DE102004001831A1

DE102004001831A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Katalysatorwirkungsgrads und einer Sekundärlufteinblasung

Info

Publication number: DE102004001831A1
Application number: DE102004001831A
Authority: DE
Inventors: Wenbo Novi Wang; Matthew J. Menlo Park Roelle; Guojun Canton Shi
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: DE102004001831B4; US20040134186A1; US6802181B2

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Sekundärlufteinblasvorrichtung und eines Katalysatorwirkungsgrads. Das Verfahren umfasst das Betreiben eines Motors in einem fetten Zustand nach Erfassen eines stationären Motorzustands. Die Sekundärlufteinblasvorrichtung bläst Luft in einen Abgasstrom, um einen mageren Motorzustand zu simulieren. Das Einblasen der Luft in den Abgasstrom wird beendet, nachdem sowohl der Einlass- als auch der Auslasssensor den mageren Zustand erfasst haben. Nach Beenden der Lufteinblasung wird eine Verzögerungszeit zwischen dem Einlasssensor, der den fetten Zustand erfasst, und dem Auslasssensor, der den fetten Betriebszustand erfasst, bestimmt. Basierend auf der Verzögerungszeit wird eine Sauerstoffspeicherkapazität des katalytischen Konverters berechnet. Ein Katalysatorwirkungsgrad wird als Funktion der Speicherkapazität bestimmt. Zusätzlich wird die Funktion der Sekundärlufteinblasvorrichtung überwacht. Wenn der Einlasssensor, nachdem die Sekundärlufteinblasvorrichtung aktiv ist, den mageren Zustand nicht erfasst, wird ein Fehler signalisiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Diagnosesysteme für Fahrzeuge und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Katalysatorwirkungsgrads und einer Sekundärlufteinblasung.
Während des Verbrennungsprozesses wird Benzin oxidiert und Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) verbinden sich mit Luft. Zahlreiche chemische Verbindungen werden gebildet, die Kohlendioxid (CO₂), Wasser (H₂O), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NO_x), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Schwefeloxide (SO_x) und andere Verbindungen umfassen.

Automobilabgasanlagen umfassen einen Dreiwegekatalysator, der CO, HC und NO_x im Abgas reduziert. Der Wirkungsgrad des katalytischen Konverters wird regelmäßig überwacht, um ein Übermaß an CO, HC und NO_x im Abgas zu verhindern. Typischerweise wird der katalytische Konverter während stationärer Motorzustände überwacht. Zum Beispiel stellt die Motorsteuereinheit im Leerlauf das Luft/Kraftstoff-(L/K)-Verhältnis ein, um einen gleichmäßigen Schadstoffausstoß zu erreichen. Herkömmliche Überwachungsverfahren zwingen das L/K-Verhältnis über einen vorbestimmten Zeitraum in einen mageren oder fetten Zustand. Danach schaltet die Steuereinheit auf den fetten oder mageren Zustand. Basierend auf einer Verzögerungszeit zwischen einem Einlasssauerstoffsensor und einem Auslasssauerstoffsensor, die den mageren/fetten Zu stand erfassen, schätzt die Steuereinheit eine Sauerstoffspeicherkapazität (SSK) des katalytischen Konverters ab. Die SSK ist ein Maß für den Wirkungsgrad des katalytischen Konverters.

Die eingreifenden Katalysatorüberwachungstests beeinflussen den Schadstoffausstoß und das Fahrverhalten negativ. Zum Beispiel kann der Betrieb bei einem mageren L/K-Verhältnis Motorinstabilität verursachen. Um Motorinstabilität zu verhindern, ist typischerweise ein Ausgleich erforderlich, der eine noch stärker eingreifende Steuerung weiterer Motorparameter zur Folge hat.

Es kann auch eine Sekundärlufteinblasvorrichtung vorgesehen sein, um Luft in den Abgasstrom zu blasen. Die Sekundärlufteinblasvorrichtung arbeitet normalerweise während einer kurzen Anlaufphase des Motors. Während der Anlaufphase ist der Motor noch "kalt" und die Verbrennung des Benzins ist unvollständig, was einen starken Schadstoffausstoß, speziell von CO und HC, verursacht. Die durch die Sekundärlufteinblasvorrichtung eingeblasene zusätzliche Luft wird verwendet, um den Katalysator schnell durch Oxidieren von CO und HC aufzuheizen. Der erwärmte katalytische Konverter oxidiert CO und HC weiter und reduziert NO_x auf niedrigere Emissionswerte.

Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung sowohl einer Sekundärlufteinblasvorrichtung als auch eines katalytischen Konverters bereit. Das Verfahren umfasst ein Betreiben eines Motors in einem fetten Zustand, nachdem ein stationärer Motorzustand erfasst wurde. Die Sekundärlufteinblasvorrichtung bläst Luft in einen Abgasstrom, um einen mageren Zustand zu erzeugen. Das Einblasen der Luft in den Abgasstrom wird beendet, nachdem sowohl ein Einlass- als auch ein Auslasssensor den mageren Zustand erfasst haben. Nach Beenden des Lufteinblasens wird eine Verzögerungszeit zwischen dem Einlasssensor, der den fetten Zustand erfasst, und dem Auslasssensor, der den fetten Zustand erfasst, gemessen. Basierend auf der Verzögerungszeit wird eine Sauerstoffspeicherkapazität des katalytischen Konverters berechnet. Ein Wirkungsgrad des katalytischen Konverters wird als Funktion der Speicherkapazität bestimmt. Zusätzlich wird ein Fehler der Sekundärlufteinblasvorrichtung signalisiert, wenn der Einlasssensor den mageren Zustand nicht erfasst.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung deutlich. Es ist zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, obwohl sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, nur zum Zwecke der Darstellung bestimmt sind und nicht den Bereich der Erfindung einschränken sollen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugabgassystems;
2 ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zur Überwachung eines Katalysatorwirkungsgrads und einer Sekundärlufteinblasung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Diagramm, das eine Einlass- und Auslasssauerstoffsensorsspannung als Funktion der Zeit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Diagramm, das ein entsprechendes angesteuertes Äquivalenzverhältnis als Funktion der Zeit für die Daten in 3 zeigt;
5 ein Diagramm, das eine Einlass- und Auslasssauerstoffsensorspannung als Funktion der Zeit gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
6 ein Diagramm, das ein entsprechendes angesteuertes Äquivalenzverhältnis als Funktion der Zeit für die Daten von 5 zeigt.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Zum Zwecke der Klarheit werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Teile zu bezeichnen.
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Fahrzeug 10 eine Steuereinheit 12, einen Motor 14, eine Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 und ein Abgassystem 18. Die Steuereinheit 12 kommuniziert mit zahlreichen Sensoren, Aktoren und Ventilen. Der Motor 14 umfasst eine Drossel 20, die mit der Steuereinheit 12 kommuniziert. Die Drossel 20 steuert die Luftmenge, die während eines Ansaugtakts der Kolben (nicht gezeigt) vom Motor 14 angesaugt wird. Die vom Motor 14 erzeugte Motorleistung ist proportional zu einem Luftmassenvolumenstrom der Luft in den Motor 14. Der Motor 14 arbeitet in einem mageren Zustand (d.h. reduziertem Kraft stoff), wenn das L/K-Verhältnis größer als ein stöchiometrisches L/K-Verhältnis ist. Der Motor 14 arbeitet in einem fetten Zustand, wenn das L/K-Verhältnis kleiner als das stöchiometrische L/K-Verhältnis ist. Eine Verbrennung innerhalb des Motors 14 produziert ein Abgas, das von dem Motor 14 in das Abgassystem 18 strömt, welches das Abgas behandelt und in die Umgebung abgibt.
