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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verschlechterungs-Bestimmungssystem für einen
katalytischen Wandler zur Abgasreinigung, der konfiguriert ist,
um in einem Auslasskanal einer Brennkraftmachine angeordnet zu sein,
und der zumindest eine Oxidationsfunktion (einschließlich NOx-speichernder
katalytischer Wandler) hat.
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Ein
Beispiel eines bekannten Bestimmungssystems für einen katalytischen Wandler
ist das in der offen gelegten
Japanischen
Patentveröffentlichung Nr.
02-030915 gezeigte System. Das System (ein duales O
2-Sensorsystem) hat zwei Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren
(O
2-Sensoren), wobei einer stromauf des
katalytischen Wandlers und ein weiterer stromab des katalytischen
Wandlers angeordnet ist. Dieses Verschiechterungs-Bestimmungssystem
für einen katalytischen
Wandler ist konfiguriert, um auf der Grundlage von Signalen der
Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren
zu bestimmen, ob der katalytische Wandler verschlechtert ist.
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Im
Hinblick auf das zuvor Beschriebene wird es für denjenigen, der auf dem Gebiet
der Technik Fachmann ist, aus dieser Offenbarung deutlich, dass eine
Notwendigkeit für
ein verbessertes Verschlechterungs-Bestimmungssystem für einen
katalytischen Wandler vorhanden ist. Diese Erfindung ist an diese Notwendigkeit
im Stand der Technik sowie an weitere Notwendigkeiten gerichtet,
was für
denjenigen, der auf dem Gebiet der Technik Fachmann ist, aus dieser Offenbarung
deutlich werden wird.
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Es
ist entdeckt worden, dass in solchen dualen O2-Sensorsystemen
für den
Motor gefordert wird, mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben
zu werden und dies somit viel in Benzinmotoren verwendet wird. Das
O2-Sensorsystem ist jedoch nicht in der
Lage, die Verschlechterung des katalytischen Wandlers in Dieselmotoren
und anderen Motoren, die normalerweise mager laufen (d. h., mit einem
mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch), zu bestimmen. Die vorliegende
Erfindung wurde im Hinblick auf diesen Nachteil ersonnen.
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FR 2 833 954 A1 ist
auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Überwachen der Betriebsbedingung
des katalytischen Wandlers, der in einen NO
x-Speicher
integriert ist, bezogen, wobei der katalytische Wandler in einem
Auslassrohr der Brennkraftma schine angeordnet ist. Die Wärmemenge,
die infolge der Reaktion in dem katalytischen Wandler freigesetzt
wird, wird durch einen Rechner durch den Vergleich mit einem Grenzwert
analysiert. Falls die Wärmemenge
unter dem grenzwert ist, wird der katalytische Wandler als fehlerhaft
angenommen.
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US 2001/0054282 A1 zeigt
eine Vorrichtung zur Abgasreinigung, die einen NO
x-Speicherwandler enthält, der
Stickoxide speichert, die durch eine Brennkraftmaschine während des
mageren Betriebs emittiert worden sind. Die NO
x-Speicherwirksamkeit wird
aus der NO
x-Konzentration stromauf und stromab
des katalytischen NO
x-Speicherkatalysators bestimmt. Als ein
weiterer Weg, um den Einfluss der durchschnittlichen Katalysatortemperatur
auf die NO
x-Speicherkapazität zu erklären, wird
es erwähnt, eine
Kennlinienkurve der NO
x-Speicherkapazität als eine
Funktion der durchschnittlichen Katalysatortemperatur zu erzeugen.
Demzufolge werden die Katalysatorfehler auf der Grundlage ihrer
Kennlinienveränderungen
erfasst und diagnostiziert.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verschlechterungs-Bestimmungssystem
für einen katalytischen
Wandler zu schaffen, das selbst unter einwandfreien Motorbetriebsbedingungen
bestimmen kann, wenn der katalytische Wandler verschlechtert ist.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Kombination
der Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels bevorzugter
Ausführungsbeispiele
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer Brennkraftmaschine (z. B. eines
Dieselmotors) in Übereinstimmung
mit einem Ausführungsbeispiel
ist;
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2 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Temperatur und der
Adsorptionseffektivität
eines NOx-speichernden katalytischen Wandlers für sowohl die Vorverschlechterungsbedingungen,
als auch für
die verschlechterten (die Nachverschlechterungs-)Bedingungen zeigt;
und
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3 ein
Ablaufdiagramm des Steuerungsprogramms ist, das durch die Steuerungseinheit
ausgeführt
wird, um zu bestimmen, wenn der NOx-speichernde katalytische Wandler
verschlechtert ist.
