DE102011017677A1 - Gerät zur Diagnose eines Temperaturzustands eines Trägers einer Katalysatorvorrichtung - Google Patents

Gerät zur Diagnose eines Temperaturzustands eines Trägers einer Katalysatorvorrichtung Download PDF

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Abstract

Ein Gerät wird für eine Diagnose bzw. Beurteilung einer Katalysatorvorrichtung verwendet. Die Katalysatorvorrichtung umfasst einen Katalysator zur Reinigung einer Emission und einen leitfähigen Träger zum Tragen des Katalysators. Der leitfähige Träger wird für eine Temperaturerhöhung des Katalysators mit Energie versorgt, wobei der leitfähige Träger eine Eigenschaft aufweist, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt. In dem Gerät erhält eine erste Erhalteeinheit einen ersten Parameter, der eine erste Wechselbeziehung mit einer Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger für eine Energieversorgung des leitfähigen Trägers aufweist. Eine zweite Erhalteeinrichtung erhält einen zweiten Parameter, der eine zweite Wechselbeziehung mit einer Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist. Eine Diagnoseeinheit beurteilt den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.

Description

  • QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung 2010-103573 , die am 28. April 2010 eingereicht wurde. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung, so dass die Beschreibungen hiervon insgesamt als Bezug aufgenommen sind.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Geräte zur Diagnose des Temperaturzustands einer elektrisch erwärmten bzw. beheizten Katalysatorvorrichtung, die zur Reinigung von Kraftmaschinenemissionen zu verwenden ist; diese elektrisch erwärmte Katalysatorvorrichtung weist einen leitfähigen Träger mit einer Charakteristik bzw. Eigenschaft auf, bei der ein elektrischer Widerstand mit einem Temperaturanstieg abfällt.
  • HINTERGRUND
  • Kraftmaschinenemissionssteuerung ist eine von wichtigen Technologien, die in modernen Motorfahrzeugen eingebaut sind. Um Abgasemissionen durch das Abgasrohr einer Brennkraftmaschine zu reinigen, wird üblicherweise ein Katalysator in dem Abgasrohr bereitgestellt. Katalysatoren sind gekennzeichnet, aktiv zu werden, wenn ihre Temperaturen höher oder gleich einer Aktivierungstemperatur werden, wobei sie in dem aktivierten Zustand bestimmte Bestandteile in den Abgasemissionen oxidieren. Somit ist, wenn die Temperatur eines Katalysators, der in dem Abgasrohr bereitgestellt ist, niedriger als die zugehörige Aktivierungstemperatur beispielsweise während eines Kraftmaschinenanlassens ist, ein Erwärmen des Trägers des Katalysators zur baldmöglichsten Aktivierung des Katalysators erforderlich. Als ein Beispiel, wie der Träger eines Katalysators erwärmt wird, offenbart die US-Patentveröffentlichung Nr. 5,758,492 , die der japanischen geprüften Patentanmeldung Nr. 3602614 entspricht, eine elektrisch erwärmte bzw. geheizte Katalysatorvorrichtung, die vereinfacht als ein ”EHC-Vorrichtung” bezeichnet wird, die einen Strom zu dem leitfähigen Träger der EHC-Vorrichtung zuführt, um dadurch den leitfähigen Träger zu erwärmen bzw. zu heizen.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • Die Erfinder haben entdeckt, dass es ein Problem bei Fällen gibt, bei denen eine Katalysatorvorrichtung, deren leitfähiger Träger eine Eigenschaft aufweist, bei der ein elektrischer Widerstand mit einer Temperaturzunahme abfällt, bei einer EHC-Vorrichtung angewendet wird; diese Eigenschaft wird als eine NTC-Eigenschaft (negativer Temperaturkoeffizient) bezeichnet.
  • Im Allgemeinen wird ein leitfähiger Träger hergestellt, indem ein leitfähiges Material einem Basismaterial (ein leitfähiges Material oder ein nichtleitfähiges Material), wie beispielsweise ein keramisches Material, hinzugefügt wird. Eine ungleichförmige Verteilung des leitfähigen Materials, eine ungleichförmige Verteilung der Dichte des Basismaterials und/oder eine ungleichförmige Dicke des leitfähigen Trägers kann/können unterschiedliche Widerstandsabschnitte in dem leitfähigen Träger verursachen.
  • Spezifisch fließt, wenn der leitfähige Träger einer Katalysatorvorrichtung mit der NTC-Eigenschaft, die als die EHC-Vorrichtung verwendet wird, einen Abschnitt mit niedrigerem Widerstand als die restlichen Abschnitte aufweist, ein Strom, der dem leitfähigen Träger zugeführt wird, lokal durch den Abschnitt mit niedrigerem Widerstand, was zu einer lokalen Erwärmung des Abschnitts mit niedrigerem Widerstand führt.
  • Da der lokal erwärmte Abschnitt in seinem Widerstand abfällt, nimmt die Temperatur des lokal erwärmten Abschnitts weiter zu, was zur Folge hat, dass der Träger einen ungleichförmigen Temperaturzustand aufweist. In dieser Situation der EHC-Vorrichtung mit einem zugehörigen leitfähigen Träger in einem ungleichförmigen Temperaturzustand kann, wenn ein System ausgelegt ist, die Temperatur des leitfähigen Trägers der EHC-Vorrichtung zu messen und einen Strom zu dem leitfähigen Träger zuzuführen, bis der gemessene Temperaturwert kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist, das System fehlerhaft bestimmen, dass der gemessene Temperaturwert größer oder gleich dem Schwellenwert ist, obwohl die Temperaturwerte der restlichen Abschnitte niedriger als der Schwellenwert sind. Der Grund hierfür ist, dass die Temperatur des Abschnitts mit niedrigerem Widerstand (lokal erwärmter Abschnitt) des leitfähigen Trägers eine dominierende Temperatur des leitfähigen Trägers ist.
  • Diese fehlerhafte Bestimmung kann das System veranlassen, fehlerhaft zu bestimmen, dass die Temperatur des Katalysators eine zugehörige Aktivierungstemperatur erreicht, so dass das System die Zufuhr des Stroms zu dem leitfähigen Träger der EHC-Vorrichtung stoppt, wobei die Temperatur des Katalysators niedriger als die zugehörige Aktivierungstemperatur ist. Dies kann es für den Katalysator unzureichend machen, die Abgasemissionen zu reinigen, wobei die Steuerbarkeit der Abgasemissionen verschlechtert wird.
  • In Anbetracht der vorstehend genannten Umstände versucht eine Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung Geräte für eine Diagnose des Temperaturzustands einer elektrisch erwärmten Katalysatorvorrichtung bereitzustellen; diese Geräte sind zur Lösung des vorstehend genannten Problems ausgelegt.
  • Spezifisch zielt eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung darauf ab, derartige Diagnosegeräte bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Diagnose zu erstellen, ob ein leitfähiger Träger der elektrisch erwärmten Katalysatorvorrichtung in einem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Gerät zur Diagnose eines Temperaturzustands einer Katalysatorvorrichtung bereitgestellt, die einen Katalysator zur Reinigung einer Emission und einen leitfähigen Träger zum Tragen des Katalysators umfasst. Der leitfähige Träger wird für eine Temperaturerhöhung des Katalysators mit Energie versorgt. Der leitfähige Träger weist eine Eigenschaft auf, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt. Das Gerät umfasst eine erste Erhalteeinheit, die eingerichtet ist, einen ersten Parameter zu erhalten, der eine erste Wechselbeziehung mit einer Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger für eine Energieversorgung des leitfähigen Trägers aufweist, und eine zweite Erhalteeinheit, die eingerichtet ist, einen zweiten Parameter zu erhalten, der eine zweite Wechselbeziehung mit einer Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist. Das Gerät umfasst eine Beurteilungseinheit, die eingerichtet ist, den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter zu beurteilen.
  • Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Computerprogrammprodukt für ein Gerät zur Beurteilung eines Temperaturzustands einer Katalysatorvorrichtung bereitgestellt. Die Katalysatorvorrichtung umfasst einen Katalysator zur Reinigung einer Emission und einen leitfähigen Träger zum Tragen des Katalysators. Der leitfähige Träger wird für eine Temperaturerhöhung des Katalysators mit Energie versorgt. Der leitfähige Träger weist eine Eigenschaft auf, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt. Das Computerprogrammprodukt umfasst ein durch einen Computer nutzbares Medium und einen Satz von Computerprogrammanweisungen, die auf dem durch den Computer nutzbaren Medium enthalten sind. Die Anweisungen umfassen eine erste Anweisung zum Erhalten eines ersten Parameters, der eine erste Wechselbeziehung mit einer Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger für eine Energieversorgung des leitfähigen Trägers aufweist, eine zweite Anweisung zum Erhalten eines zweiten Parameters, der eine zweite Wechselbeziehung mit einer Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist, und eine dritte Anweisung zum Beurteilen des Temperaturzustands des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.
  • Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn es keine lokale Erwärmung in dem leitfähigen Träger gibt, der erste Parameter eine Wechselbeziehung mit dem zweiten Parameter aufweist. Da der zweite Parameter die zweite Wechselbeziehung mit der Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist, können das Diagnosegerät gemäß der einen Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung und das Computerprogrammprodukt gemäß der alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter, wie beispielsweise der Differenz dazwischen, bestimmen.