Das Abgassystem 18 umfasst einen Auspuffkrümmer 22, einen katalytischen Konverter 24, einen Einlasssauerstoffsauerstoffsensor 26, der stromaufwärts vom katalytischen Konverter 24 angeordnet ist, und einen Auslasssauerstoffsensor 28, der stromabwärts vom katalytischen Konverter 24 angeordnet ist. Um Schadstoffemissionen am Auspuffendrohr zu reduzieren, steuert der katalytische Konverter 24 den Motorschadstoffausstoß durch Erhöhung der Oxidationsrate von Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) und der Reduktionsrate von Stickoxiden (NO_x). Für eine Oxidation benötigt der katalytische Konverter 24 Luft oder O₂. Wenn das Abgas im fetten Zustand ist, kann der katalytische Konverter O₂ abgeben, der im mageren Zustand gespeichert wurde oder von dem überschüssigen O₂ stammt, der während der Reduktionsreaktion erzeugt wurde. Die O₂-Speicher- und Abgabekapazität des katalytischen Konverters 24 ist ein Maß für den Wirkungsgrad des katalytischen Konverters, um HC und CO zu oxidieren und NO_x zu reduzieren. Der Einasssauerstoffsensor 26 kommuniziert mit der Steuereinheit 12 und misst den O₂-Gehalt des Abgasstromes, der in den katalytischen Konverter 24 strömt. Der Auslasssauerstoffsensor kommuniziert mit der Steuereinheit 12 und misst den O₂-Gehalt des Abgasstromes, der den katalytischen Konverter 24 verlässt.
Die Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 umfasst eine Luftpumpe 30 und ein Ventil 32. Die Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 wird während einer kurzen Anlaufphase (ungefähr 30 bis 40 Sekunden) betrieben, nachdem der Motor gestartet wurde. Wenn der Motor 14 "kalt" ist, wird der Kraftstoff innerhalb der Zylinder (nicht gezeigt) nicht vollständig verbrannt, was zu einem Anstieg des HC- und CO-Gehalts im Abgas führt. Die Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 bläst Sekundärluft in den Abgasstrom, um die HC- und CO-Oxidation zu erhöhen. Zusätzlich heizt die Oxidation den katalytischen Konverter 24 schnell auf, was die Umwandlung von HC, CO und NO_x signifikant begünstigt. Auf diese Weise wird der Schadstoffausstoß während der Kaltstartphase ausreichend gesteuert. Sowohl die Luftpumpe 30 als auch als Ventil 32 kommunizieren mit der Steuereinheit 12. Die Steuereinheit 12 startet den Betrieb der Pumpe 30 und das Öffnen des Ventils 32, um das Einblasen von Luft in das Abgas zu ermöglichen.
Mit Bezug auf 2 ist ein Verfahren zum Messen der O₂-Speicherkapazität des katalytischen Konverters 24 gezeigt. Die Steuerung beginnt mit Schritt 100. In Schritt 102 bestimmt die Steuereinheit 12, ob der Motor 14 im Leerlauf betrieben wird. Wenn der Motor 14 nicht im Leerlauf betrieben wird, springt die Steuerung zurück auf Schritt 100. Wenn der Motor 14 im Leerlauf betrieben wird, veranlasst die Steuereinheit 12 in Schritt 104, dass der Motor 14 in einem fetten Zustand läuft. In Schritt 106 startet die Steuereinheit 12 den Betrieb der Pumpe 30 und das Öffnen des Ventils 32, um Luft in den Auspuffkrümmer 22 zu liefern. Auf diese Weise wird O₂ in den fetten Abgasstrom geblasen, um einen mageren Abgasstrom zu erzeugen.
In Schritt 108 wird der Einlasssauerstoffsensor 26 durch die Steuereinheit 12 überprüft, um zu bestimmen, ob der Einlasssauerstoffsensor 26 den erzeugten mageren Zustand erfasst hat. Wenn der Einlasssauerstoffsensor 26 den mageren Zustand nicht erfasst, wird in Schritt 110 ein Fehler signalisiert, um anzuzeigen, dass die Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 nicht richtig funktioniert. Wenn der Einlasssauerstoffsensor 26 den mageren Zustand erfasst, zeigt ein Signal in Schritt 111 an, dass die Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 richtig funktioniert und die Steuerung fährt mit Schritt 112 fort. In Schritt 112 bestimmt die Steuereinheit 12, ob der Auslasssauerstoffsensor 28 bereits den mageren Zustand erfasst hat. Wenn der Auslasssauerstoffsensor 28 den mageren Zustand nicht erfasst hat, läuft die Steuerung in einer Schleife, bis der Auslasssauerstoffsensor 28 den mageren Zustand erfasst.
