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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugabgassysteme und
insbesondere eine Diagnose eines mehrreihigen, katalytischen Abgassystems.
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DE 100 03 903 A1 beschreibt
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebes
eines Mehrzylindermotors für
Kraftfahrzeuge mit einer mehrflutigen Abgasreinigungsanlage, wobei eine
koordinierte Steuerung der Betriebsmodi jeder Bank mit Hinsicht
auf eine niedrige Schadstoffemission ermöglicht wird. Die Erfassung
der Schadstoffemissionen erfolgt auf Basis des Katalysatorzustandes
oder durch direkte Messung von Schadstoffanteilen. In einem gewichteten
Modus wird in jedem Abgasstrang die Schadstoffemission erfasst und
mit einem Wichtungsfaktor multipliziert. Die gewichteten Größen werden
anschließend
zu einem Mittelwert zusammengefasst, und anhand des Mittelwertes
erfolgt eine synchrone Steuerung aller Bänke.
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Da
Fahrzeugabgas einen großen
Prozentsatz der Luftschadstoffe verursacht, regeln insbesondere
in Großstädten und
einigen Staaten Stadt- und Bundesregierungsbehörden die Emissionen, die von bestimmten
Fahrzeugen erzeugt werden. Die U.S.-Umweltschutzbehörde (EPA)
und das kalifornische Luftressourcenministerium (CARB) sind Beispiele
von Regierungsbehörden,
die zurzeit die Fahrzeugemissionen regulieren. Die On-Bord-Diagnose (OBD2)-Vorschriften,
die von der EPA festgelegt wurden, begrenzen z. B. nicht nur die
Menge der gesetzlich erlaubten Emissionen eines Fahrzeugs, sondern verlangen
auch, dass jedes Fahrzeug die erzeugten Emissionen überwacht
und einen Hinweis an den Fahrer gibt, wenn die Emissionen einen
festgelegten Schwellenwert überschreiten.
Fahrzeugemissionen, die im Allgemeinen reguliert werden, umfassen Kohlenmonoxid
(CO), Kohlenwasserstoffe/flüchtige
organische Verbindungen (VOCs) und Stickoxide (NOx).
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Im
Allgemeinen sind Automobile und andere Fahrzeuge mit katalytischen
Konvertern oder anderen Vorrichtungen ausgestattet, um die vom Motor
erzeugten Emissionen zu reduzieren. Katalytische Konverter reduzieren
die Emissionen, indem Abgas aus dem Motor mit einem oder mehreren
chemischen Katalysatoren in Kontakt gebracht wird, um verschiedene
Schadstoffe in relativ harmlose Substanzen wie Stickstoff, Kohlendioxid
und Wasser zu reduzieren. Ein konventioneller katalytischer Konverter
umfasst typischerweise einen Reduktionskatalysator wie etwa Platin
oder Rhodium, um NOx-Emissionen zu reduzieren, sowie einen Oxidationskatalysator
wie Platin oder Palladium. Unverbrannte VOCs und Kohlenmonoxid werden
typischerweise durch Verbrennung der Stoffe in Anwesenheit des Oxidationskatalysators
reduziert.
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Typischerweise
wird der Sauerstoff für
den katalytischen Verbrennungsprozess aus dem Fahrzeugabgas selbst
erhalten, indem das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das für den Motor
vorgesehen ist, geregelt wird. Ferner kann Sauerstoff im katalytischen Konverter
mithilfe von Cerium, Ceriumoxid oder anderen katalytischen Materialien
gespeichert werden. Die Fähigkeit
eines Katalysators, Sauerstoff während Phasen
mit magerem Kraftstoffgemisch zu speichern und den Sauerstoff während Phasen
mit fettem Kraftstoffgemisch abzugeben, wird als "Sauerstoffspeicherkapazität" des Konverters bezeichnet.
Die Sauerstoffspeicherkapazität
(SSK) kann durch den Vergleich der Sauerstoffmengen gemessen werden,
die in den Gasen enthalten sind, die in den katalytischen Konverter
einströmen
und aus diesem herausströmen.
Da die SSK dazu neigt abzunehmen, wenn der Katalysator altert, wird
die SSK im Allgemeinen als ein guter Indikator für die Leistungsfähigkeit
des katalytischen Konverters betrachtet.
