung zum Feststellen einer Verschlechterung
eines NOx-Einschlusskatalysators unter Bezugnahme auf einige der
Zeichnungen beschrieben.
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Im
Allgemeinen wird eine zulässige NOx-Einschlusskapazität eines
NOx-Einschlusskatalysators, (d. h. die maximale Menge von NOx, die durch
den Katalysator eingeschlossen wird), hauptsächlich durch die Wärme, die
auf den Katalysator angewendet wird, und durch Vergiftung durch Schwefel
im Kraftstoff beeinflusst. 6 zeigt
eine NOx-Einschlusstendenz eines NOx-Einschlusskatalysators im Hinblick
auf das Verhältnis
zwischen der maximalen Menge von NOx, das durch den Katalysator
eingeschlossen wird, und einem Verschlechterungsgrad "Tij" des Katalysators.
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Die
NOx-Einschlussfähigkeit
des Katalysators, (d. h. die Menge von NOx, die von dem Katalysator
pro Zeit je Einheit eingeschlossen werden kann), hängt von
der vorher erwähnten
zulässigen NOx-Einschlusskapazität ab. Dementsprechend kann
durch das Erfassen der NOx-Einschlussfähigkeit zu einem bestimmten
Zeitpunkt der Verschlechterungsgrad des Katalysators geschätzt oder
diagnostiziert werden. Wenn in diesem Fall das NOx-Konzentrations-Verhältnis an
einem Auslass des Katalysators zu demjenigen an einem Einlass des
Katalysators bekannt ist, wird die NOx-Einschlussfähigkeit
des Katalysators hergeleitet, und damit wird auch die zulässige NOx-Einschlusskapazität hergeleitet,
wodurch es möglich
wird, den Verschlechterungsgrad des Katalysators zu diagnostizieren.
Die vorliegende Erfindung wird unter Ausführung dieses Konzepts breitgestellt.
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Wie
vorher beschrieben wurde, hängt
die NOx-Einschlussfähigkeit
des Katalysators von der zulässigen
NOx-Einschlusskapazität
ab. Abgesehen davon ändert
sich die NOx-Einschlussfähigkeit
in Übereinstimmung
mit der NOx-Menge, die tatsächlich
durch den Katalysator eingeschlossen wurde, das heißt, in Übereinstimmung
mit einer NOx-Einschluss-Historie. Wenn dementsprechend eine solche
NOx-Einschluss-Historie zu ei nem gewissen Zeitpunkt genau erfasst
wird, würde
der Verschlechterungsgrad des Katalysators basierend auf der NOx-Einschlussfähigkeit
zu einem solchen Zeitpunkt genau festgestellt werden. In der Praxis
ist es jedoch sehr schwer, die NOx-Einschluss-Historie zu erfassen.
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Dementsprechend
wird in der vorliegenden Erfindung die folgende Maßnahme praktisch
angewendet.
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Das
heißt,
um den unerwünschten
Effekt durch die NOx-Einschluss-Historie zu vermeiden, wird die
Feststellung der Katalysator-Verschlechterung zu dem Zeitpunkt ausgeführt, zu
dem, nach Abschluss einer NOx-Freisetzung durch einen unstöchiometrischen
Spitzenwert, die NOx-Konzentration an dem Auslass des NOx-Einschlusskatalysators
den Minimalwert (d. h. Spitzenwert) aufweist. Wie bekannt ist, ist
ein unstöchiometrischer
Spitzenwert eine Regelung, in der, wenn erfasst wird, dass die vom
Katalysator eingeschlossene NOx-Menge sich der zulässigen NOx-Einschlusskapazität nähert, das Luft-Kraftstoff-Zielverhältnis eines
dem Motor zugeführten
Gemischs vorübergehend
zu einem niedrigeren Wert (d. h. unstöchiometrischen Wert) hin geändert wird,
um den Katalysator zu zwingen, daraus NOx freizusetzen.
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Im
Allgemeinen weist die NOx-Einschlussleistung des Katalysators den
Höchstwert
zur NOx-Einschluss-Startzeit auf, wenn in dem Katalysator im Wesentlichen
kein NOx eingeschlossen ist. Zu einem solchen Startzeitpunkt gibt
das NOx-Konzentrationsverhältnis
an dem Auslass des Katalysators zu demjenigen an dem Einlass des
Katalysators exakt einen Verschlechterungsgrad des Katalysators wieder,
was zu einer Verbesserung der Genauigkeit bei der Feststellung der
Verschlechterungs führt.