Wenn der Sauerstoffsauerstoffsensor 28 den mageren Zustand erfasst, fährt die Steuereinheit 12 fort, die Pumpe 30 über eine vorbestimmte Zeitdauer zu betreiben, um den katalytischen Konverter 24 zu sättigen. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer abläuft, schaltet die Steuereinheit 12 in Schritt 114 die Pumpe 30 ab und schließt das Ventil 32. Dadurch, dass die Sekundärlufteinblasvorrichtung 16 abgeschaltet ist und der Motor 14 noch im fetten Zustand läuft, nimmt der O₂-Gehalt des Abgasstromes ab. Schließlich erfasst der Einlasssauerstoffsensor 26 den fetten Zustand. Da der fette Abgasstrom in dem katalytischen Konverter behandelt wird, erfasst der Auslasssauerstoffsensor 28 schließlich den fetten Zustand. Die Steuerung fährt mit Schritt 115 fort, in dem die Steuereinheit 12 die Zeit verfolgt, die der Einlasssauerstoffsensor und der Auslasssauerstoffsensor benötigen, um eine Referenzspannung zu erreichen. Es sollte erwähnt werden, dass vor dem Ausführen von Schritt 115 die Steuereinheit den Motor wahlweise ansteuern kann, damit dieser in mehr oder weniger fettem Zustand als in Schritt 104 angesteuert arbeitet.
In Schritt 116 misst die Steuereinheit 12 die Verzögerungszeit zwischen dem Einlasssauerstoffsensor 26, der die stöchiometrische oder fette Referenzspannung erreicht, und dem Auslasssauerstoffsensor 28, der das gleiche erreicht, (siehe 3). Nach Bestimmung der Verzögerungszeit fährt die Steuerung mit Schritt 118 fort, in dem die Steuereinheit 12 basierend auf der Verzögerungszeit die Sauerstoffspeicherkapazität (SSK) des katalytischen Konverters bestimmt. In Schritt 120 bestimmt die Steuereinheit 12, ob die SSK des katalytischen Konverters 24 oberhalb eines vorgegebenen Niveaus liegt. Wenn die SSK nicht oberhalb des vorgegebenen Niveaus liegt, dann wird in Schritt 122 ein Fehler signalisiert. Wenn die SSK oberhalb des vorgegebenen Niveaus liegt, dann signalisiert der Algorithmus in Schritt 123, dass der katalytische Konverter 24 richtig funktioniert.
Mit Bezug auf 3 ist eine O₂-Sensorspannung (gemessen in mV) als Funktion der Zeit (gemessen in Sekunden) gezeigt. Insbesondere ist das Diagramm in 3 in drei Abschnitte geteilt, Abschnitt A (Vortest), Abschnitt B (Test) und Abschnitt C (Nachtest). Die durchgehende Linie stellt die Einlasssauerstoffsensorspannung dar und die gestrichelte Linie stellt die Auslasssauerstoffsensorspannung dar. Die Sinusform der Einlasssauerstoffsensorspannung in den Abschnitten A und C zeigt das Schwingen zwischen mageren und fetten Motorzuständen an, das einen gleichmäßigen Gehalt an Abgasemissionen während des Leerlaufs ermöglicht.
Um eine Messung der SSK des katalytischen Konverters zu starten, veranlasst die Steuereinheit 12 den Motor 14 im fetten Zustand zu arbeiten, nachdem ein Motorleerlauf erfasst wurde. Die Steuereinheit 12 startet den Betrieb der Pumpe 30 und öffnet das Ventil 32, um Luft in den Abgasstrom zu blasen, so dass ein magerer Abgasstrom erzeugt wird. Da der magere Abgasstrom durch den katalytischen Konverter 24 strömt, fällt die Spannung des Einlasssauerstoffsensors 26, da der O₂-Gehalt des Abgasstroms ansteigt. Dies ist zu Beginn des Abschnitts B gezeigt. Zwi schen dem Einlasssauerstoffsensor 26 und dem Auslasssauerstoffsensor 28, die den mageren Zustand erfassen, ergibt sich eine Verzögerung, während der Abgasstrom innerhalb des katalytischen Konverters 24 behandelt wird. Sobald der Auslasssauerstoffsensor 28 den mageren Zustand erfasst, setzt die Steuereinheit 12 den Betrieb der Pumpe 30 für eine vorbestimmte Zeitdauer fort, so dass Sättigung des katalytischen Konverters 24 erreicht wird. Sobald die vorbestimmte Zeitdauer abläuft, beendet die Steuereinheit 12 die Lufteinblasung in den Abgasstrom und der Abgasstrom kehrt in einen fetten Zustand zurück.