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Viele
Fahrzeuge, insbesondere solche, die mit V-6, V-8 und anderen relativ
großen
Motoren ausgestattet sind, werden vermehrt mit mehrreihigen Abgassystemen
angeboten. Ein mehrreihiges Abgassystem umfasst mehrere Abgaswege
(d. h. "Reihen"), die von verschiedenen
Zylindern in dem Motor weggehen. Z. B. umfasst ein Doppelabgassystem
typischerweise zwei getrennte Reihen, wobei jede von einer Reihe
der Zylinder ausgeht. Jede Reihe umfasst typischerweise ihren eigenen
katalytischen Konverter, Schalldämpfer
und ihr eigenes Auspuffrohr, so dass die Abgase von jeder Reihe
getrennt von denen der anderen Reihen gehalten werden, bis die Abgase
aus dem Fahrzeug ausgestoßen
werden. Häufig
entsteht dann eine Schwierigkeit bei der Überwachung der Gesamtemissionen
des Fahrzeugs, da in einem mehrreihigen System typischerweise kein einzelner
Messpunkt existiert. Da die meisten Regierungsvorschriften die Menge
an Emissionen auf einer auf das Fahrzeug bezogenen Basis anstelle
einer auf die Reihe bezogenen Basis begrenzen, ist eine Umrechnung
zwischen Reihenmessungen und Gesamtfahrzeugemissionen erforderlich.
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Demgemäß ist es
wünschenswert,
ein Emissionsdiagnoseverfahren für
mehrreihige Fahrzeugabgassysteme zu schaffen. Zusätzlich ist
es wünschenswert,
ein mehrreihiges Abgassystem zu schaffen, das fähig ist, die Emissionen aus
jeder Reihe zu überwachen.
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Es
werden Verfahren und Vorrichtungen zum Diagnostizieren von Emissionen
in einem mehrreihigen, katalytischen Emissionssystem für ein Kraftfahrzeug
bereitgestellt. Ein Verfahren zum Diagnostizieren von Emissionen
in einem mehrreihigen Emissionssystem umfasst geeigneterweise das
Beschaffen eines Emissionsmesswerts für jede Reihe in dem mehrreihigen
Emissionssystem, das Umrechnen der Emissionsmesswerte in skalierte
Werte, das Addieren der skalierten Werte, um einen Gesamtemissionswert
zu erhalten, und das Auslösen
eines Hinweises, wenn der Gesamtemissionswert ein vorbestimmtes
Maximum überschreitet.
Ein System zum Verarbeiten von Emissionen aus einem Motor in einem
Kraftfahrzeug umfasst typischerweise mehrere Abgasreihen und einen
Prozessor. Jede der Abgasreihen umfasst einen katalytischen Konverter
und wenigstens einen Sauerstoffsensor. Der Prozessor erhält Messwerte
von den Sauerstoffsensoren, rechnet die Messwerte in skalierte Werte
als Prozentsatz eines Schwellenwertes um, berechnet einen Gesamtemissionswert
aus den skalierten Werten und löst
einen Hinweis aus, wenn der Gesamtemissionswert den Schwellenwert überschreitet.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Verschiedene
beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun in Verbindung mit den nachfolgenden
Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente
bezeichnen und
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1A ein
Blockdiagramm eines beispielhaften mehrreihigen, katalytischen Abgassystems darstellt;
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1B ein
Flußdiagramm
einer beispielhaften Diagnoseroutine für ein mehrreihiges, katalytisches
Abgassystem darstellt;
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2 ein
Diagramm einer beispielhaften Zuordnung gemessener Werte zu einer
Prozent-des-Schwellenwerts-Skala darstellt;
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3 ein
Diagramm einer beispielhaften Zuordnung der skalierten Diagnoseergebnisse
des mehrreihigen Abgassystems darstellt; und
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4 ein
Flußdiagramm
eines beispielhaften Verfahrens zum Auswerten der skalierten Daten darstellt.
