DE102004005520A1

DE102004005520A1 - Diagnosesystem für die Sauerstoffspeicherkapazität eines Automobilkatalysators

Info

Publication number: DE102004005520A1
Application number: DE102004005520A
Authority: DE
Inventors: James R. Livonia Yurgil; John M. Farmington Hills Gunselman
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: DE102004005520B4; US6874313B2; US20040159094A1

Abstract

Eine Motorabgasanlage umfasst einen katalytischen Konverter. Ein Einlasssensor erfasst einen ersten Sauerstoffgehalt von Abgasen, die in den katalytischen Konverter eintreten. Ein Auslasssensor erfasst einen zweiten Sauerstoffgehalt von Abgasen, die den katalytischen Konverter verlassen. Ein Kontroller kommuniziert mit einem Kraftstoffsystem eines Motors, dem Einlasssensor und dem Auslasssensor. Nach einer Kraftstoffabschaltungsdauer initiiert der Kontroller einen fetten Zustand und berechnet basierend auf einem Luftmasssenstrom in den Motor eine Sauerstoffmasse, die von dem katalytischen Konverter abgegeben wird. Der Kontroller berechnet eine Sollsauerstoffspeicherkapazität (SSK) des katalytischen Konverters über eine Sollzeitdauer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Diagnosesysteme für Fahrzeuge und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Katalysatorwirkungsgrads.
Während des Verbrennungsprozesses wird Benzin oxidiert und Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) verbinden sich mit Luft. Verschiedene 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 katalytischen Konverter, der den Gehalt an CO, HC und NOx im Abgas durch chemische Umwandlung dieser Gase in Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser reduziert. Für eine einwandfreie Umwandlungsfähigkeit erfordern Diagnosevorschriften ein regelmäßiges Überwachen des katalytischen Konverters. Typische Überwachungsverfahren verwenden zwei Abgassauerstoffsensoren und gewinnen die Umwandlungsfähigkeit des katalytischen Konverters aus der Nutzung der Sensorsignale. Ein erster Sensor überwacht den Sauerstoffgehalt eines Einlassabgasstromes des katalytischen Konverters. Dieser Einlasssauerstoffsensor ist auch der primäre Rückkopplungsmechanismus, der das Kraftstoff/Luft-Verhältnis (K/L) des Motors in dem chemisch korrekten oder stöchiometrischen K/L-Verhältnis hält, das benötigt wird, um die katalytischen Umwandlungsprozesse zu unterstützen. Ein zweiter oder Auslasssauerstoffsensor überwacht den Sauerstoff gehalt des Abgasstromes, der den katalytischen Konverter verlässt. Eine übermäßige Sauerstoffkonzentration in dem ausströmenden Abgasstrom induziert ein "mageres" Sensorsignal. Ein Mangel oder ein Fehlen von O₂ im ausströmenden Abgasstrom induziert ein "fettes" Sensorsignal.

Abgassauerstoffsensoren werden entweder in Sensoren mit einem engen Bereich oder einem weiten Bereich eingeteilt. Die Begriffe eng und weit beziehen sich auf die Größe des K/L-Fenster, in der der O₂-sensor in einer analogen Weise variiert. Abgassauerstoffsensoren mit einem engen Bereich werden manchmal als "Schalt"-Sensoren bezeichnet. Diese Sensoren gehen in einem engen K/L-Verhältnisbereich, der das stöchiometrische K/L-Verhältnis einklammert, zwischen mageren und fetten Sensorsignalen hin und her. Abgassauerstoffsensoren mit einem weiten Bereich verbreitern den analogen Übergangsbereich in den mageren K/L-Verhältnisbereich hinein, um Motoren zu regeln, die Schichtladung oder eine magere Verbrennung aufweisen.

Übliche Überwachungsverfahren bringen die empirischen Beziehungen, die zwischen dem Einlass- und Auslasssauerstoffsensor bestehen, miteinander in Verbindung, um die Umwandlungsfähigkeit eines Katalysators zu quantifizieren. Diese Verfahren vergleichen Sensoramplitude, Antwortzeit, Antwortgeschwindigkeit und/oder Daten zur Frequenzzusammensetzung. Alle diese Messungen werden durch eine Eigenschaft des katalytischen Konverters beeinflusst, die als Sauerstoffspeicherkapazität (SSK) bekannt ist. Die SSK bezieht sich auf die Fähigkeit eines katalytischen Konverters, überschüssigen Sauerstoff unter mageren Bedingungen zu speichern und Sauerstoff unter fetten Bedingungen abzugeben. Wenn die Umwandlungsfähigkeit des katalytischen Konverters reduziert ist, vermindert sich die gespeicherte und abgegebene Sauerstoffmenge. Deshalb steht der Verlust der SSK in Zusammenhang mit dem Verlust der Umwandlungsfähigkeit.