Da der Motor 14 mit fettem Gemisch arbeitet, wodurch der O₂-Gehalt des Abgasstroms abnimmt, steigt die Spannung des Einlasssauerstoffsensors an und stabilisiert sich im Abschnitt B. Da der Abgasstrom im katalytischen Konverter 24 nach und nach behandelt wird, nimmt der O₂-Gehalt ab und der Auslasssauerstoffsensor 28 erfasst den verringerten O₂-Gehalt des Abgasstroms. Schließlich tritt ein scharfer Anstieg der Auslasssauerstoffsensorspannung auf und der O₂-Gehalt des katalytischen Konverters 24 ist, wie am Ende des Abschnitts B angezeigt, auf einem Minimum. Sobald der Sauerstoffsauerstoffsensor 28 den fetten Zustand des katalytischen Konverters erfasst, initiiert die Steuereinheit 12, wie durch die Sinusform der Einlasssauerstoffsensorspannung in Abschnitt C angezeigt, normalen Leerlaufbetrieb des Motors 14.
Eine Verzögerungszeit X in Abschnitt B kennzeichnet die zeitliche Verzögerung zwischen dem Einlasssauerstoffsensor 26 und dem Auslasssauerstoffsensor 28, die einen Zustand niedrigen O₂-Gehalts des katalytischen Konverters 24 erfassen. Dieser Wert wird bei einer Referenzspannung bestimmt, die vorzugsweise einen stöchiometrischen Zustand angibt. Die Steuereinheit 12 misst die Verzögerungszeit X, aus der die SSK bestimmt wird. Basierend auf der SSK kann auch der Wirkungsgrad des katalytischen Konverters 24 durch die Steuereinheit 12 bestimmt werden.
Mit Bezug auf 4 ist ein angesteuertes Motoräquivalenz-(AMA)-verhältnis als Funktion der Zeit graphisch gezeigt. Das AMA-Verhältnis ist, wie durch die Steuereinheit 12 bestimmt, als das stöchiometrische L/K-Verhältnis (L/K_stöch) geteilt durch das tatsächliche L/K-Verhältnis (L/K_tat) definiert. Die Zeitdauern Y₁ und Y₂ stellen die angesteuerten Zeitdauern der zweistufigen-L/K-Übergänge dar. Die Werte Z₁ und Z₂ stellen einzeln die angesteuerten Größen, Versatz zum stöchiometrischen Gemisch, der zweistufigen L/K-Übergänge dar. Wenn das angesteuerte AMA-Verhältnis größer als 1,0 ist, dann ist der Versatz Z positiv; ansonsten ist er negativ. Der Wert Z₁ kann so abgestimmt sein, dass der fette Zustand des Motors an den Sekundärluftstrom angepasst ist, um vernünftige magere Bedingungen des katalytischen Konverters 24 zu erhalten. Obwohl die L/K-Übergänge als Stufenübergänge dargestellt sind, ist es denkbar, dass diese durch Rampenübergänge ersetzt werden können. Ein Rampenübergang wäre in einer Situation bevorzugt, in der das AMA-Verhältnis groß genug ist, um Motorstabilität zu bewirken.