  • Die vorstehend genannten und/oder weitere Merkmale und/oder Vorteile verschiedener Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung werden in Anbetracht der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung weiter ersichtlich. Verschiedene Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung können unterschiedliche Merkmale und/oder Vorteile umfassen und/oder ausklammern, wenn es anwendbar ist. Zusätzlich können verschiedene Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung ein Merkmal oder mehrere Merkmale anderer Ausführungsbeispiele kombinieren, wo es anwendbar ist. Die Beschreibungen von Merkmalen und/oder Vorteilen spezifischer Ausführungsbeispiele sollen nicht als Einschränkung anderer Ausführungsbeispiele oder der Patentansprüche ausgelegt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbespielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
  • 1 eine schematische strukturelle Darstellung eines Leistungszufuhrsystems zur Zufuhr von Leistung zu einer elektrisch erwärmten Katalysatorvorrichtung (EHC-Vorrichtung), die in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung,
  • 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der EHC-Vorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist,
  • 3 ein Ersatzschaltbild des Leistungszufuhrsystems und des keramischen Trägers der EHC-Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 4 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der Temperatur und des Widerstands des keramischen Trägers sowie die Übergänge einer Zufuhrleistung und eines Zufuhrstroms zu dem keramischen Träger veranschaulicht, während eine Steuerungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, ein Katalysatoraufwärmprogramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchläuft,
  • 5 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 6 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge von verschiedenen Parametern veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchläuft,
  • 7 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
  • 8 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchläuft,
  • 9 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
  • 10 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durchläuft,
  • 11 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
  • 12 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel durchläuft,
  • 13 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 14 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel durchläuft,
  • 15 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
  • 16 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel durchläuft, wenn ein Abschnitt des keramischen Trägers, auf dem ein Temperatursensor angebracht ist, zu einem lokal erwärmten Abschnitt des keramischen Trägers unterschiedlich ist,
  • 17 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel durchläuft, wenn der Abschnitt des keramischen Trägers, auf dem ein Temperatursensor angebracht ist, identisch zu dem lokal erwärmten Abschnitt des keramischen Trägers ist,
  • 18 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU der Steuerungsvorrichtung entsprechend einem Diagnoseprogramm gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
  • 19 ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU das Diagnoseprogramm gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel durchläuft.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung werden identische Bezugszeichen zur Identifizierung entsprechender identischer Bauelemente verwendet.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgasrohr 11, einer elektrisch erwärmten bzw. beheizten Katalysatorvorrichtung (EHC-Vorrichtung) 20 und einem Leistungszufuhrsystem PS zur Zufuhr von Leistung bzw. Strom zu der EHC-Vorrichtung 20 veranschaulicht. Ein Diagnosegerät bzw. Beurteilungsgerät für den Temperaturzustand der EHC-Vorrichtung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist beispielsweise als ein Teil des Leistungszufuhrsystems PS ausgelegt.
  • Als ein Beispiel der Brennkraftmaschine wird eine Benzin-Ottokraftmaschine verwendet. Die Benzin-Ottokraftmaschine, die einfach als Kraftmaschine bezeichnet wird, 10 ist in einem Motorfahrzeug eingebaut. Das Motorfahrzeug hat in sich einen (nicht gezeigten) Antriebsmotor eingebaut. Die Kraftmaschine 10 und der Antriebsmotor arbeiten zusammenwirkend als Antriebsquelle des Motorfahrzeugs.
  • Spezifisch arbeitet die Kraftmaschine 10, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Kolben in jedem Zylinder unter Verwendung einer Einlassluft zu komprimieren und das komprimierte Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Zylinder zu verbrennen. Dies ändert die Kraftstoffenergie in mechanische Energie, wie beispielsweise eine Drehenergie, um den Kolben in jedem Zylinder hin und her zu bewegen, wobei somit eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle der Kraftmaschine 10 gedreht wird. Die Drehung der Kurbelwelle wird zu Antriebsrädern über einen Antriebsstrang, der in dem Motorfahrzeug eingebaut ist, übertragen, um hierdurch das Motorfahrzeug anzutreiben.
  • Der Antriebsmotor arbeitet, um die Kurbelwelle zu drehen, wenn er mit Energie versorgt wird.
  • In dem Abgasrohr 11 der Kraftmaschine 10 sind die EHC-Vorrichtung 20 und ein Drei-Wege-Katalysator 30 bereitgestellt. Die EHC-Vorrichtung 20 ist stromabwärts zu der Kraftmaschine 10 angeordnet, und der Drei-Wege-Katalysator 30 ist stromabwärts zu der EHC-Vorrichtung 20 angeordnet. Die EHC-Vorrichtung 20 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer zugehörigen Temperatur, die größer oder gleich einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur ist, aktiviert wird, wobei die EHC-Vorrichtung 20 in dem aktivierten Zustand Kohlenwasserstoffe (HC) in Abgasemissionen aus der Kraftmaschine 10 durch das Abgasrohr 11 oxidiert und Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) in den Abgasemissionen verringert, um das HC, das CO und dass NOx zu reinigen. Auf ähnliche Weise ist der Drei-Wege-Katalysator 30 dadurch gekennzeichnet, mit einer zugehörigen Temperatur, die größer oder gleich einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur ist, aktiviert zu werden, wobei der Drei-Wege-Katalysator 30 in dem aktivierten Zustand HC in den Abgasemissionen durch das Abgasrohr 11 oxidiert und CO und NOx in den Abgasemissionen verringert, um das HC, das CO und das NOx zu reinigen.
  • Beispielsweise ist die EHC-Vorrichtung 20 bezüglich der Größe kleiner als der Drei-Wege-Katalysator 30, um die Zeit zu verringern, die für die EHC-Vorrichtung 20 erforderlich ist, um die Aktivierungstemperatur zu erreichen.
  • 2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Beispiels des Aufbaus der EHC-Vorrichtung 20. Die EHC-Vorrichtung 20 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen keramischen Wabenträger 21 mit einer Leitfähigkeit, der viele Kanäle (Durchflusszellen) 21a aufweist; diese Kanäle 21a sind in der Strömungsrichtung der Abgasemissionen durch das Abgasrohr 11 angeordnet. Das heißt, der keramische Wabenträger, auf den vereinfacht als ein keramischer Träger Bezug genommen wird, 21 ist als eine Wabenwand konfiguriert, die die Kanäle 21a definiert. Auf der Innenoberfläche der Wabenwand 21, die einem entsprechenden Kanal 21a gegenüberliegt, wird ein Katalysator 21b getragen, beispielsweise durch eine Beschichtung.
  • Das Leistungszufuhrsystem PS umfasst ein Paar positiver und negativer Elektroden 22 und 23, eine Leistungsquelle 24 und eine Steuerungsvorrichtung 25. Die positive Elektrode 22 ist an einem Teil der Außenumfangsoberfläche des keramischen Trägers 21 angebracht, und die negative Elektrode 23 ist so an einem anderen Teil der Außenumfangsoberfläche des keramischen Trägers 21 angebracht, dass sie entgegengesetzt zu der positiven Elektrode 22 mit Lücken dazwischen ist.
  • Die Leistungsquelle 24 ist elektrisch mit den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 über entsprechende Leiter (Drähte) verbunden. Wie es in 3 veranschaulicht ist, umfasst das Motorfahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Batterie, wie beispielsweise eine wiederaufladbare Lithium-Batterie, 24b zum Antreiben des Antriebsmotors. Die Leistungsquelle 24 ist ausgelegt, eine Anschlussspannung von beispielsweise näherungsweise 400 Volt (V) über den positiven und negativen Anschlüssen 22 und 23 anzulegen. Die Leistungsquelle 24 umfasst ebenso einen Schalter 24a, der bei dem Leiter zwischen der Batterie 24b und dem positiven Anschluss 22 angeordnet ist. Der Schalter 24 ist steuerbar mit der Steuerungsvorrichtung 25 verbunden und ausgelegt, entsprechend Anweisungen, die von der Steuerungsvorrichtung 25 gesendet werden, sich zu öffnen oder zu schließen.
  • Das heißt, wenn die Anschlussspannung über den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 angelegt ist, fließen Ströme von der positiven Elektrode 22 über den keramischen Träger 21 zu der negativen Elektrode 23 (siehe Bezugszeichen I1 bis I5 in 2). Dies veranlasst den keramischen Träger 21, sich aufzuheizen, wobei die Temperatur zunimmt.
  • Die Leistungsquelle 24 umfasst ebenso einen Stromsensor 24c zum Messen eines Zufuhrstroms von der Batterie 24b zu dem keramischen Träger 21. Der Stromsensor 24c ist elektrisch mit der Steuerungsvorrichtung 25 verbunden, wobei der Stromwert, der durch den Stromsensor 24c gemessen wird, hiervon zu der Steuerungsvorrichtung 25 ausgegeben wird.
  • Im Allgemeinen wird eine leitfähige Keramik durch Hinzufügen von leitfähigem Material zu einem Basismaterial (ein leitfähiges Material oder ein nichtleitfähiges Material) hergestellt, beispielsweise ein keramisches Material. Eine ungleichförmige Verteilung des leitfähigen Materials, eine ungleichförmige Verteilung der Dichte des keramischen Materials und/oder eine ungleichförmige Dicke der leitfähigen Keramik können unterschiedliche Widerstandsabschnitte in der leitfähigen Keramik verursachen.
  • Aus zumindest diesen Gründen besteht der leitfähige keramische Träger 21 aus einer Vielzahl von identisch geformten Einheitsabschnitten mit unterschiedlichen Widerstandswerten. Beispielsweise kann, wenn der elektrisch leitende Weg des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 aus fünf Einheitsabschnitten in der Richtung des Stroms mit unterschiedlichen Widerstandswerten besteht, die elektrische Verbindung zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 über den keramischen Träger 21 als eine Ersatzschaltung ausgedrückt werden, die in 3 veranschaulicht ist, in der fünf Widerstände R1 bis R5 mit unterschiedlichen Widerstandswerten zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 parallel zueinander angeschlossen sind.
  • Bezugszeichen ”I1 bis I5”, die in 2 veranschaulicht sind, stellen Ströme dar, die individuell durch die jeweiligen Widerstände R1 bis R5 fließen. Beispielsweise ist, wenn der Widerstandswert des Widerstands R1 der niedrigste der fünf Widerstände R1 bis R5 ist, der Strom I1 von allen Strömen I1 bis I5 der höchste. Dies veranlasst den Einheitsabschnitt des keramischen Trägers 21, der dem Widerstand R1 entspricht, in der Temperatur mehr anzusteigen als ein anderer Einheitsabschnitt; dieser Einheitsabschnitt, der dem Widerstand R1 mit dem höchsten Widerstandswert entspricht, wird nachstehend als ein Abschnitt mit niedrigerem Widerstand 21p bezeichnet.
  • Eine Batteriesteuerungsvorrichtung BC, die in dem Motorfahrzeug eingebaut ist, ist betriebsfähig, um die Anschlussspannung der Batterie 24b zu messen, um die Ladungsmenge bzw. Ladungsgröße in der Batterie 24b auf der Grundlage der gemessenen Anschlussspannung zu steuern. Die Batteriesteuerungsvorrichtung BC ist ebenso betriebsfähig, um der Steuerungsvorrichtung 25 die gemessene Anschlussspannung zuzuführen.