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Um
den Spitzenwert (d. h. den Minimalwert) von NOx-Konzentration an
dem Auslass des Katalysators zu erfassen, ist es vorzuziehen, die
folgende Technik anzuwenden. Das heißt; wenn die erfasste NOx-Konzentration
eine ansteigende Tendenzkurve direkt nach dem Aufweisen einer absteigenden
Tendenzkurve aufweist, wird der Wendepunkt zwischen den zwei Tendenzkurven
als der Spitzenwert verwendet.
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Des
Weiteren ist es vorzuziehen, die Feststellung der Katalysator-Verschlechterung
auszuführen,
nachdem der Motor in einem mageren Verbrennungsbetrieb läuft. Das heißt, wenn
der Motor unter einem unstöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb läuft,
wird NOx durch den Katalysator gereinigt und daher kann die Menge
des abgegebenen NOx nicht genau erfasst werden.
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Das
heißt,
die Feststellung der Katalysator-Verschlechterung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ausgeführt,
wenn der Motor in einem mageren Verbrennungsbetrieb läuft, um
zu veranlassen, dass der NOx-Einschlusskatalysator NOx einschließt.
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Zum
Beurteilen des Zeitpunkts, zu dem der NOx-Konzentrations-Spitzenwert
an dem Auslass des Katalysators auftritt, ist die folgende Maßnahme vorzuziehen.
Das heißt,
die Ausgabe von einem NOx-Sensor, der an dem Auslass des Katalysators installiert
ist, wird über
einen vorgegebenen Zeitraum überwacht,
wobei der Minimalwert der überwachten NOx-Konzentrationsdaten
gespeichert wird, und die Beurteilung wird basierend auf dem gespeicherten Minimalwert
von NOx-Konzentration vorgenommen.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist
ein Verbrennungsmotor 1 schematisch dargestellt, auf den ein
System zum Feststellen einer Katalysator-Verschlechterung der vorliegenden
Erfindung praktisch angewendet ist.
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Ein
Einlass-System des Motors 1 umfasst im Allgemeinen einen
Luftfilter 2 zum Reinigen von Luft, die zu den Brennkammern
des Motors geleitet wird, einen Luftmengenmesser 3 zum
Messen einer Durchflussmenge der Einlassluft, eine Drosselkammer 4 (throttle
chamber) zum Messen der Luft, die praktisch in die Brennkammern
geleitet wird, einen Einlassverteiler 5 zum Einführen der
gemessenen Luft in jede der Brennkammern und Kraftstoff Einspritzventile 6 zum
Einspeisen von gemessenem Kraftstoff in die jeweiligen Anschluss-Stutzen
des Einlassverteilers 5.
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Ein
Temperatursensor 7 und ein Kurbelwinkel-Sensor 8 sind
an dem Motor 1 angebracht, welche jeweils die Temperatur
des Motor-Kühlwassers und
die Motordrehzahl erfassen. Ausgaben von dem Temperatursensor 7,
dem Kurbelwinkel-Sensor 8 und dem vorher erwähnten Luftmengenmesser 3 werden
in eine Kontrolleinheit 9 eingespeist.
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In
der Kontrolleinheit 9 wird ein grundlegendes Kraftstoff-Einspritzverhältnis für mageren
oder stöchiometrischen
Motorbetrieb berechnet auf der Basis der vom Luftmengenmesser 3 gemessenen Luft-Durchflussmenge
und der vom Kurbelwinkel-Sensor 5 gemessenen Motordrehzahl,
und das grundlegende Kraftstoff-Einspritzverhältnis wird korrigiert oder
mit einem Kraftstoff-Erhöhungswert
addiert, der basierend auf der vom Temperatursensor 7 gemessenen
Kühlwasser-Temperatur
abgeleitet wird, um damit ein Kraftstoff-Zieleinspritzungsverhältnis zu
bestimmen. Nach dem Empfang von Anweisungssignalen, die das Kraftstoff-Zieleinspritzungsverhältnis angeben,
injizieren die Kraftstoff-Einspritzventile 6 die
entsprechende Kraftstoff-Menge in die jeweiligen Anschluss-Stutzen
des Einlassverteilers 5.