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Nunmehr
werden ausgewählte
Ausführungsbeispiele
in Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Es wird für
diejenigen, die auf diesem Gebiet der Technik Fachleute sind, aus
dieser Offenbarung deutlich, dass die folgenden Beschreibungen nur
für die
Veranschaulichung und nicht für
den Zweck des Begrenzens der technischen Lehre der Anmeldung vorgesehen
sind.
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Anfänglich ist
in Bezug auf die 1 ein schematisches Diagramm
eines Dieselmotors 1 mit Direkteinspritzung in Übereinstimmung
mit einem ersten Ausführungsbeispiel
dargestellt. Der Dieselmotor 1 wird vorzugsweise in einem
Kraftfahrzeug verwendet. Der Dieselmotor 1 ist in der Technik.
Da Dieselmotoren in der Technik allgemein bekannt sind, wird der
genaue Aufbau des Dieselmotors 1 hierin im Detail nicht
diskutiert oder dargestellt. Ein Luftfilter (nicht gezeigt) ist
an einem Einlassteil eines Einlasskanals 2 installiert,
um Staub und Teilchen aus der Einlassluft des Dieselmotors 1 zu
entfernen. Ein Turbolader 3 mit veränderbarer Düse ist mit dem Dieselmotor 1 betrieblich
gekuppelt.
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Der
Turbolader 3 enthält
ein Kompressorteil 3a, installiert in dem Lufteinlasskanal 2 stromab
des Luftfilters, und das Turbinenteil 3b ist in dem Auslasskanal 10 installiert.
Die Einlassluft, die durch den Luftfilter hindurchgegangen ist,
wird durch das Kompressorteil 3a komprimiert und vorwärts zu einem
Zwischenkühler 4 geführt. Der
Zwischenkühler 4 ist stromab
des Kompressorteils 3a derart installiert, dass die Einlassluft,
die von dem Kompressorteil 3a abgegeben wird, durch den
Zwischenkühler 4 gekühlt wird.
Ein Drosselventil 5 ist unmittelbar stromauf eines Druckausgleichtanks
oder Sammlers 6 installiert. Somit geht die gekühlte Einlassluft
von dem Zwischenkühler 4 durch
das Drosselventil 5 und in den Sammler 6 hindurch,
bevor sie zu den einzelnen Zylindern an einem Verteilerabschnitt
des Dieselmotors 1 verteilt wird.
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Der
Kraftstoff wird zu den Brennkammern unter Verwendung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit
gemeinsamer Schiene zugeführt.
Noch genauer, der Kraftstoff wird auf einen hohen Druck mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 7 unter
Druck gesetzt. Der Kraftstoff wird dann zu einer gemeinsamen Schiene 8 zugeführt und
in die Brennkammer der jeweiligen Zylinder durch eine Mehrzahl von
Kraftstoffeinspritzventilen 9 direkt eingespritzt. Die
Einlassluft und der eingespritzte Kraftstoff unterziehen sich (in diesem
Ausführungsbeispiel)
einer Verdichtungszündung
innerhalb der Brennkammer und das daraus resultierende Abgas wird
in den Auslasskanal 10 abgegeben.
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Unterdessen
wird ein Anteil des Abgases, das in den Auslasskanal 10 strömt, zu der
Einlassseite als EGR-Gas durch das EGR-System rückgeführt, d. h., durch einen EGR-Kanal 11 und
eine EGR-Ventil 12. Das Turbinenteil 3b des Turbola ders 3 ist
stromab des Verteilerabschnittes in dem Auslasskanal 10 installiert.
Somit dient das verbleibenden Abgas dazu, das Auslassturbinenteil 3b des
Turboladers 3 anzutreiben.
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Ein
NOx-speichernder katalytischer Wandler 13, der einen katalytischen
Dreiwege-Wandler mit einer hinzugefügten NOx-absorbierenden Substanz aufweist,
ist in dem Auslasskanal 10 stromab der Auslassturbine für den Zweck
des Reinigens des Abgases vorgesehen. Der NOx-speichernde katalytische
Wandler 13, der einen Dreiwege Katalysator mit einer zusätzlichen
NOx-adsorbierenden Substanz aufweist, ist in dem Auslasskanal 10 stromab
des Auslassturbine für
den Zweck des Reinigens des Abgases vorgesehen. Der NOx-speichernde
katalytische Wandler 13 ist konfiguriert, um in dem Abgas enthaltenes
NOx zu speichern, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist.