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Gemäß verschiedenen
Ausführungsformen der
Erfindung werden die Emissionsmesswerte von jeder Reihe eines mehrreihigen
Abgassystems anhand einer gemeinsamen Referenz skaliert, addiert und
mit einem Schwellenwert verglichen, um Probleme mit dem Abgassystem
zu diagnostizieren. Bei einem Skalierungsverfahren wird jeder Messwert
als Prozentsatz eines Schwellenwertes, etwa eines gesetzlich bestimmten
Emissionsgrenzwerts, ausgegeben. Die skalierten Messwerte werden
in geeigneter Weise addiert und die skalierten Gesamtemissionen können leicht
mit dem Schwellenwert verglichen werden, um zu überprüfen, dass sich die Gesamtfahrzeugemissionen
in Übereinstimmung
mit den staatlichen Bestimmungen befinden. Bei einer weiteren Ausführungsform
können
Reihen, die den Test nicht bestehen, erkannt werden und/oder ein
Bediener kann darauf hingewiesen werden, dass eine oder mehrere
Reihen überprüft werden
sollten.
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Mit
Bezug jetzt auf 1A umfasst ein beispielhaftes
mehrreihiges Abgassystem 100 geeigneterweise einen Motor 102,
der Abgas über
einen oder mehrere Krümmer 104A–B an die
Abgasreihen 122A–B
liefert. Jede Abgasreihe 122A–B umfasst geeigneterweise
einen vorderen Sauerstoffsensor 110A–B, einen katalytischen Konverter 112A–B, einen
hinteren Sauerstoffsensor 114A–B und einen Schalldämpfer 116A–B. Die
Abgase werden von dem katalytischen Konverter 112A–B verarbeitet,
um bestimmte Schadstoffe zu reduzieren oder zu entfernen, und die
resultierenden Gase werden dann durch ein Auspuffrohr 120A–B aus dem
Fahrzeug ausgestoßen.
Obwohl zwei Krümmer 104A–B und zwei
Abgasreihen 122A–B
in 1A gezeigt sind, kann irgendeine Anzahl von Krümmern und/oder
Abgasreihen in alternativen Ausführungsformen
verwendet werden. Weiterhin ist es nicht notwendig, dass jede Abgasreihe
mit ihrem eigenen Krümmer
korreliert; ein einziger Krümmer 104 kann
beispielsweise Abgas an mehrere Abgasreihen 122 liefern.
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Im
Betrieb erhält
ein Mikroprozessor oder ein anderer Controller 118 Daten
von den Sauerstoffsensoren 110A–B und 114A–B, um die
von jeder Reihe 122A–B
erzeugten Emissionen zu überwachen.
In einer Ausführungsform
berechnet der Controller 118 die Sauerstoffspeicherkapazität (SSK)
jedes katalytischen Konverters 112A–B durch den Vergleich der Sauerstoffmenge
in den Gasen, die in jeden Konverter einströmen und herausströmen. Die
berechnete SSK für
jede Reihe 122A–B
wird in geeigneter Weise skaliert und verarbeitet, um die von jeder
Reihe 122A–B
erzeugten Emissionen genau festzustellen. In Antwort auf die berechneten
Daten liefert der Controller 118 ein oder mehrere Motorsteuersignale 108 an
das Kraftstoffeinspritzsystem 106, um das Motor-Kraftstoff-Luft-Gemisch in geeigneter
Weise zu regeln, um die Emissionen aus der Reihe 122A–B anzupassen.
Der Controller 118 kann auch ein Anzeigesteuersignal 126 für eine Anzeige 124 vorsehen (was
eine Armaturenbrettlampe oder ein anderer Hinweis sein kann), um
den Bediener des Fahrzeugs darauf hinzuweisen, wenn Wartung fällig ist
oder andere Probleme auftreten. Bei einer Ausführungsform ist der Controller 118 als
ein digitaler Mikrocontroller mit einem zugeordneten Speicher 119 und
einer Eingabe-/Ausgabeschaltung
auf einer einzigen Leiterplatte ausgebildet, obwohl natürlich andere
Hardware-Ausführungen
in alternativen Ausführungsformen
verwendet werden können.
Beispiele von Controllern 118 umfassen elektronische Steuereinheiten (ECUs)
oder andere Antriebsstrang-Steuermodule (PCMs),
die üblicherweise
in vielen Serienfahrzeugen zu finden sind.