  • Die Steuerungsvorrichtung 25 ist beispielsweise als eine normale Mikrocomputerschaltung ausgelegt, die beispielsweise aus einer CPU 25a, einem Speichermedium 25b, das ein ROM (Nur-Lese-Speicher), wie beispielsweise ein wiederbeschreibbares ROM, ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und dergleichen umfasst, einer I/O-Schnittstelle (Input und Output bzw. Eingang und Ausgang), Bussen usw. besteht. Die CPU 25a, das Speichermedium 25b und die I/O-Schnittstelle sind miteinander über die Busse kommunikativ verbunden. Das Speichermedium 25b speichert in sich im Voraus verschiedene Programme, die ein Katalysatoraufwärmprogramm PR1 und ein Programm PR2 zur Diagnose bzw. Beurteilung des Temperaturzustands des keramischen Trägers 21 umfassen, die nachstehend beschrieben sind.
  • Spezifisch ist die Steuerungsvorrichtung 25, d. h. die zugehörige CPU 25a, betriebsfähig, um auf der Grundlage des gemessenen Stromwerts, der von dem Stromsensor 24 eingegeben wird, und der gemessenen Anschlussspannung, die von der Batteriesteuerungsvorrichtung BC eingegeben wird, einen Widerstand R des elektrisch leitfähigen Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 zu berechnen; der Widerstand R ist äquivalent zu dem kombinierten Widerstand der Widerstandswerte der Widerstände R1 bis R5. Der Widerstand R des elektrisch leitfähigen Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 wird auch als ein ”Widerstand R des keramischen Trägers 21” bezeichnet.
  • Es ist anzumerken, dass eine Temperatur T des keramischen Trägers 21 und der Widerstand R des elektrisch leitfähigen Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 eine Wechselbeziehung zwischen sich aufweisen; diese Wechselbeziehung wird als eine ”R-T-Kennlinie” des keramischen Trägers 21 bezeichnet. In dem ersten Ausführungsbeispiel speichert das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung bzw. ein Kennfeld M1, das beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Gleichung ausgelegt ist; diese Abbildung M1 stellt die R-T-Kennlinie zwischen einer Variablen der Temperatur T des keramischen Trägers 21 und einer Variablen des Widerstands R des elektrisch leitfähigen Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 dar. Die Abbildung M1 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden.
  • Spezifisch ist die CPU 25a der Steuerungsvorrichtung 25 betriebsfähig, um auf die Abbildung M1 unter Verwendung eines berechneten Werts des Widerstands R des Keramischen Trägers 21 als ein Schlüssel Bezug zu nehmen, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 zu extrahieren, der dem berechneten Wert des Widerstands R hiervon entspricht. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die R-T-Kennlinie des keramischen Trägers 21 die NTC-Eigenschaft, in der ein elektrischer Widerstand des keramischen Trägers 21 mit einer Temperaurvergrößerung abfällt. Anders ausgedrückt ist der keramische Träger 21 beispielsweise aus einem SiC-Material (Siliziumkarbid) hergestellt, das eine derartige NTC-Eigenschaft aufweist.
  • 4 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der Temperatur T und des Widerstands R des keramischen Trägers 21 sowie die Übergänge einer Zufuhrleistung (P) und eines Zufuhrstroms (I) zu dem keramischen Träger 21 veranschaulicht, während die CPU 25a das Katalysatoraufwärmprogramm PR1 in Reaktion darauf durchläuft, wenn ein Zündschalter des Motorfahrzeugs durch den Fahrer eingeschaltet wird.
  • Spezifisch bestimmt die CPU 25a, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21, die äquivalent zu der Temperatur des Katalysators 21b und einer Außenlufttemperatur ist, niedriger als die Aktivierungstemperatur des Katalysators 21b zu einer Zeit t1 ist, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, dass eine Katalysatoraufwärmanforderung stattfindet, wobei sie den Schalter 24a einschaltet, um Leistung von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 der EHC-Vorrichtung 20 zuzuführen, ohne auf einen Kraftmaschinenstart zu warten. Die Größe der Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, wird so eingestellt, dass sie so groß ist, dass die EHC-Vorrichtung 20 nicht beschädigt werden kann. Es ist anzumerken, dass die CPU 25a die relative Einschaltdauer (duty cycle) des Schalters 24a, d. h. das Verhältnis einer Einschaltzeit zu einem entsprechenden Zyklus (Einschaltzeit + Ausschaltzeit) einstellen kann, um hierdurch die Größe der Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 zu steuern. Eine Schaltung zum variablen Einstellen eines Stromwerts der Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 kann bereitgestellt werden, um die Größe der Zufuhrleistung hierzu zu steuern. Zu dieser Zeit stellt die CPU 25a auf der Grundlage der Temperatur T des keramischen Trägers 21 und der Aktivierungstemperatur Tth einen Sollwert ΣPth des Integrals ΣP der Leistung ein, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird.
  • Nach der Zeit t1 steigt die Temperatur T des keramischen Trägers 21 mit einem Abfall des Widerstands R des keramischen Trägers 21 allmählich an (siehe (a) gemäß 4). Somit nimmt aufgrund des Abfalls des Widerstands R des keramischen Trägers 21 (siehe (b) gemäß 4) der Zufuhrstrom I der Leistung P zu dem keramischen Träger 21 zu, obwohl die Zufuhrleistung P gesteuert wird, um konstant zu sein. Nachdem der Zufuhrstrom I einen vorbestimmten maximalen Wert Imax zu einer Zeit t2 erreicht hat, stellt die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a so ein, dass der Zufuhrstrom I den maximalen Wert Imax nicht überschreitet. Anders ausgedrückt stellt die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um die Zufuhrleistung P zu dem keramischen Träger 21 derart zu verringern, dass der Zufuhrstrom I begrenzt wird, um kleiner als der maximale Wert Imax zu sein, auch wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 mit einem Anstieg der zugehörigen Temperatur T abfällt. Diese Begrenzung des Zufuhrstroms I ermöglicht es, dass die Rate bzw. Geschwindigkeit (Gradient ΔT) des Temperaturanstiegs und die Rate bzw. Geschwindigkeit des Widerstandabfalls verringert werden.
  • Danach bestimmt die CPU 25a, wenn das Integral ΣP der Leistung P, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, größer oder gleich dem Sollwert ΣPth ist, und wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 die Aktivierungstemperatur Tth des Katalysators 21b zu einer Zeit t3 erreicht, dass die EHC-Vorrichtung 20, d. h. der Katalysator 21b der EHC-Vorrichtung 20 als aktiviert zu betrachten ist, so dass die Katalysatoraufwärmanforderung gelöscht wird, wobei somit der Schalter 24a ausgeschaltet wird, um den keramischen Träger 21 nicht mit Energie zu versorgen, wobei das Katalysatoraufwärmprogramm PR1 beendet wird (siehe (a) und (c) gemäß 4).
  • Es ist anzumerken, dass ein anderer Ansatz zum Aufwärmen der EHC-Vorrichtung 20 bekannt ist; dieser Ansatz ist ausgelegt, um den Zündzeitpunkt der Kraftmaschine 10 in Bezug auf einen zuvor spezifizierten Zeitpunkt, wie beispielsweise einem voreingestellten Grad eines BTDC, zu verzögern, um hierdurch die Temperatur der Abgasemissionen durch das Abgasrohr 11 zu vergrößern. Dieser Ansatz würde jedoch das Aufwärmen der EHC-Vorrichtung 20 nur nach einem Kraftmaschinenanlassen ausführen.
  • Im Gegensatz dazu ist das Leistungszufuhrsystem PS gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Lage, das Aufwärmen der EHC-Vorrichtung 20 auszuführen, ohne einen Kraftmaschinenstart abzuwarten, wobei somit das Aufwärmen der EHC-Vorrichtung 20 so früh wie möglich abgeschlossen wird, wobei die Kraftmaschinenemissionsleistung des Motorfahrzeugs verbessert wird.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Abschnitt mit niedrigerem Widerstand 21p in dem keramischen Träger 21 bezüglich einer Temperatur höher als ein anderer Abschnitt darin. Da der keramische Träger 21 der EHC-Vorrichtung 20 die NTC-Eigenschaft aufweist, gilt, dass je höher die Temperatur des keramischen Trägers 21 ist, desto niedriger ist der Widerstand des Abschnitts mit niedrigem Widerstand 21p in dem keramischen Träger 21. Dies vereinfacht einen Temperaturanstieg des Abschnitts mit niedrigem Widerstand 21p, was eine lokale Erwärmung des Abschnitts mit niedrigerem Widerstand 21p zur Folge hat. Der lokal erwärmte Abschnitt 21p verursacht, dass der keramische Träger 21 in einem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand kann die Steuerungsvorrichtung 25 veranlassen, fehlerhaft zu bestimmen, dass die Temperatur T des keramischen Trägers 21 die Aktivierungstemperatur Tth erreicht, obwohl die Temperaturwerte der verbleibenden Abschnitte mit Ausnahme des lokal erwärmten Abschnitts 21p in dem keramischen Träger 21 niedriger als die Aktivierungstemperatur Tth sind. Der Grund hierfür ist, dass die Temperatur des lokal erwärmten Abschnitts 21p in dem keramischen Träger 21 eine dominante Temperatur des keramischen Trägers 21 ist. Diese fehlerhafte Bestimmung kann die Steuerungsvorrichtung 25 veranlassen, die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 der EHC-Vorrichtung 20 unabhängig davon zu stoppen, dass die Temperatur des Katalysators 21b niedriger als die Aktivierungstemperatur Tth ist. Dies kann es für den Katalysator 21b unzureichend machen, die Abgasemissionen zu reinigen, wobei die Kraftmaschinenemissionsleistung des Motorfahrzeugs verschlechtert wird.
  • Zusätzlich kann, da der Pegel der Temperaturungleichförmigkeit in dem keramischen Träger 21 stimuliert wird, der lokal erwärmte Abschnitt 21p in dem keramischen Träger 21 in seiner Temperatur auf einen Grad übermäßig ansteigen, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht.