Eine Motorabgasanlage gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen katalytischen Konverter. Ein Einlasssensor erfasst einen ersten Sauerstoffgehalt von Abgasen, die in den katalytischen Konverter eintreten. Ein Auslasssensor erfasst einen zweiten Sauerstoffgehalt von Abgasen, die den katalytischen Konverter verlassen. Ein Kontroller kommuniziert mit einem Kraftstoffsystem eines Motors, dem Einlasssensor und dem Auslasssensor. Der Kontroller initiiert nach einer Kraftstoffabschaltungsdauer einen fetten Zustand und berechnet basierend auf einem Luftmassenstrom in den Motor eine Sauerstoffmasse, die vom katalytischen Konverter abgegeben wird. Der Kontroller berechnet über eine Sollzeitdauer eine Soll-Sauerstoffspeicherkapazität (SSK) des katalytischen Konverters.

Nach einer Ausführungsform basiert die Sollzeitdauer auf einer Verzögerungszeit des Einlasssensors, um einen ersten Zustand zu erfassen, und auf einer Verzögerungszeit des Auslasssensors, um den ersten Zustand zu erfassen.

Nach einer anderen Ausführungsform basiert die Sollzeitdauer ferner auf einer Durchlaufzeit. Die Durchlaufzeit ist die Zeitdauer, die eine Luftmasse benötigt, um durch einen katalytischen Konverter zu strömen.

Nach noch einer anderen Ausführungsform ist der erste Zustand ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft (K/L)-Verhältnis der Abgase.

Nach noch einer anderen Ausführungsform wird der katalytische Konverter während der Kraftstoffabschaltungsdauer mit Sauerstoff gesättigt.

Nach einer weiteren Ausführungsform dauert der fette Zustand eine Übergangszeitdauer. Der Kontroller speichert die Messungen, die benötigt werden, um den Sauerstoff zu berechnen, der von dem katalytischen Konverter abgegeben wird, in Teilintervallen der Übergangszeitdauer. Der Kontroller bestimmt die Sollzeitdauer nach der Übergangszeitdauer.