Der NOx-speichernde katalytische Wandler 13 ist konfiguriert,
um das gespeicherte NOx zu reinigen und freizugeben, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases
stöchiometrisch
oder fett ist. Noch genauer, dieser NOx-speichernder katalytischer
Wandler 13 ist konfiguriert, NO in der Anwesenheit von
Platin oder anderem Edelmetall zu oxidieren, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager
ist, so dass NOx durch das Adsorbierungssubstrat in der Form von NO2 leichter adsorbiert und gespeichert werden kann.
Unterdessen wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch oder fett ist,
das NO2 in einer Reaktionsreaktion mit HC,
CO etc. reagiert, um N2 zu erhalten.
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Zum
Steuern des Motors 1 empfängt eine Motorsteuereinheit
oder „ECU" 20 verschiedene
Eingangs- oder Steuerungssignale von verschiedenen Sensoren, ist
aber nicht auf einen Drehzahlsensor 21, einen Beschleunigerpositionssensor 22,
einen Luftströmungsmesser 23,
einen Kühlmittelsensor 24 und
einen Temperatursensor 25 eines katalytischen Wandlers
begrenzt. Der Drehzahlsensor 21 ist konfiguriert und angeordnet,
um eine Motordrehzahl Ne zu erfassen und um ein Signal zu erzeugen,
das die Motordrehzahl Ne anzeigt. Der Beschleunigerpositionssensor 22 ist
konfiguriert und angeordnet, um die Beschleunigerposition APO zu
erfassen und um ein Signal zu erzeugen, das die Beschleunigerposition APO
anzeigt. Der Luftströmungsmesser 23 ist
konfiguriert und angeordnet, um die Einlassluftmenge Qa zu erfassen
und um ein Signal zu erzeugen, das die Einlassluftmenge Qa anzeigt.
Der Kühlmittelsensor 24 ist
konfiguriert und angeordnet, um die Temperatur Tw des Motorkühlmittels
zu erfassen und um ein Signal zu erzeugen, das die Temperatur Tw
des Motorkühlmittels
anzeigt. Der Drehzahlsensor 21 ist konfiguriert und angeordnet,
um eine Motordrehzahl Ne zu erfassen und um ein Signal zu erzeugen,
das die Motordrehzahl Ne anzeigt. Der Temperatursen sor 25 eines
katalytischen Wandlers ist vorgesehen, um eine Temperatur des katalytischen
Wandlers (die Trägertemperatur)
Tcat des NOx-speichernden katalytischen Wandlers 13 zu
erfassen und um ein Signal zu erzeugen, das die Temperatur Tcat
eines katalytischen Wandlers anzeigt. Die Signale werden alle der Motorsteuerungseinheit 20 zugeführt. Es
ist ebenso akzeptabel, einen Abgastemperatursensor stromab des NOx-speichernden katalytischen
Wandlers 13 vorzusehen und die Temperatur Tcat des katalytischen
Wandlers indirekt auf der Grundlage des Abgastemperatur zu erfassen.
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Auf
der Grundlage der vorerwähnten
Eingangssignale gibt die Motorsteuerungseinheit 20 Kraftstoffeinspritz-Befehlssignale
an die Kraftstoffeinspritzer 9 zum Steuern der Kraftstoffeinspritzungsmenge
und des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, die durch die Kraftstoffeinspritzer 9 ausgeführt werden, ein Öffnungsgrad-Befehlssignal
zu dem Einlassluft-Drosselventil 5, ein Öffnungsgrad-Befehlssignal zu
dem EGR-Ventil und einen Düsenöffnungsgrad-Befehlswert
zu einer variablen Düsenvorrichtung 15 des
Turboladers 3 aus.
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Die
Motorsteuerungseinheit 20 enthält vorzugsweise einen Mikrorechner
mit einem Programm für
eine NOx-speichernde katalytische Wandler-Verschlechterungsbestimmung,
das die Kraftstoffverschlechterung des NOx-speichernden katalytischen Wandler 13 bestimmt.