  • In Anbetracht der vorstehend genannten Umstände ist die Steuerungsvorrichtung 25 des Leistungszufuhrsystems PS konfiguriert, entsprechend dem Diagnoseprogramm PR2 zu beurteilen bzw. zu diagnostizieren, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend dem Diagnoseprogramm PR2 veranschaulicht. Anders ausgedrückt dient das Leistungszufuhrsystem PS als das Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21. Die CPU 25a durchläuft das Diagnoseprogramm PR2 in Reaktion auf das Auftreten der Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser, wobei sie das Diagnoseprogramm PR2 in einem voreingestellten Zyklus wiederholt durchläuft.
  • Wenn das Diagnoseprogramm PR2 gestartet wird, bestimmt die CPU 25a in Schritt S10 eine Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 der EHC-Vorrichtung 20. Spezifisch bestimmt die CPU 25a auf der Grundlage einer Anfangstemperatur des Katalysators 21b (des keramischen Trägers 21) und/oder einer Außenlufttemperatur die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 der EHC-Vorrichtung 20 derart, dass die bestimmte Zufuhrleistung P0 ein höherer Wert ist, bei dem keine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Dann stellt die CPU 25a in Schritt S10 die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um die bestimmte Zufuhrleistung P0 von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zu veranlassen. Dies resultiert darin, dass ein Strom, der auf der Zufuhrleistung P0 beruht, durch den elektrischen Leitungsweg des keramischen Trägers 21 fließt, so dass der keramische Träger 21 erwärmt wird.
  • In Schritt S11 berechnet die CPU 25a das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21.
  • In Schritt S12 berechnet die CPU 25a einen vorausgesagten Wert T0 der Temperatur des keramischen Trägers 21 (der EHC-Vorrichtung) 20 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das in Schritt S11 berechnet wird. Spezifisch sollte die Temperatur des keramischen Trägers 21 mit einer Vergrößerung in dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 vergrößert werden, so dass das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 eine Wechselbeziehung mit der Temperatur des keramischen Trägers 21 aufweist.
  • Anders ausgedrückt ist, wenn es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt, das Integral ΣP0 proportional zu der Temperatur T des keramischen Trägers 21 entsprechend der nachstehend Gleichung (1): ΣP0 = C1 × T (1) wobei C1 eine Proportionalkonstante ist.
  • Beispielsweise speichert gemäß dem ersten Ausführungsbeispiele das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung M2, die beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Formel ausgelegt ist; diese Abbildung M2 stellt die Wechselbeziehung zwischen einer Variablen des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 und einer Variablen der Temperatur des keramischen Trägers 21 dar. Die Abbildung M2 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden. Die Abbildung M2 kann in dem Diagnoseprogramm PR2 beschrieben sein.
  • Spezifisch nimmt in Schritt S12 die CPU 25a Bezug auf die Abbildung M2 unter Verwendung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen vorausgesagten Wert T0 der Temperatur des keramischen Trägers 21 entsprechend dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu extrahieren.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S12 berechnet die CPU 25a in Schritt S13 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, einen Fehlerschwellenwert T1 für die Temperatur des keramischen Trägers 21; dieser Fehlerschwellenwert T1 wird eingestellt, um höher als die Aktivierungstemperatur Tth des Katalysators 21b zu sein, und wird verwendet, um zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Fehlerschwellenwert T1 auf der Grundlage der Abbildung M2 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Schwellenwert T1.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, einen Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 für die Temperatur des keramischen Trägers 21 in Schritt S14; dieser Ungleichförmigkeitsschwellenwert T2 wird verwendet, um zu bestimmen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise berechnet die CPU 25a die Temperatur des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts T2 auf der Grundlage der Abbildung M2 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2, wobei der Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 niedriger als der Fehlerschwellenwert T1 ist.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S14 berechnet die CPU 25a in Schritt S15 auf der Grundlage des gemessenen Stromwerts, der von dem Stromsensor 24 eingegeben wird, und der gemessenen Anschlussspannung, die von der Batteriesteuerungsvorrichtung BC eingegeben wird, den Widerstand R des elektrisch leitenden Weges des keramischen Trägers 21 zwischen dem positiven und negativen Elektroden 22 und 23; der Widerstand R ist äquivalent zu dem kombinierten Widerstand der Widerstandswerte der Widerstände R1 bis R5.
  • In Schritt S16 nimmt die CPU 25a Bezug auf die Abbildung M1 unter Verwendung des berechneten Werts des Widerstands R des keramischen Trägers 21 als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen Wert der Temperatur des keramischen Trägers 21 entsprechend dem berechneten Wert des zugehörigen Widerstands R in Schritt S15 zu extrahieren. Anders ausgedrückt wandelt die CPU 25a den berechneten Wert des Widerstands R des keramischen Trägers 21 in den Wert der Temperatur T unter Verwendung der Abbildung M1 um. Es ist anzumerken, dass der Wert der Temperatur T des keramischen Katalysators 21 unter der Annahme erhalten wird, dass es kein lokales Erwärmen in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S16 vergleicht die CPU 25a in Schritt S20 den Wert der Temperatur T, der in Schritt S16 erhalten wird, mit dem Fehlerschwellenwert T1, der in Schritt S13 berechnet wird, um dadurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der Wert der Temperatur T höher als der Fehlerschwellenwert T1 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20 dient dazu zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund eines lokalen Erwärmens gibt.
  • Wenn der Wert der Temperatur T höher als der Fehlerschwellenwert T1 ist (JA in Schritt S20), bestimmt die CPU 25a, dass der ungleichförmige Temperaturzustand auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25 ein Fehlerkennzeichen bzw. ein Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S21. Beispielsweise ist das Fehlerflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der Wert der Temperatur T niedriger oder gleich dem Fehlerschwellenwert T1 ist (NEIN in Schritt S20), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Dann setzt die CPU 25a in Schritt S22 das Fehlerflag auf AUS (0) oder behält es bei.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S21 steuert die CPU 25a die Leistungsquelle 24, beispielsweise schaltet sie den Schalter 24a aus, wobei somit die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 gestoppt wird. Es ist anzumerken, dass die CPU 25a, sobald das Fehlerflag auf EIN gesetzt worden ist, auch wenn das Fehlerflag auf der Grundlage der Bestimmung des Werts der Temperatur T, die niedriger oder gleich dem Fehlerschwellenwert T1 ist, auf AUS gesetzt wird, damit fortfahren kann, die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 zu stoppen, bis die nächste Katalysatoraufwärmanforderung vorliegt.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S23 bestimmt die CPU 25a in Schritt S24, ob die Katalysatoraufwärmanforderung fortgesetzt worden ist. Bei einer Bestimmung, dass die Katalysatoraufwärmanforderung fortgesetzt worden ist (JA in Schritt S24), d. h., dass das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 kleiner als der Sollwert ΣPth ist, bestimmt die CPU 25a, dass die Temperatur eines anderen Abschnitts des keramischen Trägers 21 mit Ausnahme des lokal erwärmten Abschnitts 21p die Aktivierungstemperatur Tth nicht erreicht. Dann führt die CPU 25a in Schritt S25 eine Zündverzögerungssteuerung aus, um eine Zündvorrichtung 10a der Kraftmaschine 10 zu veranlassen, den Zündzeitpunkt der Kraftmaschine 10 so einzustellen, dass eine Kraftstoffzündung in der Kraftmaschine 10 später als bei einem zuvor spezifizierten (bestimmten) Zeitpunkt passiert. Die Zündverzögerungssteuerung vergrößert die Temperatur der Abgasemissionen durch das Abgasrohr 11. Das heißt, die Zündverzögerungssteuerung, die in Schritt S25 ausgeführt wird, ermöglicht es, dass die Temperatur T der Gesamtheit des keramischen Trägers 21 die Aktivierungstemperatur Tth durch die Abgasemissionen mit hoher Temperatur erreicht, wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 gestoppt ist. Es ist anzumerken, dass in Schritt S25, wenn die Zündverzögerungssteuerung ausgeführt wird, die CPU 25a ein Zündverzögerungskennzeichen bzw. Zündverzögerungsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) setzt. Ein Anfangswert des Zündverzögerungsflags ist auf AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls beendet die CPU 25a bei einer Bestimmung, dass die Katalysatoraufwärmanforderung nicht fortgesetzt worden ist (NEIN in Schritt S24), das Diagnoseprogramm PR2, ohne die Zündverzögerungssteuerung auszuführen, wobei sie die Betriebe des Diagnoseprogramms PR2 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus wiederholt.
  • Demgegenüber vergleicht die CPU 25a nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S22 den Wert der Temperatur T, der in Schritt S16 erhalten wird, mit dem Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2, der in Schritt S14 berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs in Schritt S30 zu bestimmen, ob der Wert der Temperatur T höher als der Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 ist. Diese Bestimmung in Schritt S30 dient zur Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung ist.
  • Wenn der Wert der Temperatur T höher als der Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 ist (JA in Schritt S30), bestimmt die CPU 25a, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann setzt die CPU 25a in Schritt S31 ein Ungleichförmigkeitskennzeichen bzw. Ungleichförmigkeitsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1); das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN stellt dar, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise ist das Ungleichförmigkeitsflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 ist (NEIN in Schritt S30), dass der keramische Träger 21 nicht in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR2 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR2 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S31 steuert die CPU 25a in Schritt S32 die Leistungsquelle 24, um die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu verringern. Beispielsweise stellt die CPU 25a in Schritt S32 die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein oder verringert einen Strom der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, um die Zufuhrleistung P0 des keramischen Trägers 21 zu verringern. Diese Verringerung der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 verringert die Größe und/oder Geschwindigkeit bzw. Rate eines Erwärmens des lokal erwärmten Abschnitts (Abschnitt mit niedrigerem Widerstand) in dem keramischen Träger 21. Dies hat eine Verringerung in der Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung des keramischen Trägers 21 zur Folge, da Wärme von dem lokal erwärmten Abschnitt zu einem anderen Abschnitt in dem keramischen Träger 21 geleitet wird. Beispielsweise verringert die CPU 25a in dem ersten Ausführungsbeispiel die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 bis auf null.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in S32 aktualisiert die CPU 25a in Schritt S33 den Wert der Temperatur T, der in Schritt S16 erhalten wird, und vergleicht den aktualisierten Wert der Temperatur T mit dem vorausgesagten Wert T0, der in Schritt S12 berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der aktualisierte Wert der Temperatur T niedriger oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist. Diese Bestimmung in Schritt S33 dient zur Bestimmung, ob die Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung in dem keramischen Träger 21 auf einen Grad verringert ist, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand angenommen werden kann.