Nach einer letzten Ausführungsform wird die Soll-SSK mit einer Referenz-SSK verglichen, um eine Umwandlungsfähigkeit des katalytischen Konverters festzustellen.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende 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 Fahrzeugs, das einen Kontroller umfasst, der eine Sauerstoffspeicherkapazitätsdiagnose gemäß der vorliegenden Endung durchführt;
2 ein Diagramm, das ein vereinfachtes chemisches Verbrennungsmodell für Kohlenwasserstoffbrennstoffe darstellt;
3 ein Diagramm, das Antworten eines Einlass- und eines Auslasssauerstoffsensors während eines Datenerfassungszeitraums zeigt;
4 ein Diagramm, das eine Sauerstoffspeicherkapazitätsberechnung (SSK-Berechnung) zeigt; und
5 ein Flussdiagramm, das die einzelnen Schritte der Sauerstoffspeicherkapazitätsdiagnose (SSK-Diagnose) gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen einzuschränken. Zum Zwecke der Klarheit werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Teile zu bezeichnen.
Nach 1 umfasst ein Fahrzeug 10 einen Motor 12, einen Auspuff 14 und einen Kontroller 16. Der Motor 12 umfasst einen Einlasskrümmer 17, einen Drosselklappenpositionssensor (DPS) 18 und einen Luftmassenstromsensor (LMS-Sensor) 20. Der Drosselklappenpositionssensor 18 und der LMS-Sensor 20 kommunizieren mit dem Kontroller 16. Der Auspuff 14 umfasst einen katalytischen Konverter 22, einen Vorkatalysator- oder Einlasssauerstoffsensor 24 und einen Nachkatalysator- oder Auslasssauerstoffsensor 26. Der Einlass- und der Auslasssauerstoffsensor 24, 26 kommunizieren mit dem Kontroller 16, um Einlass- bzw. Auslass-K/L-Verhältnissignale bereitzustellen. Der Kontroller 16 kommuniziert mit einem Kraftstoffsystem 28, um den Kraftstofffluss zu dem Motor 12 zu regeln. Auf diese Weise regelt der Kontroller 16 das K/L-Verhältnis des Motors 12.
Mit Bezug auf 2 wird ein vereinfachtes chemisches Verbrennungsmodell für Kohlenwasserstoffbrennstoffe im Detail beschrieben. Das Verbrennungsmodell basiert auf einem Äquivalenzverhältnis (F_R), das als das tatsächliche K/L-Verhältnis (K/L_TAT) geteilt durch das stöchiometrische K/L-Verhältnis (K/L_STÖCH) definiert ist. In den Zeiten, in denen Sauerstoff abgegeben wird (d. h. bei einem Motorbetrieb mit fettem Gemisch), gilt das chemische Verbrennungsmodell: C_XH_Y + (1/F_R)(x + y/4)O₂ → (x – a)CO₂ + aCO + (y/2)H₂O
In den Zeiten, in denen Sauerstoff gespeichert wird, gilt das chemische Verbrennungsmodell: C_XH_Y + (1/F_R) (x + y/4)O₂ → xCO₂ + bO₂ + (y/2)H₂O
Die Koeffizienten a und b sind gegeben durch:
a = 2(1 – 1/F_R)(x + y/4); Mol überschüssigen CO
b = (1/F_R – 1)(x + y/4); Mol überschüssigen O₂
Zeiten, in denen O₂ abgegeben wird, erfordern, dass der Katalysator ein halbes Mol Sauerstoff für jedes Mol überschüssigen CO in das Abgas abgibt, um das CO vollständig umzuwandeln. Zeiten, in denen O₂ gespeichert wird, erfordern, dass der Katalysator ein Mol O₂ für jedes Mol überschüssigen O₂ in dem Abgas speichert. Das Verhältnis von O₂, der von dem Katalysator abgegeben wird, zu der Masse des eintretenden O₂ in der K/L-Ladungsmischung ist gegeben durch: [(1 – 1/F_R)(x + y/4)]/[(1/F_R)(x + y/4)] = F_R – 1
Ein positiver Ausdruck zeigt die Abgabe von O₂ und ein negativer Ausdruck das Speichern von O₂ an.
Wie im Diagramm von 2 gezeigt, wird innerhalb des katalytischen Konverters 22 gespeicherter O₂ abgegeben, wenn F_R größer als 1 ist (d. h. bei einem Motorbetrieb mit fettem Gemisch). Wenn F_R kleiner als 1 ist (d. h. bei einem Motorbetrieb mit magerem Gemisch), wird überschüssiger O₂ gespeichert. Das Verhältnis von freiwerdendem O₂ zum Luftmassenverhältnis der zugehörigen K/L-Mischung ist gegeben durch:
(M_O2/_MLUFT)(F_R – 1); Gramm O₂ pro Sekunde/Gramm Luft pro Sekunde
M_O2 ist die Masse an O₂ in einem Mol Luft. M_LUFT ist die mittlere molare Masse von Luft. Es wird angenommen, dass das molare Verhältnis von O₂ zu Luft eine Konstante ist.
Die Sauerstoffspeicherkapazitätsdiagnose (SSK-Diagnose) der vorliegenden Erfindung ist unabhängig von dem besonderen verwendeten Kohlenwasserstoffkraftstoff. Mit anderen Worten ist die SSK-Diagnose für jedes Verhältnis x und y in den C_xH_y-Molekülen gültig. Zusätzlich basiert die SSK-Diagnose auf einem physikalischen Modell, das auf chemischen Prinzipien und keinen empirischen Beobachtungen basiert.
Die SSK-Diagnose der vorliegenden Erfindung wird während eines Kraftstoffabschaltungsmodus des Motors 12 durchgeführt. Der Kraftstoffabschaltungsmodus erfolgt bei einem Fahrzeugschiebebetrieb, etwa einem solchen, wenn das Fahrzeug 10 bergab rollt. Im Kraftstoffabschaltungsmodus ist das K/L-Verhältnis des Abgasstroms aus dem Motor 12 gleich Null. Die SSK-Diagnose wird begonnen, nachdem der Motor 12 über eine vorbestimmte Zeitdauer in dem Kraftstoffabschaltungsmodus betrieben wurde und signalisiert wird, in den normalen Betrieb (oder in den Nicht-Kraftstoffabschaltungsmodus) zurückzukehren. Insbesondere ist die vorbestimmte Zeitdauer vorgegeben, um den katalytischen Konverter 22 vollständig mit Sauerstoff zu sättigen.
Mit Bezug jetzt auf 3 und 4 zeigt die Zeit t = 0 den Beginn der SSK-Diagnose an. Zu Beginn wird F_R auf ein prozentual fest vorgegebenes fettes Mischungsverhältnis gesteuert. Dadurch, dass das Äquivalenzverhältnis auf ein prozentual fest vorgegebenes fettes Mischungsverhältnis gesteuert wird, ist K/L_TAT größer als K/L_STÖCH. Da der Motor 12 mit fettem Gemisch betrieben wird, erfasst der Einlasssauerstoffsensor 24 den Übergang nach fett und signalisiert dies entsprechend dem Kontroller 16. Die Verzögerungszeit, die der Einlasssauerstoffsensor 24 benötigt, um ein Referenzsignal zu erreichen, wird als t_{Einlassverzögerung} bezeichnet. Das Referenzsignal zeigt an, wenn das Abgas aus dem Motor 12 K/L_STÖCH erreicht. Der Auslasssauerstoffsensor 26 erfasst den Übergang nach fett und signalisiert dies entsprechend dem Kontroller 16. Das Signal des Auslasssauerstoffsensors ist bezüglich des Signals des Einlasssauerstoffsensors verzögert. Die Übergangszeit, die der Auslasssauerstoffsensor 26 benötigt, um das Referenzsignal zu erreichen, wird als t_{Auslassverzögerung} bezeichnet. Die Durchlaufzeit, die eine vorbestimmte Luftmenge benötigt (beispielsweise 1,5 g), um durch einen inerten katalytischen Konverter zu strömen, wird als t_lauf bezeichnet.
Die SSK-Diagnose bestimmt eine Sollzeit, über die eine Soll-SSK des katalytischen Konverters 22 berechnet wird. Die Sollzeit, die als t_soll bezeichnet wird, basiert auf t_{Einlassverzögerung}, t_{Auslassverzögerung} und t_lauf Insbesondere überwacht der Kontroller 16 die Signale des Einlass- und des Auslasssensors, um t_{Einlassverzögerung} und t_{Auslassverzögerung} Zu bestimmen. Der Kontroller 16 schätzt t_lauf als die benötigte Zeitspanne ab, um eine unveränderliche Luftmasse zwischen den Sauerstoffsensoren hindurch zu lassen durch: tlauf = k Luft_Masse_Gramm/LMS(tTestende)
Dieser Vorgang nimmt an, dass die Abgasströmungsbedingungen zum Ende des Tests bekannt sind. Mit Bezug auf 3 kann die Endzeit des Tests abgeschätzt werden als: tTestende = tAuslassverzögerung – tEinlassverzögerung