Die Motorsteuerungseinheit 20 kann auch andere herkömmliche
Bauteile, z. B. einen Eingangs-Schnittstellenschaltkreis, einen
Ausgangs-Schnittstellenschaltkreis und Speicherungsvorrichtungen,
z. B. eine ROM-(nur-Lesespeicher) Vorrichtung und eine RAM-(Speicher
mit wahlfreiem Zugriff) Vorrichtung. Der Speicherschaltkreis speichert
Verarbeitungsergebnisse und Steuerungsprogramme werden durch den
Prozessorschaltkreis abgearbeitet. Die Motorsteuerungseinheit 20 ist
mit den Sensoren 21 bis 25 in einer herkömmlichen
Weise betrieblich gekuppelt. Der innere RAM-Speicher der Motorsteuerungseinheit 20 speichert
die Stati der Betriebszeichen und verschiedene Steuerdaten. Der
innere ROM-Speicher der Motorsteuerungseinheit 20 speichert
verschiedene Betätigungen
wie sie notwendig und/oder gewünscht
sind. Es wird für
diejenigen, die auf diesem gebiet der Technik Fachleute sind aus
dieser Offenbarung deutlich, dass der genaue Aufbau und Algorithmus
für die
Motorsteuerungseinheit 20 eine Kombination von hardware
und software sein kann, die die Funktionen entsprechend der technischen
Lehre ausführen.
Mit anderen Worten, „die
Einrichtungs-plus die Funktions-" Bestimmungen,
wie sie in der Spezifikation und in den Ansprüchen verwendet werden, sollten
einen Aufbau oder eine hardware und/oder eine software enthalten,
die verwendet werden kann bzw. können,
um die Funktion der Einrichtungs-plus der Funktions-Bestimmung auszuführen.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
führt die
Motorsteuerungseinheit 20 die Bestimmung der Verschlechterung
aus, um zu bestimmen, wenn der NOx-speichernde katalytische Wandler 13 verschlechtert
ist. Die Verschlechterungsbestimmung wird nunmehr ausführlich beschrieben.
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Die 2 zeigt
eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Adsorptionseffektivität eines NOx-speichernden
katalytischen Wandlers für
beide neue Richtungen („vor
der Verschlechterung” oder „nach der
Verschlechterung")
und die verschlechterten Bedingungen („nach der Verschlechterung” oder die „spätere Verschlechterung").
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In
dem späterer-Motoraufwärmungs-Temperaturbereich
(die katalytischen Wandlertemperaturen TC und höher), vermindert sich die Adsorptionseffektivität, wie sich
die Temperatur des katalytischen Wandlers erhöht. Dieser Trend wird sowohl
vor, als auch nach der Verschlechterung gezeigt. Demzufolge erhöht sich
die Adsorptionseffektivität,
wie sich die Temperatur des katalytischen Wandlers vermindert. Auch
ist die Temperatur, bei der die Adsorptionseffektivität beginnt,
um sich zu vermindern, nach der Verschlechterung derart niedriger
als vor der Verschlechterung, dass der Grad der Verminderung in der
Adsorptionseffektivität.
nach der Verschlechterung stärker
als vor der Verschlechterung ist.
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Somit
verrät
ein Vergleich der Differenz Δη(TH) zwischen
der Vor-Verschlechterungs-und
der Nach-Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität bei einer bestimmten höheren Temperatur
TH des katalytischen Wandlers und der Differenz Δη(TL) zwischen der Vor-Verschlechterungs-und
der Nach-Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität bei einer bestimmten niedrigeren
Temperatur TC des katalytischen Wandlers, dass Δη(TH) > Δη(TC) ist.
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Unterdessen,
wenn sich der katalytische Wandler 13 verschlechtert, kann
er nicht länger
eine ausreichende Oxidationsreaktion veranlassen (d. h., die Oxidationsreaktion
NO → NO2, die für
die Adsorption verwendet wird) und die Temperatur des katalytischen
Wandlers 13 vermindert sich, weil sich die Reaktionswärme, die
aus der Oxidation resultiert, vermindert. Demzufolge vermindert
sich, wie sich der NOx-speichernde katalytische Wandler 13 verschlechtert,
die Differenz zwischen der Vor-Verschlechterungs- und der Nach-Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität (z. B. Δη(TH) → Δη(TC)).