  • Es ist anzumerken, dass in dem ersten Ausführungsbeispiel die CPU 25a ausgelegt ist, um den Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des berechneten Werts des Widerstands R zu berechnen, wobei kein Strom durch den keramischen Träger 21 nach dem Betrieb in Schritt S32 fließt. Aus diesem Grund kann die CPU 25a in Schritt S33 den Wert der Temperatur T nicht aktualisieren, wenn kein Strom durch den keramischen Träger 21 fließt.
  • Dann stellt in Schritt S33 die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um periodisch einen feinen Strom von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zuzuführen, wobei sie periodisch den Wert des Widerstands R mit dem feinen Strom, der durch den keramischen Träger 21 fließt, berechnet, um den Wert der Temperatur T auf der Grundlage des berechneten Werts des Widerstands R periodisch zu aktualisieren. Da der feine Strom periodisch von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, ist eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 auf der Grundlage des feinen Stroms zugeführt wird, viel niedriger als die Zufuhrleistung P0a zu dem keramischen Träger 21 nach der Rückkehr des Katalysatoraufwärmens.
  • Wenn der aktualisierte Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist (JA in Schritt S33), bestimmt die CPU 25a, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist. Dann setzt die CPU 25a in Schritt S34 das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS und startet die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit einem Wert der zugeführten Leistung, der begrenzt ist, um niedriger als die Zufuhrleistung P0 zu sein, neu; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist. Danach beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR2 und wiederholt die Betriebe des Diagnoseprogramms PR2 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der aktualisierte Wert der Temperatur T höher als der vorausgesagte Wert T0 ist (NEIN in Schritt S33), dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand verbleibt. Dann wiederholt die CPU 25a den Betriebsschritt S33, während sie den Wert der Temperatur aktualisiert, bis der aktualisierte Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist (JA in Schritt S33).
  • Es ist anzumerken, dass, wenn die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a derart einstellt, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 höher als null in Schritt S32 ist, und die Bestimmung in Schritt S33 negativ ist, die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR2 beendet und die Betriebe des Diagnoseprogramms PR2 von Schritt S11 an in dem nächsten Zyklus wiederholt. Der Grund hierfür ist, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 bestimmt worden ist.
  • 6 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge verschiedener Parameter veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR2 durchläuft. Die verschiedenen Parameter umfassen die Temperatur T des keramischen Trägers 21, den Fehlerschwellenwert T1, den Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2, den vorausgesagten Wert T0, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das Fehlerflag, die Kraftmaschinengeschwindigkeit, das Zündungsverzögerungsflag und das Ungleichförmigkeitsflag.
  • (a) bis (f) gemäß 6 veranschaulichen die Übergänge dieser Parameter mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ansteigt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. (g) bis (h) gemäß 6 veranschaulichen die Übergänge einiger dieser Parameter, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 derart ansteigt, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Zuerst seien unter Bezugnahme auf (a) bis (f) gemäß 6 die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21 beschrieben, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR2 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, begonnen wird (siehe (b) gemäß 6), steigt die Temperatur T des keramischen Trägers 21 aufgrund eines lokalen Erwärmens abrupt über den Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 an, und ferner über den Fehlerschwellenwert T1 an (siehe (a) gemäß 6). Zu der Zeit, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 den Fehlerschwellenwert T1 bei einer Zeit ta überschreitet, wird das Fehlerflag auf EIN in Schritt S21 gesetzt (siehe (d) gemäß 6), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 gestoppt wird (siehe (b) gemäß 6).
  • Es ist anzumerken, dass, da die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta zugeführt worden ist, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta ansteigt (siehe (c) gemäß 6). Somit steigt jeder des Fehlerschwellenwerts T1, des Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwerts T2 und des vorausgesagten Werts T0 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta an (siehe (a) gemäß 6).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung zu einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf den Betrieb des Fahrers in Schritt S24 startet, fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 6).
  • Als nächstes seien unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 6 die Übergänge einiger der Parameter für den Fall beschrieben, in dem der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR2 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 6), steigt die Temperatur T des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung im Vergleich zu der Vergrößerung der Temperatur T des keramischen Trägers 21 in (a) gemäß 6 an, so dass, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 höher als der Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 zu einer Zeit tc wird, das Ungleichförmigkeitsflag in Schritt S31 auf EIN gesetzt wird (siehe (i) gemäß 6), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verringert wird, d. h. in Schritt S32 gestoppt wird (siehe (h) gemäß 6). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass die Temperatur T des keramischen Trägers 21 allmählich abfällt (siehe (g) gemäß 6).
  • Danach wird, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 den vorausgesagten Wert T0 zu einer Zeit td erreicht, bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, so dass das Ungleichförmigkeitsflag in Schritt S34 auf AUS gesetzt wird (siehe (i) gemäß 6). Somit wird die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 neu gestartet (siehe (h) gemäß 6), anders ausgedrückt wird eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um niedriger als die Zufuhrleistung P0 zu sein; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 (siehe (h) gemäß 6) bestimmt worden ist.
  • Es ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um niedriger als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, die Geschwindigkeit eines Anstiegs bzw. die Anstiegsrate, d. h. der Gradient einer Veränderung jedes des Fehlerschwellenwerts T1, des Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwerts T2 und des vorausgesagten Werts T0 nach der Zeit td im Vergleich mit einer zugehörigen Anstiegsgeschwindigkeit bis zu der Zeit tc verringert ist (siehe (g) gemäß 6).
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingerichtet, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu berechnen (siehe Schritt S11), und den vorausgesagten Wert T0 der Temperatur des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 zu berechnen (siehe Schritt S12). Zusätzlich ist das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 von dem vorausgesagten Wert T0 abweicht, anders ausgedrückt, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 höher als der Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T2 ist, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S30).
  • Diese Konfigurationen ermöglichen es der CPU 25a so unmittelbar wie möglich zu diagnostizieren bzw. zu beurteilen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, ist das Diagnosegerät eingerichtet, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu verringern, um die Temperatur des keramischen Trägers 21 zu verringern (siehe Schritt S32), wobei somit der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgeführt wird. Wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 wird (siehe JA in Schritt S33), ist das Diagnosegerät eingerichtet zu bestimmen, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu dem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, und einen Wert einer Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 beispielsweise von null auf einen Wert P0a zu vergrößern (siehe Schritt S35). Diese Konfiguration beschleunigt das Katalysatoraufwärmen auf der Grundlage der Vergrößerung der Temperatur des keramischen Trägers 21 (EHC-Element 20). Außerdem wird der Wert P0a der Leistung, die dem keramischen Träger 21 nach der Rückkehr zugeführt wird, niedriger als der Wert P0 der Leistung eingestellt, die dem keramischen Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 vor der Rückkehr zugeführt wird. Dies verhindert, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu dem ungleichförmigen Temperaturzustand nach der Rückkehr wird.
  • Diese Konfigurationen des Diagnosegeräts zum Zurückführen des Temperaturzustands des keramischen Trägers 21 unmittelbar nach der Bestimmung, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, ermöglichen es, die Temperatur des keramischen Trägers 21 (des Katalysators 21b) so früh wie möglich bis zu der Aktivierungstemperatur des Katalysators 21b zu vergrößern, während eine Hitzebeschädigung des keramischen Trägers 21 verhindert wird, wobei somit die Abgasemissionen verringert werden.
  • Wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 weiter von dem vorausgesagten Wert T0 abweicht, d. h., wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 höher als der Fehlerschwellenwert T1 ist, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S20), ist das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt. Diese Konfiguration diagnostiziert bzw. beurteilt so unmittelbar wie möglich, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Nachdem bestimmt worden ist, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt (JA in Schritt S20), ist das Diagnosegerät eingerichtet, ein Aufwärmen des EHC-Elements 20 unter Verwendung der Zündverzögerungssteuerung auszuführen, während eine Nicht-Energieversorgung des keramischen Trägers 21 beibehalten wird. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Temperatur des keramischen Trägers 21 (des Katalysators 21b) bis zu der Aktivierungstemperatur des Katalysators 21b zu vergrößern, während eine Hitzebeschädigung des keramischen Trägers 21 verhindert wird.
  • In der Zeitdauer, während der der keramische Träger 21 nach der Bestimmung, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, nicht mit Energie versorgt wird, ist das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingerichtet, den Wert des Widerstands R, wenn der feine Strom durch den keramischen Träger 21 fließt, periodisch zu berechnen, um hierdurch periodisch den Wert der Temperatur T zu aktualisieren. Da der feine Strom von der Leistungsquelle 24 dem keramischen Träger 21 periodisch zugeführt wird, ist eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 auf der Grundlage des feinen Stroms zugeführt wird, sehr viel kleiner als die Zufuhrleistung P0a zu dem keramischen Träger 21 nach der Rückkehr des Katalysatoraufwärmens. Dies ermöglicht es, die Temperaturgleichförmigkeit in dem keramischen Träger 21 zu beschleunigen.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Ein Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
  • Der Aufbau und/oder die Funktionen des Diagnosegeräts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von denen des Diagnosegeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nachstehenden Punkte. Somit werden nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
  • Das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 und der Temperatur T des keramischen Trägers 21, genauer gesagt der Temperatur T des keramischen Trägers 21, die auf der Grundlage des berechneten Widerstands R des keramischen Trägers 21 berechnet wird. Das heißt, das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eingerichtet, die Bestimmung unter Verwendung der Gleichung (1) ”ΣP0 = C1 × T” auszuführen, wenn es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Spezifisch bestimmt das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Temperatur T des keramischen Trägers 21 mit jedem der Schwellenwerte T1 und T2, die auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, berechnet werden.
  • Im Gegensatz dazu ist das Diagnosegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, unter Verwendung der umgekehrten Beziehung der Temperatur T des keramischen Trägers 21 in Bezug auf den zugehörigen Widerstand R auf der Grundlage der NTC-Eigenschaft.