Dieser Zeitpunkt variiert mit der SSK des Katalysators und kann erst bestimmt werden, nachdem die Testbedingungen vorbei sind. Auch die Massenstromrate der Luft ist während der Diagnose veränderlicher Natur und kann nicht als konstant angenommen werden. Aus diesen Gründen wird der LMS über Teilintervalle der Übergangsdauer mit festgelegter Zeitdauer gemittelt und gespeichert. Die abgeschätzte Durchlaufzeit wird dann durch eine Rückwärtsintegration der gespeicherten LMS-Terme berechnet, wobei die Integration bei t = t_Testende beginnt und endet, wenn die Summe gleich k Luft Masse Gramm ist. Per Definition tritt dies ein bei t = t_Testende – t_lauf. Die Sollzeit ergibt sich aus: tsoll = tAuslassverrögerung – tEinlassverzögerung – tlauf
Die Sollzeit ist die Zeitdauer unmittelbar nachdem K/L größer als das stöchiometrische K/L wird.
Zusätzlich zum Überwachen der oben beschriebenen Zeiten speichert der Kontroller 16 Teilintervallmittelwerte des Luftmassenstromes (LMS) in den Motor 12 und einen F_R-kompensierten LMS-Ausdruck (siehe 4). Das Teilintervall ist als ein ganzzahliges Vielfaches der Datenabtastrate in Verbindung mit den LMS- und F_R-Ausdrücken definiert. Dieses Verfahren schließt keine Teilintervalle aus, die gleich der Abtastrate sind und schließt keine Teilintervallmittelwerte aus, die auf einem einzelnen Wert beruhen. Jedoch kann eine effektivere Verwendung des Speichers des Kontrollers erhalten werden, ohne die Genauigkeit der SSK signifikant zu beeinflussen, wenn ein breiteres Teilintervall festgelegt wird. Der LMS wird als Signal vom LMS-Sensor 20 zum Kontroller 16 geliefert. Die inkrementelle SSK, die von dem vereinfachten O₂-Abgabemodell abgeleitet ist, wird durch folgende Beziehung dargestellt: δSSK = α[LMS(t) × β](FR(t) – 1]δtwobei die inkrementelle SSK in Gramm gespeicherten Sauerstoffs pro Zeiteinheit gemessen wird, α die Sauerstoffmasse in einem Mol Luft geteilt durch die Masse eines Mol Lufts ist und β der Luftmassenstromanteil pro katalytischem Konverter ist. Vorzugsweise ist für eine Abgasanlage mit einem einzelnen katalytischen Konverter β = 1. Für eine Abgasanlage mit einem katalytischen Konverter für jede N/2 Zylinder ist β = 0,5. Die SSK bei t_soll wird durch die numerische Integration oder Summation der inkrementellen SSK über die Sollzeitdauer dargestellt: SSK = α × β × T × Σ[LMS(nT)][FR(nT) – 1], n = 0 bis tsoll/Twobei T die Datenerfassungszeit, LMS(nT) die LMS zum Zeitpunkt nT und F_R(nT) das Kraftstoffäquivalenzverhältnis zum Zeitpunkt nT darstellt. Eine bevorzugte äquivalente Form dieser Beziehung wird dargestellt durch: SSK = {Σ[LMS(nT) × FR(nT)] – Σ[LMS(nT)]} × (α × β × T),n = 0 bis t_soll/T
Diese Form ist gegenüber einer numerischen Häufung kleiner Rundungsfehler weniger anfällig.
Sobald der Auslasssauerstoffssensor 26 das Referenzsignal erreicht (d. h. K/L_STÖCH der Abgase aus dem katalytischen Konverter erfasst), bestimmt der Kontroller 16 die Soll-SSK. Wieder mit Bezug auf 4 berechnet der Kontroller 16 die SSK gemäß der oben erwähnten bevorzugten SSK-Beziehung, um die Soll-SSK zu bestimmen. Der Kontrol ler 16 integriert sowohl die gespeicherten kompensierten LMS-Messungen als auch die gespeicherten LMS-Messungen über die Sollzeit. Dies entspricht der Fläche unter jeder ihrer entsprechenden Kurven. Die Differenz zwischen diesen Flächen, die grafisch durch die Fläche zwischen den beiden Kurven dargestellt wird, wird dann mit dem konstanten Ausdruck α × β × T multipliziert, um die SSK über die Sollzeitdauer zu erhalten. Der konstante Ausdruck wirkt wie ein Skalar, das optional weggelassen werden könnte, wenn ein unskaliertes Ergebnis erwünscht wäre. Die berechnete SSK wird dann mit dem Referenz-SSK-Wert verglichen, um zu bestimmen, ob der katalytische Konverter 22 fehlerfrei ist oder nicht.