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Dieses
Ausführungsbeispiel
verwendet die Tatsache, dass sich ein katalytischer Wandler über die
Zeit derart verschlechtert, dass er nicht mehr in der Lage ist,
eine ausreichende Oxidationsreaktion zu veranlassen. Die Verschlechterung
des katalytischen Wandlers 13 wird auf der Grundlage der
Verschlechterung in der Reaktionswär me oder einer Verschlechterung
in der Temperatur des katalytischen Wandlers bestimmt, der ein zu
der Wärmereaktion der
Oxidationsreaktion äquivalenter
Wert ist. Noch genauer, in diesem Ausführungsbeispiel wird eine Menge
von gespeichertem NOx auf der Grundlage der Vor-Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität abgeschätzt, die
der Temperatur des katalytischen Wandlers entspricht, und eine weitere
Menge von gespeichertem NOx wird auf der Grundlage der Nach – Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität abgeschätzt, die
der Temperatur des katalytischen Wandlers entspricht. Die Differenz
zwischen den zwei Mengen von gespeicherten NOx wird berechnet und
mit einem vorgeschriebenen Wert verglichen. Falls die Differenz
kleiner als der vorgeschriebene Wert ist, dann bestimmt das System,
dass eine Verschlechterung in der Wärmereaktion der durch den Katalysator veranlassten
Oxidationsreaktion die Temperatur des katalytischen Wandlers verursacht
hat, sich zu vermindern, wodurch folglich der NOx-speichernde katalytischer
Wandle verschlechtert wird.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm des Steuerprogramms, das ausgeführt wird,
um zu bestimmen, wenn sich der NOx-speichernde katalytische Wandler 13 verschlechtert
hat. Das Programm wird einmal pro vorgeschriebener Zeiteinheit wiederholt.
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In
dem Schritt S1 bestimmt die Motorsteuerungseinheit 20,
wenn der Motor 1 bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch
läuft (das
normale magere Luft-Kraftstoff-Gemisch
eines Dieselmotors). Falls das Luft-Kraftstoff-Gemisch nicht mager
ist, dann endet das Programm, weil NOx nur in Übereinstimmung mit den Kennlinienkurven
der 2 gespeichert wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch
mager ist.
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In
dem Schritt S2 bestimmt die Motorsteuerungseinheit 20,
wenn der katalytische Wandler 13 von Schwefelkontaminierung
(„Schwefelvergiftung") frei ist. Falls
der katalytische Wandle 13 von einer Schwefelkontaminierung
nicht frei ist, wird das Programm beendet, weil die gewünschte NOx-Speicherleistung
nicht erhalten werden kann, wenn der NOx-speichernde katalytische
Wandler 13 mit Schwefel kontaminiert ist.
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Die
Bestimmung, ob der katalytische Wandler 13 von einer Schwefelkontaminierung
frei ist, wird durch Ausführen
einer separaten Berechnung der Menge der Schwefelkontaminierung
und durch Bestimmen erreicht, ob die Menge der Schwefelkontaminierung
gleich zu oder unter einem vorgeschriebenen Wert ist. Die Menge
der Schwefelkontaminierung wird z. B. durch Summieren (durch Integrieren)
der Werte berechnet, die durch Multiplizieren der Kraftstoffeinspritzmenge
des Motors durch eine vorbestimmte Schwefelkonzentration (d. h.,
durch Summieren der Erhöhung
in der Menge der Schwefelkontaminierung pro Zeiteinheit) erhalten
werden und Subtrahieren der Menge der Schwefelkontaminierung, die
durch ein periodisches Ausführen
einer Schwe felkontaminierungs-Entfernungsbehandlung entfernt worden
ist, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert worden
ist und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt derart verzögert worden
ist, dass die Abgastemperatur erhöht wird (die Menge der Kontaminierung,
die entfernt worden ist, ist auf solche Faktoren, wie die Zeitgröße bezogen, über die
die Schwefelkontaminierungs-Entfernungsbehandlung ausgeführt wird).
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In
dem Schritt S3 erfasst die Motorsteuerungseinheit 20 die
Temperatur des katalytischen Wandlers auf der Grundlage des Signals
von dem Temperatursensor 25 des katalytischen Wandlers und
bestimmt, wenn die Temperatur des katalytischen Wandlers gleich
zu oder oberhalb einer vorgeschriebenen Temperatur #TC ist. Wenn
die Temperatur des katalytischen Wandlers nicht zu oder oberhalb
der vorgeschriebenen Temperatur #TC ist, dann endet das Programm,
weil angenommen wird, dass der Motor 1 nicht ausreichend
warm ist. Die vorgeschriebene Temperatur #TC ist eine Aktivierungstemperatur,
bei der die Reinigungseffektivität
des katalytischen Wandlers 13 bei oder oberhalb eines vorgeschriebenen
Wertes (z. B. 90%) infolge des Aufwärmens der Brennkraftmaschine 1 ist.