  • Spezifisch ist das Diagnosegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs des Widerstands R des keramischen Trägers 21 mit jedem eines Fehlerschwellenwerts R1 und eines Ungleichförmigkeitsschwellenwerts R2, die auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, berechnet werden.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend einem Diagnoseprogramm PR3 veranschaulicht, das in dem Speichermedium 25b anstelle von oder zusätzlich zu dem Diagnoseprogramm PR2 (siehe 3) gespeichert ist. Selbstverständlich kann das Diagnoseprogramm PR3 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Die CPU 25a durchläuft das Diagnoseprogramm PR3 in Reaktion auf das Auftreten der Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser und durchläuft wiederholt das Diagnoseprogramm PR3 in einem voreingestellten Zyklus. Gemäß den 5 und 7 werden gleiche Betriebe (Schritte) dazwischen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen oder in der Beschreibung vereinfacht.
  • In Schritt S12a berechnet die CPU 25a nach dem Betrieb zum Berechnen des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S11 einen vorausgesagten Wert R0 des Widerstands des keramischen Trägers 21 (der Widerstand des elektrisch leitenden Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23) auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das in Schritt S11 berechnet wird. Spezifisch sollte der Widerstand des keramischen Trägers 21 mit einer Vergrößerung in dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 verringert werden, so dass das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 eine Wechselbeziehung mit dem Widerstand des keramischen Trägers 21 aufweist.
  • Beispielsweise speichert in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung M3, die beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Formel ausgelegt ist; diese Abbildung M3 stellt die Wechselbeziehung zwischen einer Variablen des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 und einer Variablen des Widerstands des keramischen Trägers 21 dar. Die Abbildung M3 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden. Die Abbildung M3 kann in dem Diagnoseprogramm PR3 beschrieben sein.
  • Spezifisch nimmt in S12a die CPU 25a Bezug auf die Abbildung M3 unter Verwendung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen vorausgesagten Wert R0 des Widerstands des keramischen Trägers 21 entsprechend dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu extrahieren. Die Abbildung M3 ist in 3 veranschaulicht. Selbstverständlich kann die Abbildung M3 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S12a berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den Fehlerschwellenwert R1 für den Widerstand des keramischen Trägers 21 in Schritt S13a; dieser Fehlerschwellenwert R1 wird verwendet, um zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Fehlerschwellenwert R1 auf der Grundlage der Abbildung M3 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto niedriger ist der Fehlerschwellenwert R1.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 für den Widerstand des keramischen Trägers 21 in Schritt S14a; dieser Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 wird verwendet, um zu bestimmen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichformigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 auf der Grundlage der Abbildung M3 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto niedriger ist der Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2, wobei der Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 höher als der Fehlerschwellenwert R1 ist.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S14a berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des gemessenen Stromwerts, der von dem Stromsensor 24 eingegeben wird, und der gemessenen Anschlussspannung, die von der Batteriesteuerungsvorrichtung BC eingegeben wird, einen Wert des Widerstands R des keramischen Trägers 21 (der Widerstand R des elektrisch leitenden Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23); der Widerstand R ist äquivalent zu dem kombinierten Widerstand der Widerstandwerte der Widerstände R1 bis R5.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S15a vergleicht die CPU 25a den Wert des Widerstands R, der in Schritt S15 berechnet wird, mit dem Fehlerschwellenwert R1, der in Schritt S13a berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs in Schritt S20a zu bestimmen, ob der Wert des Widerstands R niedriger als der Fehlerschwellenwert R1 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20a dient dazu, um zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt.
  • Wenn der Wert des Widerstands R niedriger als der Fehlerschwellenwert R1 ist (JA in Schritt S20a), bestimmt die CPU 25a, dass der ungleichförmige Temperaturzustand bis zu einem Grad ermöglicht ist, dass möglicherweise eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25a in Schritt S21 das Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1). Beispielsweise ist das Fehlerflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der Wert des Widerstands R höher oder gleich dem Fehlerschwellenwert R1 ist (NEIN in Schritt S20a), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Dann setzt die CPU 25a das Fehlerflag auf AUS (0) in Schritt S22 oder behält es bei.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S21 führt die CPU 25a die Betriebe in den Schritten S23, S24 und S25 in der gleichen Prozedur wie entsprechende Schritte, die in 5 veranschaulicht sind, aus.
  • Demgegenüber vergleicht die CPU 25a nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S22 den Wert des Widerstands R, der in Schritt S15 gemessen wird, mit dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2, der in Schritt S14a berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage des Vergleichs in Schritt S30a zu bestimmen, ob der Wert des Widerstands R niedriger als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 ist. Diese Bestimmung in Schritt S30a dient zur Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung ist.
  • Wenn der Wert des Widerstands R niedriger als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 ist (JA in Schritt S30a), bestimmt die CPU 25a, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann setzt die CPU 25a ein Ungleichförmigkeitskennzeichen bzw. Ungleichförmigkeitsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S31; das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN stellt dar, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise ist das Ungleichförmigkeitsflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der Wert des Widerstands R größer oder gleich dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 ist (NEIN in Schritt S30a), dass der keramische Träger 21 nicht in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR3 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR3 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S31 steuert die CPU 25a die Leistungsquelle 24 in Schritt S32, um die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu verringern. Beispielsweise verringert gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die CPU 25a die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 bis auf null.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S32 aktualisiert die CPU 25a in Schritt S33a den Wert des Widerstands R, der in Schritt S15 berechnet wird, und vergleicht den aktualisierten Wert des Widerstands R mit dem vorausgesagten Wert R0, der in Schritt S12a berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der aktualisierte Wert des Widerstands R größer oder gleich dem vorausgesagten Wert R0 ist. Diese Bestimmung in Schritt S33a dient zur Bestimmung, ob die Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung in dem keramischen Träger 21 auf einen Grad verringert wird, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand angenommen werden kann.
  • Aus dem gleichen Grund, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, stellt die CPU 25a in Schritt S33a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um periodisch einen feinen Strom von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zuzuführen, wobei sie periodisch den Wert des Widerstands R aktualisiert, wobei der feine Strom durch den keramischen Träger 21 fließt.
  • Wenn der aktualisierte Wert des Widerstands R größer oder gleich dem vorausgesagten Wert R0 ist (JA in Schritt S33a), bestimmt die CPU 25a, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist. Dann setzt die CPU 25a das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 und startet die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit einem Wert der zugeführten Leistung, der begrenzt ist, um niedriger als die Zufuhrleistung P0 zu sein, neu; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist. Danach beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR3 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR3 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der aktualisierte Wert des Widerstands R kleiner als der vorausgesagte Wert R0 ist (NEIN in Schritt S33a), dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand verbleibt. Dann wiederholt die CPU 25a Schritt S33a, während sie den Wert des Widerstands R aktualisiert, bis der aktualisierte Wert des Widerstands R größer oder gleich dem vorausgesagten Wert R0 ist (JA in Schritt S33a).
  • Es ist anzumerken, dass, wenn die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a derart einstellt, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 höher als null ist, und die Bestimmung in Schritt S33a negativ ist, die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR3 beendet und die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR3 von Schritt S11a an in dem nächsten Zyklus wiederholt. Der Grund hierfür ist, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 bestimmt worden ist.
  • 8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge verschiedener Parameter veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR3 durchläuft. Die verschiedenen Parameter umfassen den Widerstand R des keramischen Trägers 21, den Fehlerschwellenwert R1, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2, den vorausgesagten Wert R0, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das Fehlerflag, die Kraftmaschinengeschwindigkeit, das Zündverzögerungsflag und das Ungleichförmigkeitsflag.
  • (a) bis (f) gemäß 8 veranschaulichen die Übergänge dieser Parameter mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 aufgrund eines lokalen Erwärmens abrupt abfällt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. (g) bis (h) gemäß 8 veranschaulichen die Übergänge einiger dieser Parameter, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 derart abfällt, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Es ist anzumerken, dass die Beschreibungen der Parameter in (a) bis (h) gemäß 8, die identisch zu denen der Parameter (a) bis (h) gemäß 5 sind, weggelassen sind oder vereinfacht sind.
  • Zuerst seien unter Bezugnahme auf (a) bis (f) gemäß 8 die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens des übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21 beschrieben, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR3 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 8), fällt der Widerstand R des keramischen Trägers 21 aufgrund eines lokalen Erwärmens abrupt unter den Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 und ferner unter den Fehlerschwellenwert R1 (siehe (a) gemäß 8). Zu dieser Zeit wird, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 unterhalb des Fehlerschwellenwerts R1 zu einer Zeit ta ist, das Fehlerflag auf EIN in Schritt S21 gesetzt (siehe (d) gemäß 8), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 gestoppt wird (siehe (b) gemäß 8).
  • Es ist anzumerken, dass, da die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta zugeführt worden ist, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta ansteigt (siehe (c) gemäß 8). Somit fällt jeder des Fehlerschwellenwerts R1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts R2 und des vorausgesagten Werts R0 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta ab (siehe (a) gemäß 8).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung bei einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf einen Betrieb des Fahrers in Schritt S24 startet, fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 8).
  • Als nächstes seien unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 8 die Übergänge einiger der Parameter für den Fall beschrieben, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR3 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 8), fällt der Widerstand R des keramischen Trägers 21 allmählich unabhängig von einer lokalen Erwärmung im Vergleich zu dem Abfall des Widerstands R des keramischen Trägers 21 in (a) gemäß 8 ab, so dass, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 niedriger als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 zu einer Zeit tc wird, das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN in Schritt S31 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 8), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verringert wird, d. h. in Schritt S32 gestoppt wird (siehe (h) gemäß 8). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass der Widerstand R des keramischen Trägers 21 allmählich ansteigt (siehe (g) gemäß 8).
  • Danach wird, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 den vorausgesagten Wert R0 bei einer Zeit td erreicht, bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, so dass das Ungleichförmigkeitsflag in Schritt 34 auf AUS gesetzt wird (siehe (i) gemäß 8). Somit wird die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 neu gestartet (siehe (h) gemäß 8), anders ausgedrückt wird die Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um niedriger als die Zufuhrleistung P0 zu sein. Die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist (siehe (h) gemäß 8).