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Mit
Bezug jetzt auf 1B umfasst ein beispielhaftes
Verfahren 150 zum Diagnostizieren eines mehrreihigen Abgassystems
geeigneterweise die Schritte: Erfassen und Skalieren von Daten von
jeder Reihe (Schritte 154 bzw. 156), Berechnen
eines Gesamtemissionswertes für
das Fahrzeug (Schritt 158), Auswerten der Daten (Schritt 160)
und Auslösen
einer geeigneten Antwort (Schritt 164). Jeder der Schritte
im Verfahren 150 kann mit von einem Computer ausführbaren
Anweisungen ausgeführt
werden, die in einem digitalen Speicher 119 gespeichert sind
und die in geeigneter Weise von dem Controller 118 (1A)
oder von irgend einem anderen Prozessor, der in Verbindung mit dem
Fahrzeug steht, ausgeführt
werden. Das Verfahren 150 kann zu jedem Zeitpunkt während des
Fahrzeugbetriebs einschließlich
der Fahrzeugstartphase, zu jedem Zeitpunkt während des Betriebs, auf Anweisung
durch ein externes Verfahren oder durch eine externe Steuerung oder
zu jeder anderen Zeit ausgeführt
werden. Bei einer Ausführungsform
wird das Verfahren 150 in der Fahrzeugstartphase und danach
in regelmäßigen Zeitabständen ausgeführt.
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Der
Prozess 150 beginnt mit dem Beschaffen von Emissionsdaten
von jeder Abgasreihe 122A–B (Schritt 154) und
dem Umrechnen der gesammelten Daten auf einen normierten Maßstab (Schritt 156)
in irgendeiner Weise. Obwohl 1B das
Datensammeln/den Skalierungsprozess als Teil innerhalb einer FOR-Schleifenstruktur 152 zeigt, kann
jede Schleife oder jeder andere Wiederholungsprozess (z. B. WHILE-Schleife)
in verschiedenen gleichwertigen Ausführungsformen verwendet werden.
In ähnlicher
Weise kann das Datenerfassen (Schritt 154) in einer von
der Datenskalierung getrennten Verarbeitungsschleife stattfinden.
D. h. vor dem Skalieren einiger oder aller Datenwerte können die
Daten von mehreren Reihen erfasst werden. Demgemäß sollte jede Routine zum Sammeln
und Skalieren von Datenwerten von mehreren Abgasreihen als ein Äquiva lent
zu der FOR-Schleifenstruktur 152, wie in 1B gezeigt,
betrachtet werden.
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Das
Beschaffen von Emissionsdatenmesswerten (Schritt
154) findet
gemäß irgendeinem
Verfahren statt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform, die den ODB2-Standard
verwendet, kann beispielsweise ein Hinweis für die Emissionsmenge, die von
einer bestimmten Abgasreihe
122 (
1A) erzeugt
wird, durch Berechnung der SSK für
einen oder mehrere in der Reihe verwendeten Katalysatoren bestimmt
werden. Gemäß diesem
Verfahren wird die Zeit zwischen den Abnahmen der nominalen Spannung
des vorderen und des hinteren Sauerstoffsensors
110 als
Ergebnis einer Änderung
von einem fetten zu einem mageren Motorbetriebszustand gemessen.
Bei einem guten, neuen Katalysator ist die Zeitverzögerung zwischen
den Übergängen der
vorderen und der hinteren Sensorspannung signifikant länger (beispielsweise
ungefähr
1,5 mal länger)
als bei einem älteren
Katalysator, der hinsichtlich der eingeführten Emissionsstandards als "grenzwertig" betrachtet wird.
Durch das Verfolgen der Zeitverzögerung
zwischen den Übergängen kann
die SSK des Katalysators dann tatsächlich im Controller
118 überwacht
werden. Es ist bekannt, dass die SSK eng mit der Emissionsqualität verbunden
ist. In alternativen Ausführungsformen
von Schritt
154 kann jedoch irgendeine Art von Emissionsmesswerten
oder anderer Emissionsdatenerfassung verwendet werden. Die Datenerfassung
kann z. B. das Sammeln von Daten von einem besonderen Schadstoff
oder von anderen Emissionskomponenten umfassen oder kann das Verfolgen
anderer Parameter (etwa der Temperatur) der Emissionen, des katalytischen
Konverters und/oder der Katalysatoren einbeziehen. Jeder Messwert
oder jeder Datenpunkt, der ein Maß für den Gehalt oder die Qualität der Emissionen
von jeder Reihe ist, sollte als ein Äquivalent der hier beschriebenen
Ausführungsform
betrachtet werden. Beispiele von Katalysatormessverfahren, die verwendet
werden können,
um Daten von jeder Reihe zu erhalten, sind in
US 61 92 324 B1 ,
US 54 44 974 A ,
US 55 09 267 A und
US 64 36 712 B1 dargestellt.