Das System ist konfiguriert, um den Abschnitt der Adsorptionseffektivität versus
der in der 2 gezeigten Temperaturkennlinie
des katalytischen Wandlers zu verwenden, die dem Bereich der Temperaturen
entspricht, bei der angenommen wird, dass der Motor warm ist.
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In
dem Schritt S4 verwendet die Motorsteuerungseinheit 20 die
Temperatur Tcat des katalytischen Wandlers, die durch den Sensor 25 für die Temperatur
des katalytischen Wandlers erfasst worden ist, um die Vor-Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität ηB (die Adsorptionseffektivität, die den neuen
Bedingungen entspricht) und die Nach-Verschlechterungsadsorptionseffektivität ηA (die Adsorptionseffektivität, die den
verschlechterten Bedingungen entspricht), in einer Tabelle, die
die Kennlinien, wie die in der 2 gezeigten,
ausdrückt,
zu finden.
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In
dem Schritt S5 schätzt
die Motorsteuerungseinheit 20 eine NOx-Speichergröße oder
Menge Qn in dem Abgas auf der Grundlage der Einlassluftmenge Qa
ab, die durch den Luftströmungsmesser 23 erfasst
worden ist.
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In
dem Schritt S6 berechnet die Motorsteuerungseinheit 20 die
Vor-Verschlechterungs-NOx-Speicherrate
BNOx (das NOx, das pro Zeiteinheit bei Vor-Verschlechterungsbedingungen gespeichert
wird), die den Vor-Verschlechterungsbedingungen durch Multiplizieren
der Abgas-NOx-Menge Qn mit der Vor-Verschlechterungs-Adsorptionseffektivität ηB entspricht,
wie in der nachstehenden Gleichung gezeigt. BNOx
= Qn × ηB
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In
dem Schritt S7 berechnet die Motorsteuerungseinheit 20 die
Nachverschlechterungs-NOx-Speicherrate (das NOx, das pro Zeiteinheit
bei den Nach-Verschlechterungsbedingungen gespeichert wird), die
den Nach-Verschlechterungsbedingungen durch Multiplizieren der Abgas-NOx-Menge
Qn mit der Nach-Verschlechterungsadsorptionseffektivität ηA entspricht,
wie in der nachstehenden Gleichung gezeigt. ANOx
= Qn × ηA
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In
dem Schritt S8 summieret die Motorsteuerungseinheit 20 jeweils
die Vor-Verschlechterungs-NOx-Speicherrate BNOx und die Nach-Verschlechterungs-NOx-Speicherrate
ANOx über
eine vorbestimmte Zeitgröße, um die
Vor-Verschlechterung NOx-Speichermenge SBNOx und eine Nach-Verschlechterungs-NOx-Speichermenge
SANOx zu erhalten. SBNOx = Σ(BNOx) SANOx
= Σ(ANOx)
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In
dem Schritt S9 bestimmt die Motorsteuerungseinheit 20,
wenn eine vorbestimmte Zeitgröße seit
dem Beginn des Summierens der Speicherraten verstrichen ist. Falls
dies nicht der Fall ist, beendet die Motorsteuerungseinheit 20 das
Programm.
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Falls
die vorgeschriebene Größe verstrichen ist,
seit die Summierung der Speicherrate begann, d. h., wenn die Vor-Verschlechterung
NOx-Speichermenge SBNOx und die Nach-Verschlechterungs-NOx-Speichermenge
SANOx für
eine vorbestimmte Zeitdauer (die vorgeschriebene Zeitgröße) berechnet
worden ist, dann geht die Motorsteuerungseinheit 20 zu
dem Schritt S10 weiter.
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In
dem Schritt S10 vergleicht die Motorsteuerungseinheit 20 den
Vorhersagewert für
die Vor-Verschlechterung NOx-Speichermenge SBNOx und den Vorhersagewert
für die
Nach-Verschlechterungs-NOx-Speichermenge SANOx durch Finden der
Differenz zwischen den zwei Werten (SBNOx – SANOx) und durch Bestimmen,
wenn die Differenz gleich zu oder geringer als ein vorgeschriebener
Wert #SL ist.
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Falls
die Differenz SBNOx – SANOx
größer als
der vorgeschriebene Wert #SL ist, dann ist die Temperatur des katalytischen
Wandlers auf der hohen Seite in der 2, was anzeigt,
dass die Reaktionswärme
der Oxidationsreaktion groß ist.