  • Es ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um niedriger als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, der Gradient einer Änderung jedes des Fehlerschwellenwerts R1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts R2 und des vorausgesagten Werts R0 nach der Zeit td im Vergleich mit einem zugehörigen Gradienten einer Änderung bis zu der Zeit tc verringert ist (siehe (g) gemäß 8).
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingerichtet, den vorausgesagten Wert R0 des Widerstands des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu berechnen (siehe Schritt S12a). Zusätzlich ist das Diagnosegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 von dem vorausgesagten Wert R0 abweicht, anders ausgedrückt, wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 niedriger als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert R2 ist, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S30a).
  • Diese Konfigurationen ermöglichen es der CPU 25a so unmittelbar wie möglich zu beurteilen bzw. zu diagnostizieren, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 weiter von dem vorausgesagten Wert R0 abweicht, d. h. wenn der Widerstand R des keramischen Trägers 21 niedriger als der Fehlerschwellenwert R1 ist, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S20a), ist das Diagnosegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt. Diese Konfiguration beurteilt so unmittelbar wie möglich, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Dementsprechend erreicht das Diagnosegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die gleichen technischen Wirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Es ist anzumerken, dass in Schritt S33a die CPU 25a gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel programmiert ist, den aktualisierten Wert des Widerstands R mit dem vorausgesagten Wert R0 zu vergleichen, der in Schritt S12 berechnet wird, um dadurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der aktualisierte Wert des Widerstands R größer oder gleich dem vorausgesagten Wert R0 ist. In Schritt S33a kann die CPU 25a gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch programmiert sein, in der gleichen Prozedur wie in Schritt S33 einen Wert der Temperatur T in der gleichen Prozedur wie in Schritt S16 und einen vorausgesagten Wert T0, der in der gleichen Prozedur wie in Schritt S12 berechnet wird, zu berechnen, den berechneten Wert der Temperatur T mit dem vorausgesagten Wert T0 zu vergleichen, um dadurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der berechnete Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Ein Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben.
  • Der Aufbau und/oder die Funktionen des Diagnosegeräts gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von denen des Diagnosegeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nachstehend genannten Punkte. Somit werden nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
  • Das Diagnosegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, unter Verwendung der Wechselbeziehung zwischen einem gemessenen Wert eines Zufuhrstroms I zu dem keramischen Träger 21 und des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21.
  • Spezifisch ist das Diagnosegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs des gemessenen Werts des Zufuhrstroms I mit jedem eines Fehlerschwellenwerts I1 und eines Ungleichförmigkeitsschwellenwerts I2, die auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 berechnet werden.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend einem Diagnoseprogramm PR4 veranschaulicht, das in dem Speichermedium 25b anstelle von oder zusätzlich zu dem Diagnoseprogramm PR2 (siehe 3) gespeichert ist. Selbstverständlich kann das Diagnoseprogramm PR4 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Die CPU 25a durchläuft das Diagnoseprogramm PR4 in Reaktion auf das Auftreten der Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser und durchläuft das Diagnoseprogramm PR4 wiederholt in einem voreingestellten Zyklus. Gemäß den 5 und 9 werden gleiche Betriebe (Schritte) dazwischen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
  • In Schritt S12b berechnet die CPU 25a nach dem Betrieb zur Berechnung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S11 einen vorausgesagten Wert I0 eines Stroms, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das in Schritt S11 berechnet wird. Spezifisch sollte, da der Widerstand des keramischen Trägers 21 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 abfällt, ein Strom, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, mit einer Verringerung des Widerstands des keramischen Trägers 21 zunehmen, d. h. mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0. Dies resultiert darin, dass das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 eine Wechselbeziehung mit einem Strom aufweist, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird.
  • Beispielsweise speichert in dem dritten Ausführungsbeispiel das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung M4, die beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Formel ausgelegt ist; diese Abbildung M4 stellt die Wechselbeziehung zwischen einer Variablen des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 und einer Variablen des Stroms, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, dar. Die Abbildung M4 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden. Die Abbildung M4 kann in dem Diagnoseprogramm PR4 beschrieben sein.
  • Spezifisch nimmt die CPU 25a in Schritt S12b Bezug auf die Abbildung M4 unter Verwendung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen vorausgesagten Wert I0 des Stroms, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, entsprechend dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu extrahieren. Die Abbildung M4 ist in 3 veranschaulicht. Selbstverständlich kann die Abbildung M4 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen sein.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in dem Schritt S12b berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den Fehlerschwellenwert I1 für den Strom, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird; dieser Fehlerschwellenwert I1 in Schritt S13b wird verwendet, um zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Fehlerschwellenwert I1 auf der Grundlage der Abbildung M4 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Fehlerschwellenwert I1.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a in Schritt S14b auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt Σ11 berechnet wird, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2, der zu verwenden ist, um zu bestimmen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 auf der Grundlage der Abbildung M4 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2, wobei der Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 niedriger als der Fehlerschwellenwert I1 ist.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in S14b erhält die CPU 25a den gemessenen Wert des Zufuhrstroms I, der von dem Stromsensor 24 eingegeben wird.
  • In Schritt S20b vergleicht die CPU 25a den gemessenen Wert des Zufuhrstroms I, der in Schritt S15b erhalten wird, mit dem Fehlerschwellenwert I1, der in Schritt S13b berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der gemessene Wert des Zufuhrstroms I höher als der Fehlerschwellenwert I1 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20b dient zur Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt.
  • Wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms I höher als der Fehlerschwellenwert I1 ist (JA in Schritt S20b), bestimmt die CPU 25a, dass der ungleichförmige Temperaturzustand auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25a ein Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S21. Beispielsweise ist das Fehlerflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms I kleiner oder gleich dem Fehlerschwellenwert I1 ist (NEIN in Schritt S20b), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Dann setzt die CPU 25a das Fehlerflag auf AUS (0) in Schritt S22 oder behält es bei.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in S21 führt die CPU 25a die Betriebe in den Schritten S23, S24 und S25 in der gleichen Prozedur aus, wie entsprechende Schritte in 5 veranschaulicht sind.
  • Demgegenüber vergleicht die CPU 25a in Schritt S30b nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S22 den gemessenen Wert des Zufuhrstroms I, der in Schritt S15b erhalten wird, mit dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2, der in Schritt S14b berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der gemessene Wert des Zufuhrstroms I höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 ist. Diese Bestimmung in Schritt S30b dient zur Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung ist.
  • Wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms I höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 ist (JA in Schritt S30b), bestimmt die CPU 25a, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann setzt die CPU 25a ein Ungleichförmigkeitsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S31; das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN stellt dar, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise ist das Ungleichförmigkeitsflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms I kleiner oder gleich dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 ist (NEIN in Schritt S30b), dass der keramische Träger 21 nicht in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR4 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR4 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S31 steuert die CPU 25a die Leistungsquelle 24, um die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 zu verringern. Beispielsweise verringert gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die CPU 25a die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 bis auf null.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S32 aktualisiert die CPU 25a in Schritt S33b den gemessenen Wert des Zufuhrstroms I, der in Schritt S15b erhalten wird, d. h., sie erfasst erneut den gemessenen Wert des Zufuhrstroms I von dem Stromsensor 24c, und sie vergleicht den aktualisierten gemessenen Wert des Zufuhrstroms I mit dem vorausgesagten Wert I0, der in Schritt S12b berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der aktualisierte gemessene Wert des Zufuhrstroms I kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert I0 ist. Diese Bestimmung in Schritt S33b dient zur Bestimmung, ob die Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung in dem keramischen Träger 21 auf einem Grad verringert ist, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand angenommen werden kann.
  • Aus dem gleichen Grund, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, stellt die CPU 25a in Schritt S33b die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um periodisch einen feinen Strom von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zuzuführen, wobei sie periodisch den gemessenen Wert des Zufuhrstroms I mit dem durch den keramischen Träger 21 fließenden feinen Strom aktualisiert.
  • Wenn der aktualisierte gemessene Wert des Zufuhrstroms I kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert I0 ist (JA in Schritt S33b), bestimmt die CPU 25a, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist. Dann setzt die CPU 25a das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 und startet die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit einem Wert der zugeführten Leistung, der begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein, neu; die Zufuhrleistung P0 ist zum letzten Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der aktualisierte gemessene Wert des Zufuhrstroms I höher als der vorausgesagte Wert I0 ist (NEIN in Schritt S33b), dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand verbleibt. Dann wiederholt die CPU 25a Schritt S33b, während der gemessene Wert des Zufuhrstroms I aktualisiert wird, bis der aktualisierte gemessene Wert des Zufuhrstroms I kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert I0 ist (JA in Schritt S33b).
  • Es ist anzumerken, dass die CPU 25a, wenn die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a derart einstellt, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 höher als null in Schritt S32 ist, und die Bestimmung in Schritt S33b negativ ist, das Diagnoseprogramm PR4 beendet und die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR4 von Schritt S11 an in dem nächsten Zyklus wiederholt. Der Grund hierfür ist, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 bestimmt worden ist.
  • 10 ist ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge von verschiedenen Parametern veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR4 durchläuft. Die verschiedenen Parameter umfassen den Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21, den Fehlerschwellenwert I1, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2, den vorausgesagten Wert I0, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das Integral ΣPa0der Zufuhrleistung P0, das Fehlerflag, die Kraftmaschinengeschwindigkeit, das Zündverzögerungsflag und das Ungleichförmigkeitsflag.
  • (a) bis (f) gemäß 10 veranschaulichen die Übergänge dieser Parameter mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags, wenn der Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ansteigt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. (g) bis (h) gemäß 10 veranschaulichen die Übergänge einiger dieser Parameter, wenn der Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 so ansteigt, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Es ist anzumerken, dass die Beschreibungen der Parameter (a) bis (h) gemäß 10, die denen der Parameter (a) bis (h) gemäß 5 identisch sind, weggelassen werden oder vereinfacht werden.
  • Zuerst seien unter Bezugnahme (a) bis (f) gemäß 10 die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21 beschrieben, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR4 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 10), fällt der Widerstand R des keramischen Trägers 21 mit einem schnellen Anstieg der Temperatur des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ab, was zur Folge hat, dass der gemessene Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 abrupt über den Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 ansteigt, und ferner über den Fehlerschwellenwert I1 ansteigt (siehe (a) gemäß 10). Zu dieser Zeit ist, wenn der gemessene Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 über dem Fehlerschwellenwert I1 zu einer Zeit ta liegt, das Fehlerflag auf EIN in Schritt S21 gesetzt (siehe (d) gemäß 10), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 gestoppt wird (siehe (b) gemäß 10).