Mit Bezug auf 5 bestimmt die Diagnosesteuerung in Schritt 100, ob ein Kraftstoffabschaltungsmodus vorliegt. Wenn kein Kraftstoffabschaltungsmodus vorliegt, springt die Steuerung zurück. Ansonsten überprüft die Steuerung besondere Bedingungen in den Schritten 102, 104 und 106, bevor die Überwachung beginnt. In Schritt 102 bestimmt die Steuerung, ob der Motor 12 für eine genügend lange Zeit mit einer Kraftstoffregelung (KR) betrieben wurde. Wenn nicht, springt die Steuerung zurück zu Schritt 100. Wenn ja, bestimmt die Steuerung in Schritt 104, ob der katalytische Konverter 22 eine Betriebstemperatur erreicht hat. Wenn die Temperatur nicht erreicht worden ist, springt die Steuerung zurück zu Schritt 100. Wenn die Temperatur erreicht worden ist, fährt die Steuerung mit Schritt 106 fort. In Schritt 106 bestimmt die Steuerung, ob der katalytische Konverter 22 für eine genügend lange Zeitdauer dem Luftstrom ausgesetzt wurde, um eine Sauerstoffsättigung zu erreichen. Wenn der katalytische Konverter 22 noch nicht lange genug der Luft ausgesetzt gewesen ist, springt die Steuerung zurück zu Schritt 100. Wenn ja, beginnt die Steuerung in Schritt 108 die SSK-Diagnose, nachdem der Motor 12 die Kraftstoffabschaltung beendet.
Nach Beendigung des Kraftstoffabschaltungsmodus steuert die Steuerung in Schritt 110 F_R auf ein prozentual fest vorgegebenes fettes Mischungsverhältnis. In Schritt 112 nimmt die Steuerung unter Verwendung des LMS-Sensors 20, wie oben erklärt, fortlaufend Teilintervallmessungen des LMS und des F_R-kompensierten LMS auf. In Schritt 114 verfolgt die Steuerung die Signale des Einlass- und des Auslasssauerstoffsensors 24, 26. In Schritt 116 bestimmt die Steuerung, ob der Auslasssauerstoffsensor 26 das Referenzsignal erreicht hat. Wenn ja, fährt die Steuerung mit Schritt 118 fort. Wenn nein, geht die Steuerung zurück zu Schritt 112. In Schritt 118 bestimmt die Steuerung daraus t_{Auslassverzögerung}, t_{Einlassverzögerung}, t_lauf und t_soll. In Schritt 124 integriert die Steuerung die mit der gespeicherten SSK verbundenen Größen über die Sollzeit und erhält den Soll-SSK-Wert, indem sie die oben dargestellte bevorzugte Differenz verwendet. In Schritt 126 bestimmt die Steuerung, ob der Soll-SSK-Wert oberhalb des Referenzwertes liegt. Wenn nicht, wird in Schritt 128 ein nicht bestandener Test angezeigt. Wenn ja, wird in Schritt 127 ein bestandener Test angezeigt.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung eine Motorabgasanlage, die einen katalytischen Konverter umfasst. Ein Einlasssensor erfasst einen ersten Sauerstoffgehalt von Abgasen, die in den katalytischen Konverter eintreten. Ein Auslasssensor erfasst einen zweiten Sauerstoffgehalt von Abgasen, die den katalytischen Konverter verlassen. Ein Kontroller kommuniziert mit einem Kraftstoffsystem eines Motors, dem Einlasssensor und dem Auslasssensor. Nach einer Kraftstoffabschaltungsdauer initiiert der Kontroller einen fetten Zustand und berechnet basierend auf einem Luftmassenstrom in den Motor eine Sauerstoffmasse, die von dem katalytischen Konverter abgegeben wird. Der Kontroller berechnet eine Sollsauerstoffspeicherkapazität (SSK) des katalytischen Konverters über eine Sollzeitdauer.