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Es
ist festzustellen, dass der Motor 1 vom Typ her ein so
genannter "Kraftstoff
Direkteinspritzer" sein
kann, bei dem Kraftstoff direkt in jede Brennkammer eingespritzt
wird. In diesem Fall sind die Kraftstoff-Einspritzventile 6 so
angeordnet, dass ihre Kraftstoff-Einspritzdüsen zu den
jeweiligen Brennkammern hin bloßgelegt
sind.
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Ein
Abgassystem des Motors 1 umfasst im Allgemeinen eine Abgasleitung 10,
die sich von Abgas-Auslässen
des Motors durch einen Abgasverteiler, einen NOx-Einschlusskatalysator 11,
der in einem Abschnitt der Abgasleitung 10 installiert
ist, einen stromaufwärts
liegenden Sauerstoffsensor 12, der in der Abgasleitung 10 stromaufwärts vom
Katalysator 11 installiert ist, und einen stromabwärts liegenden
Sauerstoffsensor 13, der in der Abgasleitung 10 stromabwärts des
Katalysators 11 installiert ist, erstreckt. Ausgaben dieser
zwei Sauerstoffsensoren 12 und 13 werden in die
Kontrolleinheit 9 eingespeist.
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Wie
vorher erwähnt
wurde, weist der NOx-Einschlusskatalysator 11 eine solche
Leistung auf, dass, wenn das Abgas von dem Motor 1 ein
magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis
aufweist, der Katalysator NOx in dem Abgas einschließt, wogegen, wenn
das Abgas ein stöchiometrisches
und/oder unstöchiometrisches
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
aufweist, der Katalysator daraus NOx freisetzt, wodurch eine Reduktion
(oder Desoxidation) von NOx mit Hilfe von HC und CO in dem Abgas
ermöglicht
wird.
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Zwischen
dem Katalysator 11 und dem stromabwärts liegenden Sauerstoffsensor 13 in
der Abgasleitung 10 ist ein NOx-Konzentrationssensor 14 installiert,
der die NOx-Konzentration in dem gerade vom Katalysator 11 abgegebenen
Abgas abfühlt.
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In
der Kontrolleinheit 9 wird ein NOx-Austritt aus dem Motor 1 unter
einem mageren Verbrennungsbetrieb basierend auf der vom Luftmengenmesser 3 gemessenen
Luftdurchflussmenge und der von dem Kurbelwinkel-Sensor 8 gemessenen
Motordrehzahl berechnet. Wenn der so berechnete NOx-Austritt angibt,
dass der Katalysator 11 mit NOx gesättigt ist, wird eine Addierung
des Kraftstoff-Erhöhungswerts
zu dem grundlegenden Kraftstoff-Einspritzverhältnis über einen vorgegebenen Zeitraum vorgenommen.
Damit wird für
den Zeitraum das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zugeführten Gemischs
zur stöchiometrischen
Seite umgestellt, und der Katalysator 11 wird daher gezwungen,
für den
Zeitraum daraus NOx freizusetzen. Auf Grund dieser momentan anreichernden
Wirkungsweise wird die NOx-Einschlussleistung des Katalysators 11 reaktiviert.
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Im
Folgenden wird der Prozess zum Ausführen der Feststellung der Katalysator-Verschlechterung
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme
der 2 bis 4 beschrieben, der in der
Kontrolleinheit 9 ausgeführt wird.
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Das
Ablaufdiagramm von 2 zeigt
Arbeitsschritte, die zu bestimmten Zeitpunkten während des Betriebs des Motors 1 ausgeführt werden.
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In
Schritt S91 wird eine Beurteilung ausgeführt, ob der NOx-Einschlusskatalysator 11 einen
Zustand, bei dem NOx aus dem Katalysator 11 freigesetzt
werden sollte, erreicht hat oder nicht. Diese Beurteilung wird praktisch
ausgeführt
durch Vergleichen der Zeit, (d. h. NOx-Einschlusszeit), über die
der Katalysator 11 kontinuierlich NOx eingeschlossen hat, mit
einer Referenzzeit. Im Fall von JA in Schritt S91, d. h. wenn festgestellt
wird, dass NOx aus dem Katalysator 11 freigesetzt werden
sollte, wird der Arbeitsablauf mit Schritt S92 fortgesetzt. Im Fall
von NEIN in Schritt S91 wird der Arbeitsablauf mit Schritt S96 fortgesetzt.