Wenn man die 3 und 4 mit den 5 und 6 vergleicht, sieht man die Vorteile der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist der Abschnitt B des herkömmlichen Überwachungsverfahrens größer als der des vorliegenden Überwachungsverfahrens. Dies liegt in dem vorliegenden Verfahren an der kürzeren Zeitdauer des mageren Zustands und dem erhöhten Abgasluftstrom. Somit greift das vorliegende Verfahren weniger ein als das herkömmliche Verfahren. 5 und 6 zeigen Antworten der O₂-sensoren 26, 28 und das AMA-Verhältnis für das herkömmliche Katalysatorüberwachungsverfahren. In 5 hat der Betrieb des Motors im mageren Zustand eine insgesamt längere eingreifende Überwachungsdau er zur Folge, wodurch der Motor 14 für eine längere Zeitdauer im mageren Zustand arbeitet, bis der Auslasssauerstoffsensor 28 den mageren Zustand erfasst. In 6 ist der verlängerte Betrieb des Motors 14 im mageren Zustand durch den Abfall im AMA-Verhältnis verursacht. Die Größe oder der Betrag des Übergangs von mager nach fett oder fett nach mager (|Z₁| + |Z₂|) des herkömmlichen Katalysatorüberwachungsverfahrens ist viel größer die des Übergangs (|Z₂ – Z₁|) des vorliegenden Katalysatorüberwachungsverfahrens. Größere Übergänge sind schädlich für die Motorleistung, deshalb stellt der reduzierte Übergang, der durch die vorliegende Erfindung erreicht wird, eine signifikante Verbesserung dar.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung überwacht die Sekundärlufteinblasvorrichtung und den katalytischen Konverter, um einen Eingriff in den Betrieb des Motors zu reduzieren. Durch Reduzierung der Größe der Motor-L/K-Übergänge während der Testdauer sind die Motorstabilität und das Fahrverhalten des Fahrzeugs im Vergleich zu konventionellen Überwachungsverfahren verbessert. Zusätzlich ist die Katalysatorüberwachungsdauer aufgrund des erhöhten Abgasluftstroms sowie der schnelleren Antwort, kleineren L/K-Verhältnisübergängen und einer reduzierten Übergangsverzögerung reduziert. Weiterhin ist der Schadstoffausstoß als ein Ergebnis des kürzeren fetten Zustands eines Motors und Sekundärlufteinblasung in der Y₁-Zeitdauer reduziert.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Sekundärlufteinblasvorrichtung und eines Katalysatorwirkungsgrads. Das Verfahren umfasst das Betreiben eines Motors in einem fetten Zustand nach Erfassen eines stationären Motorzustands. Die Sekundärlufteinblasvorrichtung bläst Luft in einen Abgasstrom, um einen mageren Motorzustand zu simulieren. Das Einblasen der Luft in den Abgasstrom wird beendet, nachdem sowohl der Ein lass- als auch der Auslasssensor den mageren Zustand erfasst haben. Nach Beenden der Lufteinblasung wird eine Verzögerungszeit zwischen dem Einlasssensor, der den fetten Zustand erfasst, und dem Auslasssensor, der den fetten Betriebszustand erfasst, bestimmt. Basierend auf der Verzögerungszeit wird eine Sauerstoffspeicherkapazität des katalytischen Konverters berechnet. Ein Katalysatorwirkungsgrad wird als Funktion der Speicherkapazität bestimmt. Zusätzlich wird die Funktion der Sekundärlufteinblasvorrichtung überwacht. Wenn der Einlasssensor, nachdem die Sekundärlufteinblasvorrichtung aktiv ist, den mageren Zustand nicht erfasst, wird ein Fehler signalisiert.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines katalytischen Konverters (24), umfassend: Betreiben eines Motors (14) in einem fetten Zustand; Einblasen von Luft in einen Abgasstrom des Motors (14), um einen mageren Zustand zu simulieren; und Beenden des Lufteinblasens in den Abgasstrom, wenn ein Auslasssensor (28) über eine vorbestimmte Zeitdauer den mageren Zustand erfasst hat.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erfassen des fetten Zustands im Anschluss an das Beenden des Lufteinblasens unter Verwendung eines Einlasssensors (26); Erfassen des fetten Zustands im Anschluss an den Einlasssensor (26) unter Verwendung des Auslasssensors (28); und Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen dem Einlass- (26) und dem Auslasssensor (28), die den fetten Zustand erfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Berechnen einer Sauerstoffspeicherkapazität des katalytischen Konverters (24) basierend auf der Verzögerungszeit.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Bestimmen eines Wirkungsgrads des katalytischen Konverters (24) als Funktion der Speicherkapazität.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erfassen eines Leerlaufzustands des Motors (14) vor dem Betreiben des Motors (14) im fetten Zustand.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen eines Äquivalenzverhältnisses zwischen einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-(L/K)-Verhältnis und einem tatsächlichen L/ K-Verhältnis.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erfassen des mageren Zustands mit einem Einlasssensor (26).