Demzufolge bestimmt die Motorsteuerungseinheit 20, dass der
NOx-speichernde katalytische Wandler 13 normal ist und
geht zu dem Schritt S12 weiter, wo er die Summierungswerte SBNOx
und SANOx auf null zurücksetzt
und das Programm beendet.
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Falls
die Differenz SBNOx – SANOx
gleich zu oder kleiner als der vorgeschriebene Wert #SL ist, dann
ist die Temperatur des katalytischen Wandlers auf der niedrigen
Seite in der 2, was anzeigt, dass die Reaktionswärme der
Oxidationsreaktion klein ist. Demzufolge bestimmt die Motorsteuerungseinheit 20,
dass der NOx-speichernder katalytischer Wandler verschlechtert ist
und geht zu einem schritt S11 weiter, wo er den Status eines Verschlechterungszeichens
auf EIN ändert.
Die Motorsteuerungseinheit 20 geht dann zu dem Schritt
S12 weiter, wo sie die Summierungswerte SBNOx und SANOx auf null
zurücksetzt
und das Programm beendet.
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Somit
bildet der Sensor 25 für
die Temperatur des katalytischen Wandlers gemeinsam mit dem Schritt
S3 der 3 einen Temperatur-Erfassungsabschnitt des Verschlechterungs-Bestimmungssystems
für den
katalytischen Wandler. Der Schritt S4 der 3 bildet
einen Einrichtungsabschnitt für
eine Vor-Verschlechterungs-NOx-Adsorptionseffektivität und einen
Einrichtungsabschnitt für
eine Nach-Verschlechterungs-NOx-Adsorptionseffektivität des Verschlechterungs-Bestimmungssystems
für den
katalytischen Wandler. Die Schritte S5, S6, S8 und S9 der 3 bilden
einen Vor-Verschlechterungs-gespeichertes-NOx-Abschätzungsabschnitt
des Verschlechterungs-Bestimmungssystems
für den
katalytischen Wandler. Die Schritte S5, S7, S8 und S9 der 3 bilden
einen Nach-Verschlechterungs-gespeichertes-NOx-Abschätzungsabschnitt
des Verschlechterungs-Bestimmungssystems für den katalytischen Wandler.
Die schritte S10 und S11 der 3 bilden
einen Verschlechterungs-Bestimmungsabschnitt des Verschlechterungs-Bestimmungssystems für den katalytischen
Wandler.
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Zusammenfassend
wird das Verschlechterungs-Bestimmungssystems für den katalytischen Wandler
grundsätzlich
infolge dessen, wie nachstehend ausgeführt, konfiguriert: Erfassen
oder Abschätzen
einer Temperatur des katalytischen Wandlers 13; Festsetzen
einer NOx-Adsorptionseffektivität des
katalytischen Wandlers 13 in Bezug auf die Temperatur des
katalytischen Wandlers 13, die den Bedingungen entspricht,
unter denen der katalytische Wandler neu ist; Abschätzen einer
Menge von gespeicherten NOx, die den Bedingungen entspricht, unter
denen der katalytische Wandler neu auf der Grundlage der NOx-Adsorptionseffektivität ist, wenn der
katalytische Wandler 13 neu ist; Festsetzen einer NOx-Adsorptionseffektivität des katalytischen
Wandlers 13 in Bezug auf die Temperatur des katalytischen Wandlers 13,
die den Bedingungen entspricht, unter denen der katalytische Wandler
verschlechtert wird; und Festsetzen einer Menge von gespeicherten NOx,
die den Bedingungen entspricht, unter denen der katalytische Wandler
auf der Grundlage des NOx-Adsorptionseffektivität verschlechtert wird. Das Verschlechterungs-Bestimmungssystems
für den
katalytischen Wandler bestimmt dann, dass der katalytische Wandler 13 verschlechtert
ist, wenn ein Vergleich des eingeschätzten Wertes der Menge des
gespeicherten NOx, der den Bedingungen entspricht, unter denen der
katalytische Wandler 13 neu ist und des abgeschätzten Wertes
der Menge des gespeicherten NOx, die den Bedingungen entspricht,
unter denen der katalytische Wandler 13 verschlechtert
ist, anzeigt, dass die Differenz zwischen den zwei abgeschätzten Werten
unter einem vorbestimmten Wert ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Abschätzung
der NOx-Speichermengen, die den neuen und den verschlechterten Bedingungen
entsprechen, durch Festlegen einer Adsorptionseffektivität des katalytischen
Wandlers 13 in Bezug auf die Temperatur des katalytischen
Wandlers 13, die den Bedingungen entsprechen, unter denen
der katalytische Wandler 13 neu ist oder verschlechtert
ist, durch Berechnen einer Menge von pro Zeiteinheit gespeicherten
NOx als ein Produkt der NOx-Adsorptionseffektivität und der
Menge von NOx in dem Abgas, und durch Aufaddieren der einzelnen
Mengen des pro Zeiteinheit gespeicherten NOx, die während einer
vorgeschriebenen Zeiteinheit berechnet worden ist, erreicht. Als
ein Ergebnis kann die Abschätzung
der NOx-Speichermengen, die den neuen und verschlechterten Bedingungen
entsprechen, mit einer verbesserten Genauigkeit erreicht werden.