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In
Schritt S92 wird die vorher erwähnte Luft-Kraftstoff-Verhältniskontrolle
zum Freisetzen von NOx aus dem Katalysator 11 ausgeführt, und
danach wird der Arbeitsablauf mit Schritt S93 fortgesetzt. In diesem
Schritt S93 wird ein Zeitzähler
zum Zählen
der NOx-Einschlusszeit "T" zurücksetzt,
das heißt, "T = 0" wird eingestellt.
Danach wird in Schritt S94 der Ausdruck "INOold" auf einen vorgegebenen Wert "f" gesetzt, das heißt, es wird "INOold = f" eingestellt, und
der Ausdruck "DNOold" wird auf einen vorgegebenen
Wert "g" gesetzt, es wird "DNOold = g" eingestellt Danach
wird in Schritt S95 ein als Verschlechterungs-Diagnostizierung Ende "Di" bezeichnetes Anzeige-Flag
(indication flag) zum Angeben der Beendigung der Verschlechterungs-Diagnostizierung
gelöscht,
um den Arbeitsablauf zu beenden. Es ist festzustellen, dass "Di = 0" bedeutet, dass die
Verarbeitung der Verschlechterungs-Diagnostizierung noch nicht abgeschlossen
ist.
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Dagegen
wird in Schritt S96 eine Beurteilung ausgeführt, ob das Anzeige-Flag Verschlechterungs-Diagnostizierung
Ende "Di" gleich 0 (d. h.
Null) ist oder nicht, das heißt,
ob die Verarbeitung der Verschlechterungs-Diagnostizierung noch
aufrechterhalten wird oder nicht. Falls JA, (d. h. Di = 0), das heißt, wenn
festgestellt wird, dass die Verarbeitung der Verschlechterungs-Diagnostizierung
noch nicht abgeschlossen ist, wird der Arbeitsablauf mit Schritt S101
des Ablaufdiagramms in 3 fortgesetzt.
Dagegen schließt
der Arbeitsablauf bei NEIN, (d. h. Di = 1) in Schritt S96 mit ENDE.
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In
dem Ablaufdiagramm in 3 wird
in Schritt S101 der Betriebszustand des Motors erfasst, und in Schritt
S102 wird die NOx-Konzentration (d. h. "NOij")
an dem Einlassteil des NOx-Einschlusskatalysators 11 geschätzt. Der
geschätzte
Wert der NOx-Konzentration wird dem Kennfeld in 7 entnommen, das basierend auf der Motordrehzahl "N" und dem Motormoment "Tq" erstellt wurde.
In Schritt S102 wird die NOx-Konzentration (d. h. "DNO") am Auslassteil
des NOx-Einschlusskatalysators 11 erfasst. In Schritt S104
wird eine Beurteilung ausgeführt,
ob ein so genanntes absteigendes Anzeige-Flag "DWN" gleich
1 ist (d. h. eins) oder nicht. Falls JA, das heißt, wenn das Flag "DWN" 1 ist, fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S108 fort, wogegen bei NEIN, das heißt, wenn
das Flag "DWN" gleich 0 (d. h. Null)
ist, der Arbeitsablauf mit Schritt S105 fortfährt.
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In
Schritt S105 wird eine Beurteilung ausgeführt, ob die NOx-Konzentration
an dem Auslass des NOx-Einschlusskatalysators 11 allmählich abnimmt, das
heißt,
ob die Ungleichheit "DNOold – DNO ≥ C" hergestellt wird
oder nicht. Falls JA, das heißt,
wenn die Un gleichheit hergestellt wird, fährt der Betriebsablauf mit
Schritt S106 fort, um das Flag "DWN" auf 1 (d. h. eins)
zusetzen, wogegen bei NEIN, das heißt, wenn "DNOold – DNO < C" hergestellt
wird, der Arbeitsablauf mit Schritt S107 fortfährt.