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In
einer optionalen Ausführungsform
kann das Datenerfassen das Ersetzen von maximalen oder minimalen
Datenwerten umfassen, wenn die beobachteten Messwerte außerhalb
der Messwertgrenzen liegen. Neue katalytische Konverter z. B. zeigen
typischerweise relativ hohe Werte für die SSK, die eine signifikante
Zeitdauer erfordern können,
um diese exakt zu messen. Um die Zeit, die von der Diagnoseroutine 150 beansprucht
wird, zu verkürzen,
kann dann ein maximaler SSK-Wert angenommen werden, wenn die oben
diskutierten Zeitverzögerungen
ein akzeptables Niveau überschreiten, da
längere
Verzögerungszeiten
nur zu einer höheren SSK
(d. h. einer besseren Emissionsqualität) für die Reihe führen. In ähnlicher
Weise kann ein maximaler Wert die tatsächliche Messung ersetzen, ohne
eine detaillierte Berechnung der exakten SSK zu erfordern, wenn
entdeckt wird, dass die SSK einer Reihe den Emissionsschwellenwert
für das
gesamte Fahrzeug überschreitet.
Andere gemessene Parameter (z. B. Schadstoffniveau oder Temperaturdaten)
können
mit vergleichbaren maximalen oder minimalen Werten ersetzt werden,
wenn gezeigt werden kann, dass ein solches Ersetzen vernachlässigbare
Effekte auf die Gesamtresultate des Verfahrens 150 hat.
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Obwohl
jeder von einer Abgasreihe erhaltene Emissionsmesswert ein Maß für die Qualität der Emissionen
von dieser bestimmten Reihe ist, liefert kein einzelner Emissionswert
einen genauen Hinweis, ob das gesamte Fahrzeug einen von der Regierung
festgelegten Schwellenwert für
die Gesamtemissionen überschreitet.
Mit vorübergehendem
Bezug auf 2 zeigen die Kurven 202, 204 und 206 Übertragungen
von beobachteten Daten (z. B. SSK-Messungen) auf einen Prozentsatz
einer gesetzlichen Grenze für
verschiedene Schadstoffe. Die Kurve 206 zeigt z. B. eine Übertragung
der SSK auf einen Prozentsatz der Versagensgrenze für Stickoxide
(NOx), wohingegen die Kurve 204 eine vergleichbare Beziehung
für einen
besonderen Kohlenwasserstoff (NMHC) zeigt. Die Kurve 202 ist
eine stückweise
lineare Annäherung
der Kurve 206, die verwendet werden kann, um die Analyse
zu vereinfachen oder um eine begrenzte Datensammlung widerzuspiegeln.
Die Kurven 202, 204 und 206 können einfach
aus staatlichen Vorschriften, experimentellen Daten und/oder anderen
Quellen erhalten werden. Wie in 2 gezeigt,
zeigt die SSK eine nichtlineare Beziehung als Prozent einer gesetzlichen
Grenze (PGG) für
jeden besonderen Schadstoff. Das heißt, eine 50 mg-Reduktion in
der SSK von 300 mg auf 250 mg erzeugt einen viel kleineren Effekt
auf den maximalen Schwellenwert als eine 50 mg-Reduktion von 100
mg auf 50 mg. Demgemäß erzeugt
aufgrund der Nichtlinearität
der gesetzlichen Grenzwerte eine direkte arithmetische Kombination
der SSK-Messwerte von mehreren Reihen ein sinnloses Ergebnis bei
der Bestimmung der Einhaltung.