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Signalisieren eines Fehlerzustandes, wenn der Einlasssensor (26) den mageren Zustand nicht erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lufteinblasen in den Abgasstrom umfasst: Starten einer Sekundärluftpumpe (30); und Öffnen eines Einlassventils (32), um ein Einblasen eines Sekundärluftstroms in den Abgasstrom zu ermöglichen.
Katalysatorüberwachung umfassend: eine Sekundärlufteinblasvorrichtung (16); einen katalytischen Konverter (24); einen Einlasssensor (26), der einen ersten Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst, die in den katalytischen Konverter (24) strömen; einen Auslasssensor (28), der einen zweiten Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst, die aus dem katalytischen Konverter (24) strömen; und eine Steuereinheit (12), die mit einem Motor (14), dem Einlasssensor (26) und dem Auslasssensor (28) kommuniziert, die einen fetten Zustand nach Erfassen eines stationären Motorzustandes initiiert und die die Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) veranlasst, einen Sekundärluftstrom in den Abgasstrom zu blasen, um einen mageren Betriebszustand zu simulieren, wobei die Steuereinheit (12) den Betrieb der Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) beendet, wenn der Auslasssensor (28) über eine vorbestimmte Zeitdauer den mageren Zustand erfasst hat.
Katalysatorüberwachung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (12) eine Verzögerungszeit zwischen dem Einlasssensor (26), der nach Beenden des Lufteinblasens den fetten Zustand erfasst, und dem Auslasssensor (28), der den fetten Zustand erfasst, misst.
Katalysatorüberwachung nach Anspruch 10, wobei die Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) eine Pumpe (30) und ein Ventil (32) umfasst, die das Einblasen des Sekundärluftstroms in die Abgase ermöglichen.
Katalysatorüberwachung nach Anspruch 10, ferner umfassend: einen Auspuffkrümmer (22), der zwischen dem Motor (14) und dem katalytischen Konverter (24) angeordnet ist, wobei die Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) mit dem Auspuffkrümmer (22) verbunden ist.
Katalysatorüberwachung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (12) ein Fehlersignal der Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) erzeugt, wenn der Einlasssensor (26) den mageren Zustand nicht erfasst.
Katalysatorüberwachung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (12) ein fehlerfrei-Signal der Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) erzeugt, wenn der Einlasssensor (26) den mageren Zustand erfasst.
Katalysatorüberwachung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (12) eine Sauerstoffspeicherkapazität des katalytischen Konverters (24) basierend auf der Verzögerungszeit zwischen dem Einlass- und dem Auslasssensor (28) bestimmt, die den fetten Betriebszustand erfassen.
Verfahren zur Überwachung einer Sekundärlufteinblasvorrichtung (16) und eines katalytischen Konverters (24) umfassend: Betreiben eines Motors (14) in einem fetten Zustand nach Erfassen eines stationären Motorzustandes; Veranlassen der Sekundärlufteinblasvorrichtung (16), Luft in einen Abgasstrom zu blasen, um einen mageren Zustand des Motors (14) zu simulieren; Beenden des Lufteinblasens in den Abgasstrom, nachdem sowohl ein Einlass- als auch ein Auslasssensor (28) den mageren Zustand erfasst haben; Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen dem Einlasssensor (26), der nach Beenden des Lufteinblasens den fetten Zustand erfasst, und dem Auslasssensor (28), der den fetten Betriebszustand erfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Beenden nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer eintritt, nachdem der Auslasssensor (28) den mageren Zustand erfasst hat.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Berechnen einer Speicherkapazität des katalytischen Konverters (24) basierend auf der Verzögerungszeit.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Bestimmen eines Wirkungsgrads des katalytischen Konverters (24) als Funktion der Speicherkapazität.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Bestimmen eines Äquivalenzverhältnisses zwischen einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-(L/K)-Verhältnis und einem tatsächlichen L/ K-Verhältnis.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Signalisieren eines Fehlers der Sekundärlufteinblasvorrichtung (16), wenn der Einlasssensor (26) den mageren Zustand nicht erfasst.