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In
Schritt S107 wird die Gleichheit von "DNOold = DNO" bereitgestellt.
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Dagegen
ist in Schritt S108 ein so genanntes aufsteigendes Anzeige-Flag "UP" gleich 1 (d. h.
eins) oder nicht. Falls JA, das heißt, wenn das Flag "UP" gleich 1 ist, fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S121 des Ablaufdiagramms in 4 fort, wogegen, wenn das
Flag "UP" gleich 0 (d. h.
Null) ist, der Arbeitsablauf mit Schritt S109 fortfährt.
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In
Schritt S109 wird eine Beurteilung vorgenommen, ob die NOx-Konzentration
an dem Auslass des NOx-Einschlusskatalysators allmählich zunimmt, das
heißt,
ob die Ungleichheit "DNOold – DNO ≤ – C" hergestellt wird
oder nicht. Falls JA, das heißt,
wenn die Ungleichheit "DNOold – DNO ≤ –C" hergestellt ist, fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S110 fort, um das Flag "UP" auf 1 (d. h. eins)
zu setzen, wogegen bei NEIN, das heißt, wenn "DNOold – DNO > –C" hergestellt ist,
der Arbeitsablauf mit Schritt S111 fortfährt.
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In
Schritt S111 werden die Gleichheiten von "DNOold = DNO" und "INOold = NOij" vorbereitet, und der Arbeitsablauf
schließt
mit ENDE.
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Wenn
daher in Schritt S108 die Gleichheit von "UP = 1" festgestellt wird, wird die NOx-Konzentration, die
an dem Auslassteil des Katalysators 11 genau vor dem Zeitpunkt
auftritt, zu dem die NOx-Konzentration gezwungen wird, von einer
Reduzierungstendenz in eine Erhöhungstendenz
zu wechseln, als "DNOold" gespeichert, und
die NOx-Konzentration, die an dem Einlassteil des Katalysators 11 auftritt,
wird genau vor dem Zeitpunkt, wird als "INOold" gespeichert.
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In
dem Ablaufdiagramm von 4 wird
in Schritt S121 das Verhältnis "ε" der NOx-Konzentration "DNOold" an dem Auslassteil des Katalysators 11 zu
derjenigen "INOold" an dem Einlassteil
des Katalysators 11 berechnet. Das heißt, "ε =
DNOold/INOold" wird
berechnet.
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In
Schritt S122 wird ein Katalysator-Verschlechterungsgrad "Tij" geschätzt. Für diese
Schätzung
wird der Grad "Tij" dem Kennfeld in 8 entnommen, das basierend
auf dem Verhältnis "ε" und dem Wert INO (INO = INOold) der
NOx-Konzentration an dem Einlassteil des Katalysators 11 erstellt worden
ist.
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In
Schritt S123 wird eine Beurteilung ausgeführt, ob der Katalysator-Verschlechterungsgrad "Tij" kleiner als ein
vorgegebener Wert "a" ist oder nicht, das
heißt,
ob "Tij < a" hergestellt ist
oder nicht. Falls JA, das heißt,
wenn der Grad "Tij" kleiner als der
Wert "a" ist, fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S124 fort, wogegen bei NEIN, das heißt, wenn "Tij ≥ a" hergestellt ist,
der Arbeitsablauf mit Schritt S125 fortfährt.
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In
Schritt S124 wird die maximale Menge von NOx, die durch den Katalysator
eingeschlossen wird, auf der Basis des Katalysator-Verschlechterungsgrads "Tij" korrigiert. Das
heißt
unter Bezugnahme auf den Katalysator-Verschlechterungsgrad "Tij", dass die maximale
NOx-Einschlussmenge des Katalysators 11 korrigiert wird,
indem die Spitzenwert-Zeitsteuerung einer so genannten unstöchiometrischen
Spitzenwert-Kontrolle angepasst wird. Wie vorher erwähnt wurde,
ist die unstöchiometrische Spitzenwert-Kontrolle eine Regelung,
in der, wenn erfasst wird, dass die vom Katalysator 11 eingeschlossene
NOx-Menge sich der maximalen NOx-Einschlussmenge nähert, das
Luft-Kraftstoff-Zielverhältnis eines
dem Motor zugeführten
Gemischs vorübergehend
zu einem unstöchiometrischen
Wert hin geändert
wird, um den Katalysator zu zwingen, daraus NOx zur Reduktion (oder
Desoxidation) desselben freizusetzen. Auf Grund dieser Regelung
wird der Ausstoß aus
dem Motor verbessert.