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Demgemäß wird nach
dem Beschaffen eines Emissionsmesswerts von einer oder mehreren
Reihen jeder Emissionsmesswert in geeigneter Weise in einen skalierten
Wert umgerechnet (Schritt 156 in 1B), der
sinnvoll mit anderen skalierten Werten kombiniert und verarbeitet
werden kann. Ein Verfahren zum Skalieren des Werts ist es, jeden
Emissionsmesswert als Prozentsatz eines Schwellenwertes auszudrücken. Z.
B. kann der Schwellenwert auf einem gesetzlichen Wert oder auf experimentellen
Daten oder irgendeinem anderen Faktor basieren. Bei einer Ausführungsform
kann der Schwellenwert ein maximaler Sauerstoffspeicherkapazitätswert der OBD2
sein, der geeigneterweise so angepasst ist, um einen zutreffenden
Hinweis der "maximalen" SSK zu liefern,
die innerhalb der Toleranzen der Vorschriften liegt. In verschiedenen
Ausführungsformen
kann der zutreffende "Maximal-"-Schwellenwert ein
Vielfaches eines von der Regierung auferlegten Sollwerts sein oder
kann andere Skalierungen in geeigneter Weise umfassen.
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Die
Datenumrechnung findet im Controller 118 mittels irgendeinem
geeigneten Verarbeitungsverfahren statt, etwa einem solchen wie
der Verwendung einer Nachschlagetabelle, eines Umrechnungsalgorithmus
oder dergleichen. Eine Nachschlagetabelle kann z. B. verwendet werden,
um die SSK oder andere Emissionsmesswerte in entsprechende Prozentsätze der
gesetzlichen Grenzwerte (oder eines anderen maximalen Schwellenwertes)
für die
Gesamtfahrzeugemissionen umzurechnen. Solch eine Nachschlagetabelle
kann in einem digitalen Speicher 119 in Verbindung mit
dem Controller 118 oder an irgendeiner geeigneten Stelle
gespeichert sein. In solchen Ausführungsformen greift der Controller 118 in geeigneter
Weise auf die Nachschlagetabelle zu, um skalierte Werte für jeden
Reihenemissionsmesswert nachzuschlagen und zu erhalten. Die in der
Tabelle gespeicherten Daten (und wie in 2 gezeigt)
können
aus experimentellen Daten, Regierungsquellen oder dergleichen erhalten
werden.
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Alternativ
kann der Controller 118 exakte PGG-Werte (wie z. B. auf
der vertikalen Achse von 2 gezeigt) aus jedem gemessenen
Wert (z. B. horizontale Achse von 2) unter
Verwendung einer "best
fit"-Gleichung zweiter,
dritter oder geeigneter Ordnung, die eine oder mehrere der Kurven 202, 204 und/oder 206 annähert, berechnen.
Andere Ausführungsformen
können
andere Verfahren zum Skalieren beobachteter Messwerte auf Prozentsätze der Schwellenwertgrenzen
beinhalten. Ferner kann die Schwellenwertgrenze aus jeder Quelle
erhalten werden, wie etwa staatlichen Vorschriften, Vorrichtungsspezifikationen,
Umweltstandards und dergleichen.
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Nachdem
die skalierten Werte für
die Emissionsmesswerte von jeder Reihe erhalten wurden, können die
skalierten Werte addiert werden, um einen Gesamtemissionswert für das mehrreihige
Emissionssystem zu erhalten (Schritt 158 in 1B).
Da der Gesamtemissionswert als eine Funktion des skalierten Wert
anstelle von Rohmessdaten berechnet wird, gibt die berechnete Summe
die Gesamtemissionen des Fahrzeugs exakt wieder und kann leicht
mit den von der Regierung auferlegten Emissionsgrenzen oder anderen
Schwellenwerten verglichen werden. Beispielsweise kann, wenn eine
erste Reihe einen skalierten Wert von 0,34 aufweist und eine zweite
Reihe einen skalierten Wert von 0,23 aufweist, leicht aus der Summe
der skalierten Werte bestimmt werden, dass die Gesamtemissionen
des Fahrzeugs 57 % des Schwellenwertes betragen.