Claims

Motorabgasanlage umfassend: einen katalytischen Konverter (22); einen Einlasssensor (24), der einen ersten Sauerstoffgehalt von Abgasen erfasst, die in den katalytischen Konverter (22) eintreten; einen Auslasssensor (26), der einen zweiten Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst, die den katalytischen Konverter (22) verlassen; und einen Kontroller (16), der mit einem Kraftstoffsystem (28) eines Motors (12), dem Einlasssensor (24) und dem Auslasssensor (26) kommuniziert, der nach einer Kraftstoffabschaltungsdauer einen fetten Zustand initiiert, der eine von dem katalytischen Konverter abgegebene Sauerstoffmasse basierend auf einem Luftmassenstrom in den Motor (12) berechnet und der eine Sollsauerstoffspeicherkapazität (SSK) über eine Sollzeitdauer berechnet.
Motorabgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollzeitdauer auf einer Verzögerungszeit des Einlasssensors (24), um einen ersten Zustand zu erfassen, und einer Verzögerungszeit des Auslasssensors (26), um den ersten Zustand zu erfassen, basiert.
Motorabgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollzeitdauer ferner auf einer Durchlaufzeit basiert.
Motorabgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufzeit die Zeitdauer ist, die eine Luftmasse (benötigt, um durch einen katalytischen Konverter (22) zu strömen.
Motorabgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zustand ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft (K/L)-Verhältnis der Abgase ist.
Motorabgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der katalytische Konverter (22) während der Kraftstoffbschaltungsdauer mit Sauerstoff gesättigt wird.
Motorabgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fette Zustand eine Übergangszeitdauer dauert.
Motorabgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (16) Messungen des Luftmassenstroms (LMS) (20) in Teilintervallen der Übergangszeitdauer speichert.
Motorabgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (16) die Sollzeitdauer nach der Übergangszeitdauer bestimmt.
Motorabgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-SSK mit einer Referenz-SSK verglichen wird, um eine Umwandlungsfähigkeit des katalytischen Konverters (22) festzustellen.
Verfahren zum Überwachen eines katalytischen Konverters (22) umfassend: Erzeugen eines fetten Abgasstromes aus einem Motor (12); Berechnen einer von dem katalytischen Konverter (22) abgegebenen Sauerstoffmasse basierend auf einem Luftmassenstrom in den Motor (12); und Berechnen einer Sollsauerstoffspeicherkapazität (SSK) des katalytischen Konverters (22) über eine Sollzeitdauer.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch: Bestimmen einer Transportdurchlaufzeit und Bestimmen der Sollzeitdauer basierend auf der Durchlaufzeit.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportdurchlaufzeit eine Zeitdauer ist, die eine vorbestimmte Luftmasse benötigt, um durch einen katalytischen Konverter (22) zu strömen.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch: Bestimmen einer ersten Verzögerungszeit für einen Einlasssauerstoffsensor (24), um einen ersten Zustand zu erfassen; Bestimmen einer zweiten Verzögerungszeit für einen Auslasssauerstoffsensor (26), um den ersten Zustand zu erfassen; und Berechnen der Sollzeitdauer basierend auf der ersten und zweiten Verzögerungszeit.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch: Sättigen des katalytischen Konverters (22) mit Sauerstoff während einer Kraftstoffabschaltungsdauer.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch: Bestimmen eines bestanden/nicht bestanden-Status der Soll-SSK; und Signalisieren des bestanden/nicht bestanden-Status.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der fette Abgasstrom für eine Übergangsdauer erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (16) Messungen des Luftmassenstroms (LMS) in Teilintervallen der Übergangszeitdauer speichert.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (16) die Sollzeitdauer nach der Übergangszeitdauer bestimmt.
Verfahren zum Überwachen eines katalytischen Konverters (22) umfassend: Sättigen des katalytischen Konverters (22) mit Sauerstoff während einer Kraftstoffabschaltungsdauer; Betreiben eines Motors nach der Kraftstoffabschaltungsdauer in einem fetten Zustand; Berechnen einer von dem katalytischen Konverter (22) abgegebenen Sauerstoffmasse basierend auf dem Luftmassenstrom in den Motor (12); und Berechnen einer Soll-Sauerstoffspeicherkapazität (SSK) basierend auf der Sauerstoffmasse, die während einer Sollzeitdauer abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch: Bestimmen einer ersten Verzögerungszeit für einen Einlasssauerstoffsensor (24), um einen ersten Zustand zu erfassen; Bestimmen einer zweiten Verzögerungszeit für einen Auslasssauerstoffsensor (26), um den ersten Zustand zu erfassen; und Berechnen der Sollzeitdauer basierend auf der ersten und zweiten Verzögerungszeit.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand ein Luft/Kraftstoff (K/L)-Verhältnis eines Abgasstromes ist, der einen vorbestimmten Wert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch: Bestimmen einer Transportdurchlaufzeit, die eine Luftmasse benötigt, um durch einen inerten katalytischen Konverter (22) zu strömen; und Berechnen der Sollzeitdauer basierend auf der Transportdurchlaufzeit.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der fette Zustand ein tatsächliches Kraftstoff/Luft (K/L)-Verhältnis umfasst, das größer als ein stöchiometrisches K/L-Verhältnis ist.
Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch: Bestimmen eines bestanden/nicht bestanden-Status der Soll-SSK; und Signalisieren des bestanden/nicht bestanden-Status.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der fette Abgasstrom für eine Übergangszeitdauer erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (16) Messungen des Luftmassenstroms (LMS) in Teilintervallen der Übergangszeitdauer speichert.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (16) die Sollzeitdauer nach der Übergangszeitdauer bestimmt.