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Diese
Ausführungsbeispiel
kann eine Menge von NOx, die in dem Abgas enthalten ist, durch Abschätzen auf
der Grundlage der Einlassluftmenge genau abschätzen. Auch kann bei diesem
Ausführungsbeispiel
die Präzisionsbestimmung
verbessert werden, weil die Verschlechterungsbestimmung ausgeführt wird,
wenn die Menge von Sauerstoff, der in dem Abgas, das in den katalytischen
Wandler 13 strömt, übermäßig ist.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Präzision
der Verschlechterungsbestimmung verbessert werden, weil die Verschlechterungsbestimmung
ausgeführt
wird, wenn der katalytische Wandler 13 von einer Schwefelkontaminierung
(„Schwefelvergiftung") frei ist.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Präzision
der Verschlechterungsbestimmung verbessert werden, weil die Verschlechterungsbestimmung
ausgeführt
wird, wenn die Temperatur des Katalysators gleich zu oder höher als
eine vorgeschriebene Temperatur ist (d. h., eine Aktivierungstemperatur,
bei der die Reinigungseffektivität
des katalytischen Wandlers 13 bei oder oberhalb eines vorgeschriebenen
Wertes infolge des Aufwärmens
der Brennkraftmaschine ist).
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Wie
hierin verwendet beziehen sich, um das zuvor erwähnte Ausführungsbeispiel zu beschreiben, die
folgenden Richtungsbezeichnungen „vorwärts, rückwärts, oberhalb, abwärts, vertikal,
horizontal, unten und quer" sowie
einige weitere Richtungsbegriffe auf die Richtungen eines Fahrzeuges,
das mit solch einem Verschlechterungs-Bestim mungssystems für den katalytischen
Wandler ausgerüstet
ist. Demzufolge sollten diese Begriffe, wie sie verwendet werden, um
die technische Lehre zu beschreiben, relativ zu einem Fahrzeug,
das mit dem Ausführungsbeispiel ausgerüstet ist,
bezogen werden.
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Der
Begriff „Erfassen", wie er hierin verwendet
wird, um einen Betrieb oder eine Funktion zu beschreiben, die durch
ein Bauteil, einen Abschnitt, eine Vorrichtung oder dergleichen
ausgeführt
wird, enthält
einen Abschnitt, eine Vorrichtung und dergleichen, der keine physikalische
Erfassung erfordert, sondern eher das Bestimmen, das Messen, das
Modellieren, das Vorhersagen, das Abschätzen oder das Berechnen oder
dergleichen, um den Betrieb oder die Funktionen auszuführen, enthält. Der
Begriff „konfiguriert", wie er hierin verwendet
wird, um ein Bauteil, einen Abschnitt, eine Vorrichtung oder dergleichen
zu beschreiben, enthält
hardware und/oder software, die aufgebaut und/oder programmiert
ist, um die gewünschte
Funktion auszuführen. Überdies sollten
die Begriffe, die als „Einrichtung
plus Funktion" in
den Ansprüchen
ausgedrückt
werden, jeden Aufbau enthalten, der verwendet werden kann, um die
Funktion des Teils der vorliegenden Erfindung auszuführen. Die
Begriffe von einem Maß,
z. B. „wesentlich", „über" und „ungefähr", wie sie hierin
verwendet werden, bedeutet eine vernünftige Größe der Abweichung des modifizierten
Ausdrucks derart, dass das Endergebnis nicht signifikant verändert wird.
Z. B. können
diese Begriffe ausgelegt werden, dass sie eine Abweichung von zumindest ± 5% des modifizierten
Ausdrucks enthalten, wenn diese Abweichung die Bedeutung des Wortes,
dass es modifiziert, nicht negiert.