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Die
Auswertung der Daten (Schritt 160 in 1B)
umfasst geeigneterweise das Prüfen
der skalierten Werte und/oder des Gesamtemissionswertes, um zu bestimmen,
ob ein Alarm ausgelöst
werden sollte oder ob eine andere Maßnahme getroffen werden sollte. 3 ist
ein konzeptionelles Diagramm 300 der skalierten Werte für ein zweireihiges Emissionssystem,
wobei die skalierten Werte für Reihe1
auf der horizontalen Achse 1 und die skalierten Werte für Reihe2
auf der vertikalen Achse eingetragen sind. Allgemein können die
Emissionen für das
gesamte Fahrzeug als über
dem Schwellenwert liegend bestimmt werden, wenn die Kurve der skalierten
Werte für
die zwei Reihen rechts der Linie 302 liegt, die 100 % des
Emissionsschwellenwert darstellt. In ähnlicher Weise kann bestimmt
werden, dass die Emissionen des gesamten Fahrzeugs den Schwellenwert
nicht überschreiten,
wenn die Kurve der skalierten Werte links der Linie 302 liegt.
In verschiedenen Ausführungsformen
kann ein "künstlicher
Schwellenwert" 308 leicht
links vom tatsächlichen
Schwellenwert 302 eingeführt sein, um einen sicheren
Randbereich für
Messungenauigkeiten und dergleichen sicherzustellen und/oder einen
Hinweis bereitzustellen, dass die Emissionen ansteigen, so dass
der Bediener das Problem angehen kann, bevor der tatsächliche
Schwellenwert 302 überschritten wird.
Das Diagramm 300 zeigt auch eine entsprechende Katalysatoralterungslinie 304,
die die Betriebspunkte anzeigt, an denen zwei Reihen näherungsweise
gleich arbeiten. Bei verschiedenen Ausführungsformen können signifikante
Abweichungen von der entsprechenden Alterungslinie 304 verfolgt werden,
um zu bestimmen, ob eine Reihe schneller altert als eine andere.
Bei verschiedenen Ausführungsformen,
die das Ersetzen von maximalen oder minimalen Datenwerten während der
Datenerfassung (wie oben diskutiert) umfassen, liegen die in Diagramm 300 dargestellten
Ergebnisse üblicherweise innerhalb
eines erfassbaren Bereichs 306, der durch die minimalen
und maximalen Werte begrenzt ist. In dem in 3 gezeigten,
beispielhaften Diagramm 300 ist z. B. angenommen, dass
die SSK für
jede Reihe zwischen 30 % und 100 % des Schwellenwerts liegt. Wenn
ein Messwert anzeigt, dass die Werte außerhalb dieses Bereichs liegen,
kann ein Bestehen- oder Nichtbestehen-Ergebnis angenommen werden wie weiter
unten genauer beschrieben wird. Natürlich ist Diagramm 300 wie
in 3 gezeigt als konzeptionelles Modell zu verstehen,
das hilft, die skalierten Werte zu verstehen. Die darin offenbarten
Konzepte können
leicht auf Diagramme abgewandelt werden, die drei, vier oder irgendeine
andere Anzahl von Dimensionen aufweisen, die einem Abgassystem mit
irgendeiner Anzahl von Reihen entsprechen.
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Mit
Bezug auf 4 ist ein beispielhaftes Verfahren 400 zum
Auswerten der skalierten Werte von jeder Abgasreihe gezeigt. Das
Verfahren 400 kann innerhalb des Controllers 118 (1A)
ausgeführt
werden und kann als eine Folge von einem Computer ausführbaren
Anweisungen, die in jeder ausführbaren
oder kompilierbaren Computersprache vorbereitet sind, in einem digitalen
Speicher oder auf irgendeinem Massenspeichermedium gespeichert werden.
Das Flußdiagramm
in 4 ist eine beispielhafte Routine, die die Konzepte
der Datenauswertung darstellt, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können.
Andere praktische Ausführungsformen
können
wie geeignet andere logische Anordnungen oder Folgen von Programmierungsschritten
umfassen.
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Das
Auswerten der skalierten Werte (Schritt 160 in 1B)
beinhaltet geeigneterweise die Erkennung, ob eine Abgasreihe oder
beide Abgasreihen den Schwellenwert für die Emissionen überschreiten.