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In
Schritt S128 wird das Anzeige-Flag Verschlechterungs-Diagnostizierung
Ende "Di" auf 1 (d. h. eins)
gesetzt, das heißt, "Di = 1" wird gesetzt, und der
Arbeitsablauf schließt
mit ENDE.
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Dagegen
wird in Schritt S125 eine Beurteilung ausgeführt, ob der Katalysator-Verschlechterungsgrad "Tij" kleiner als ein
vorgegebener Wert "b" ist oder nicht,
das heißt,
ob "Tij < b" hergestellt ist oder
nicht. Falls JA, das heißt,
wenn der Grad "Tij" kleiner ist als "b", fährt
der Arbeitsablauf mit Schritt S126 fort, um einen primären Verschlechterungs-Erholungsprozess
für den
Katalysator 11 auszuführen. Die
primäre
Verschlechterung des Katalysators 11 wird im Allgemeinen
durch Vergiftung durch im Kraftstoff ent haltenen Schwefel verursacht.
Daher wird in diesem Fall eine so genannte Magergemisch-Verbrennung
(d. h. Schichtladungsverbrennung) unterdrückt, um die Temperatur von
Abgas vom Motor zu erhöhen.
Dadurch wird der Katalysator 11 bis zu einem solchen Grad
aufgeheizt, dass die Verschlechterungs-Erholung gefördert wird.
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Im
Fall von NEIN in Schritt S125, das heißt, wenn die Gleichung "Tij ≥ b" ermittelt ist, fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S127 fort. In diesem Schritt wird eine
Warnung ausgegeben, um einen Betrachter zu informieren, dass der
Verschlechterungsgrad des Katalysators 11 hoch ist.
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9 ist eine grafische Darstellung,
die das Verhältnis
zwischen einer wirklichen Verschlechterung des Katalysators 11 und
dem geschätzten
Katalysator-Verschlechterungsgrad "Tij" darstellt.
Wie aus dieser grafischen Darstellung ersichtlich ist, gibt der vorgegebene
Wert "a" des Grads "Tij" eine geringere Verschlechterung
an als der vorgegebene Wert "b".
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Im
Folgenden wird der Prozess zum Ausführen der Feststellung der Katalysator-Verschlechterung
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm
von 5 beschrieben, der
ebenfalls in der Kontrolleinheit 9 ausgeführt wird.
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Vor
dem Prozess des Ablaufdiagramms in 5 werden
die Arbeitsschritte von 2 ausgeführt. Das
heißt,
wenn in Schritt S96 das Anzeige-Flag Verschlechterungs-Diagnostizierung
Ende "Di" mit 0 (d. h. Null)
festgestellt wird, fährt
der Arbeitsablauf mit Schritt S71 im Ablaufdiagramm von 5 fort.
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Im
Ablaufdiagramm von 5 wird
in Schritt S71 der Betriebszustand des Motors erfasst, und in Schritt
S102 wird eine Beurteilung ausgeführt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
dem Motor zugeführten Gemischs
fetter (oder magerer) als das stöchiometrische
Verhältnis
(d. h. 14,6) ist oder nicht, das heißt, ob der Wert "λ" größer als
1,0 ist oder nicht. Falls JA, das heißt, wenn das Gemisch mager
ist in Bezug auf das stöchiometrische
Verhältnis
(d. h. "λ > 1,0"), fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S73 fort, wogegen bei NEIN, das heißt, wenn
das Gemisch nicht mager ist, (d. h. "λ ≤ 1,0"), der Arbeitsablauf
mit ENDE schließt.
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In
Schritt S73 wird die NOx-Konzentration (d. h. "NOij")
an dem Einlassteil des NOx-Einschlusskatalysators
geschätzt.
Der geschätzte
Wert der NOx-Konzentration wird dem Kennfeld von 7 entnommen, wie vorher erwähnt worden
ist. In Schritt S74 wird eine Beurteilung ausgeführt, ob die so genannte NOx-Einschlusszeit "T", für
die NOx durch den Katalysator 11 eingeschlossen wird, größer als eine
vorgegebene Zeit "α" ist oder nicht,
das heißt,
ob "T > α" hergestellt ist oder nicht. Tatsächlich ist
die NOx-Einschlusszeit "T" ein Wert, der von
einem Zeitgeber gezählt
wird. Es ist festzustellen, dass die NOx-Einschlusszeit "T" äquivalent
zu der Zeit ist, für die
der Motor mit dem magereren Gemisch betrieben wird. Tatsächlich schwankt
der Zeitpunkt, zu dem die NOx-Konzentration an dem Auslass des Katalysators den
Minimalwert aufweist, in Abhängigkeit
von dem Verschlechterungsgrad des Katalysators und des Betriebszustands
des Motors. Grob gesagt weist eine solche Zeit jedoch die Tendenz
auf, direkt nach dem unstöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb aufzutreten, und daher kann der Minimalwert
von NOx-Konzentrationsdaten, der innerhalb der vorgegebenen Zeit "α" erfasst wird, als der Minimalwert betrachtet werden,
der innerhalb eines Zeitraums von einem stöchiometrischen Verbrennungsbetrieb
bis zu einem darauf folgenden stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb auftreten würde.
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Im
Fall von JA in Schritt 74, das heißt, wenn die NOx-Verschlusszeit "T" größer als
der vorgegebene Wert "α" ist, fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S121 des Ablaufdiagramms von 4 fort. In diesem Schritt
S121 wird das Verhältnis "ε" der NOx-Konzentration "DNOm" an dem Auslassteil
des Katalysators zu derjenigen "INOm" an dem Einlassteil
des Katalysators 11 berechnet.
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Im
Fall von NEIN in Schritt S74, das heißt, wenn "T ≤ α" hergestellt ist,
fährt der
Arbeitsablauf mit Schritt S75 fort, um 1 (d. h. eins) zu der Zählerzeit "T" hinzuzufügen, das heißt, die
Gleichung "T = T
+ 1" wird ausgeführt. Danach
wird in Schritt S76 die NOx-Konzentration
(d. h. "DNO" an dem Auslassteil des
Katalysators 11 erfasst. Anschließend wird in Schritt S77 eine
Beurteilung ausgeführt,
ob die Differenz zwischen der erfassten NOx-Konzentration "DNO" und dem Minimalwert "DNOm" der NOx-Konzentration "DNO" kleiner als 0 (d.
h. Null) ist oder nicht, das heißt, ob die Ungleichheit "DNO – DNOm < 0" hergestellt ist
oder nicht. Falls JA, das heißt,
wenn die Differenz "DNO – DNOm" kleiner als 0 (d.
h. Null) ist, fährt
der Arbeitsablauf mit Schritt S78 fort. In diesem Schritt S78 werden
die NOx-Konzentration "INOm" an dem Einlassteil
des Katalysators 11 und die minimale NOx-Konzentration "DNOm" an dem Auslassteil
des Katalysators 11 aktualisiert, das heißt, "INOm = NOij" und "DNOm = DNO" werden ausgeführt. Danach
schließt
der Arbeitsablauf mit ENDE.
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Im
Fall von NEIN in Schritt S77, das heißt, wenn "DNO – DNOm ≥ 0" hergestellt ist, schließt der Arbeitsablauf
mit ENDE.
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Wenn
daher in Schritt S74 die Beurteilung so getroffen wird, dass die
NOx-Einschlusszeit "T" den vorgegebenen
Wert "α" überschreitet, wird der Minimalwert
einer Vielzahl von NOx-Konzentrationsdaten, der an dem Auslassteil
des Katalysators während
der Zeit "T" bereitgestellt wird,
als "DNOm" gespeichert, und
die NOx-Konzentration an dem Einlassteil des Katalysators 11 zu
dem Zeitpunkt, zu dem die NOx-Konzentration an dem Auslassteil den Minimalwert
aufweist, wird als "INOm" gespeichert.
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Obwohl
die Erfindung oben unter Bezugnahme auf gewisse Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf
die vorher beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Verschiedene Modifizierungen und Variationen der vorher beschriebenen
Ausführungsformen sind
für den
Fachmann nach dem Stand der obigen Lehren denkbar.