Wenn irgendeine einzelne Reihe (Schritt 402) den Schwellenwert überschreitet,
kann diese Reihe unmittelbar als die Reihe erkannt werden, die die
Diagnose nicht besteht (Schritt 410) und die Analyse endet.
Ansonsten wird der Gesamtemissionswert mit dem Schwellenwert verglichen,
um die Leistungsfähigkeit
des Gesamtsystems zu bestimmen. Wenn der Gesamtemissionswert den
Schwellenwert überschreitet
(Schritt 404), wird die Reihe mit dem höchsten skalierten Wert (Schritt 408)
als die Reihe erkannt, die die Diagnose nicht besteht (Schritt 410). Wenn
der Gesamtemissionswert den Schwellenwert nicht überschreitet, wird jedoch angenommen,
dass die Reihen die Diagnose bestehen (Schritt 406) und keine
weitere Verarbeitung ist notwendig. Die Ergebnisse der Analyse können an
den Controller 118 auf irgendeine Weise geliefert werden,
beispielsweise durch Setzen eines Flags oder durch Rückgabe eines
geeigneten Parameters an das Softwareprogramm, das die Analyse anfordert.
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Mit
Bezug wieder auf 1B wird eine geeignete Antwort
ausgelöst
(Schritt 164), wenn die Datenauswertungsroutine erkannt
hat, dass eine oder mehrere Reihen die Diagnose nicht bestanden
haben (Schritt 162). Eine solche Antwort kann das Aktivieren
eines "Motor-Check"-Lampe oder ein anderer Hinweis
an einer Anzeige auf dem Armaturenbrett (oder jeder anderen Bedienerschnittstelle)
umfassen, um den Bediener darauf aufmerksam zu machen, dass das
Abgassystem über prüft werden
sollte. In solchen Fällen
können
die Testergebnisse (umfassend eine Erkennung der Reihe, die den
Test nicht besteht) in einem permanenten oder nicht permanenten
Speicher gespeichert werden, so dass die Ergebnisse durch einen
Techniker in geeigneter Weise abgerufen und analysiert werden können.
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Demgemäß wurden
die Mängel
des Standes der Technik beseitigt, indem ein verbessertes Verfahren
zum Diagnostizieren eines mehrreihigen, katalytischen Abgassystems
bereitgestellt wurde. Das Verfahren umfasst das Beschaffen eines
Emissionsmesswerts (etwa eines SSK-Auslesewerts) von jeder Reihe
in dem System und das Umrechnen der Messwerte in einen normierten
Wert, der addiert und mit einem Schwellenwert verglichen werden
kann, um zu bestimmen, ob das Gesamtsystem den Schwellenwert überschreitet.
Wenn dies so ist, kann der Betreiber mittels einer Anzeige darauf
aufmerksam gemacht werden und irgendwelche Probleme in diesem System
können
leicht beseitigt werden.
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Zusammengefasst
betrifft die Erfindung die Bereitstellung von Verfahren und Vorrichtungen
zum Diagnostizieren von Emissionen in einem mehrreihigen, katalytischen
Emissionssystem für
ein Kraftfahrzeug. Ein Verfahren zum Diagnostizieren von Emissionen
in einem mehrreihigen Emissionssystem umfasst geeigneterweise das
Beschaffen eines Emissionsmesswerts für jede Reihe in dem mehrreihigen Emissionssystem,
das Umrechnen der Emissionsmesswerte in skalierte Werte, das Addieren
der skalierten Werte, um einen Gesamtemissionswert zu erhalten,
und das Auslösen
eines Hinweises, wenn der Gesamtemissionswert ein vorbestimmtes
Maximum überschreitet.
Ein System zum Verarbeiten der Emissionen aus einem Motor in einem
Kraftfahrzeug umfasst üblicherweise
mehrere Abgasreihen und einen Prozessor. Jede der Abgasreihen umfasst
einen katalytischen Konverter und wenigstens einen Sauerstoffsensor.
Der Prozessor erhält
Messwerte von den Sauerstoffsensoren, rechnet die Messungen in skalierte
Werte als Prozentsatz eines Schwellenwertes um, berechnet einen
Gesamtemissionswert aus den skalierten Werten und löst einen
Hinweis aus, wenn der Gesamtemissionswert den Schwellenwert überschreitet.