  • Es ist anzumerken, dass, da die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta zugeführt worden ist, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta ansteigt (siehe (c) gemäß 10). Somit steigt jeder des Fehlerschwellenwerts I1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts I2 und des vorausgesagten Werts I0 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta an (siehe (a) gemäß 10).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung bei einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers angelassen wird, in Schritt S24 fortgesetzt wird, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 10).
  • Als nächstes seien unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 10 die Übergänge einiger der Parameter für den Fall beschrieben, in dem der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR4 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 10), steigt der gemessene Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 allmählich unabhängig von einer lokalen Erwärmung im Vergleich zu der Vergrößerung des gemessenen Zufuhrstroms I zu dem keramischen Träger 21 in (a) gemäß 10 an, so dass, wenn der gemessene Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 bei einer Zeit tc wird, das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN in Schritt S31 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 10), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verringert wird, d. h. in Schritt S32 gestoppt wird (siehe (h) gemäß 10). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass der gemessene Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 allmählich abfällt (siehe (g) gemäß 10).
  • Danach wird, wenn der gemessene Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21 den vorausgesagten Wert I0 bei einer Zeit td erreicht, bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, so dass das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 10). Somit wird die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 neu gestartet (siehe (h) gemäß 10), anders ausgedrückt wird eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist (siehe (h) gemäß 10).
  • Es ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um kleiner als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, der Gradient einer Veränderung jedes des Fehlerschwellenwerts I1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts I2 und des vorausgesagten Werts I0 nach der Zeit td im Vergleich zu einem zugehörigen Gradienten einer Veränderung bis zu der Zeit tc verringert ist (siehe (g) gemäß 10).
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eingerichtet, dem vorausgesagten Wert I0 des Zufuhrstroms I zu dem keramischen Träger 21 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu berechnen (siehe Schritt S12b). Zusätzlich ist das Diagnosegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms zu dem keramischen Träger 21 von dem vorausgesagten Wert I0 abweicht, anders ausgedrückt, wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms I zu dem keramischen Träger 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert I2 ist, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S30b).
  • Diese Konfigurationen ermöglichen es der CPU 25a so unmittelbar wie möglich zu beurteilen bzw. zu diagnostizieren, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Wenn der gemessene Wert des Zufuhrstroms I zu dem keramischen Träger 21 weiter von dem vorausgesagten Wert I0 abweicht, d. h., wenn der gemessene Wert des Stroms, der dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, höher als der Fehlerschwellenwert I1 ist, der auf der Grundlage des Integral ΣP0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S20b), ist das Diagnosegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt. Diese Konfiguration beurteilt so unmittelbar wie möglich, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Dementsprechend erreicht das Diagnosegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die gleichen technischen Wirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Es ist anzumerken, dass die CPU 25a gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in Schritt S33b programmiert ist, den aktualisierten gemessenen Wert des Zufuhrstroms I mit dem vorausgesagten Wert I0 zu vergleichen, der in Schritt S12b berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der aktualisierte gemessene Wert des Zufuhrstroms I kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert I0 ist. Die CPU 25a gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann jedoch in Schritt S33b programmiert sein, in der gleichen Prozedur wie in Schritt S33 einen Wert der Temperatur T in der gleichen Prozedur wie in Schritt S16 und einen vorausgesagten Wert T0, der in der gleichen Prozedur wie in Schritt S12 berechnet wird, zu berechnen, den berechneten Wert der Temperatur T mit dem vorausgesagten Wert T0 zu vergleichen, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der berechnete Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist. Die Temperatur T und der vorausgesagte Wert T0 variieren, wie es in (g1) gemäß 10 veranschaulicht ist.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Ein Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben.
  • Der Aufbau und/oder die Funktionen des Diagnosegeräts gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von denen des Diagnosegeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nachstehend genannten Punkte. Somit werden nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
  • Das Diagnosegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, unter Verwendung der Wechselbeziehung zwischen der Rate bzw. Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 und der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21; die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 stellt die Größe einer Änderung der Temperatur T des keramischen Trägers 21 pro Zeiteinheit dar.
  • Spezifisch ist das Diagnosegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 mit jedem eines Fehlerschwellenwerts ΔT1 und eines Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔT2, die auf der Grundlage der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 berechnet werden.
  • 11 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend einem Diagnoseprogramm PR5, das in dem Speichermedium 25b anstelle von oder zusätzlich zu dem Diagnoseprogramm PR2 (siehe 3) gespeichert ist, veranschaulicht. Selbstverständlich kann das Diagnoseprogramm PR5 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Die CPU 25a durchläuft das Diagnoseprogramm PR5 in Reaktion auf das Auftreten der Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser und durchläuft das Diagnoseprogramm PR5 wiederholt in einem voreingestellten Zyklus. Gemäß den 5 und 11 sind gleiche Betriebe (Schritte) dazwischen, denen gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind, in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
  • In Schritt S12c berechnet die CPU 25a nach dem Betrieb zur Bestimmung der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S10 einen vorausgesagten Wert ΔT0 der Rate bzw. Geschwindigkeit einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 (EHC-Vorrichtung 20) auf der Grundlage der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, die in Schritt S10 bestimmt wird. Spezifisch sollte, da der Widerstand R des keramischen Trägers 21 mit einer Zunahme der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 abfällt, so dass ein Strom, der durch den keramischen Träger 21 fließt, zunimmt, die Geschwindigkeit eines Temperaturanstiegs (einer Temperaturänderung) des keramischen Trägers 21 vergrößert werden. Dies hat zur Folge, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 eine Wechselbeziehung zu der Geschwindigkeit einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 aufweist.
  • Anders ausgedrückt ist, wenn es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 proportional zu der Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 entsprechend der nachstehenden Gleichung (2): P0 = C2 × ΔT (2) wobei C2 eine Proportionalkonstante ist.
  • Beispielsweise speichert in dem vierten Ausführungsbeispiel das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung M5, die beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Formel ausgelegt ist; diese Abbildung M5 stellt die Wechselbeziehung zwischen einer Variablen der Leistungszufuhr P0 zu dem keramischen Träger 21 und einer Variablen der Geschwindigkeit eines Temperaturanstiegs des keramischen Trägers 21 dar. Die Abbildung M5 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden. Die Abbildung M5 kann in dem Diagnoseprogramm PR5 beschrieben sein.
  • Spezifisch nimmt in Schritt S12c die CPU 25a Bezug auf die Abbildung M5 unter Verwendung der Zufuhrleistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen vorausgesagten Wert ΔT0 der Geschwindigkeit einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 entsprechend der Zufuhrleistung P0 zu extrahieren. Die Abbildung M5 ist in 3 veranschaulicht. Selbstverständlich kann die Abbildung M5 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen sein.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S12c berechnet die CPU 25a auf der Grundlage der Zufuhrleistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, den Fehlerschwellenwert ΔT1 für die Geschwindigkeit einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21; dieser Fehlerschwellenwert wird verwendet, um zu bestimmen, ob es in Schritt S13c einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Fehlerschwellenwert ΔT1 auf der Grundlage der Abbildung M5 derart, dass gilt, dass je größer die Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Fehlerschwellenwert ΔT1.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a auf der Grundlage der Zufuhrleistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 für die Geschwindigkeit einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21; dieser Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 wird verwendet, um in Schritt S14c zu bestimmen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 auf der Grundlage der Abbildung M5 derart, dass gilt, dass je größer die Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2, wobei der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 niedriger als der Fehlerschwellenwert T1 ist.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S14c führt die CPU 25a den Betrieb in Schritt S15 aus, der vorstehend angegeben ist, um den Widerstand R des elektrisch leitenden Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 (dem Widerstand R des keramischen Trägers 21) zu berechnen (zu messen). Als nächstes führt die CPU 25a in Schritt S16 den Betrieb in Schritt S16 aus, der vorstehend angegeben ist, um den berechneten Wert des Widerstands R des keramischen Trägers 21 in einen Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 umzuwandeln.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a in Schritt S17 die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des derzeitigen Werts der Temperatur T des keramischen Trägers 21, der in Schritt S16 des vorliegenden Zyklus berechnet wird, und zumindest eines vorangegangenen Werts der Temperatur T des keramischen Trägers 21, der in Schritt S16 zumindest eines vorangegangenen Zyklus berechnet wird. Wenn der vorliegende Zyklus der erste Zyklus ist, wird die Anfangstemperatur des Katalysators 21b (keramischer Träger 21) als der zumindest eine vorangegangene Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 verwendet. Somit wird die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 unter der Annahme bestimmt, dass es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S17 vergleicht die CPU 25a die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21, die in Schritt S17 berechnet wird, mit dem Fehlerschwellenwert ΔT1, der in Schritt S13c berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob die Geschwindigkeit ΔT der Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Fehlerschwellenwert ΔT1 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20c dient zur Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt.
  • Wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Schwellenwert ΔT1 ist (JA in Schritt S20c), bestimmt die CPU 25a, dass der ungleichförmige Temperaturzustand auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25a ein Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S21. Das Fehlerflag ist beispielsweise auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem Fehlerschwellenwert ΔT1 ist (NEIN in Schritt S20c), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Dann setzt die CPU 25a in Schritt S22 das Fehlerflag auf AUS (0) oder behält es bei.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in S21 führt die CPU 25a die Betriebe gemäß den Schritten S23, S24 und S25 in der gleichen Prozedur wie entsprechende Schritte aus, die in 5 veranschaulicht sind.
  • Demgegenüber vergleicht die CPU 25a in Schritt S30c nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S22 die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21, die in Schritt S17 berechnet wird, mit dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2, der in Schritt S14c berechnet wird, um dadurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 ist. Diese Bestimmung in Schritt S30c dient zur Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung ist.
  • Wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 ist (JA in Schritt S30c), bestimmt die CPU 25a, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann setzt die CPU 25a ein Ungleichförmigkeitsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S31; das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN stellt dar, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise ist das Ungleichförmigkeitsflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 ist (NEIN in Schritt S30c), dass der keramische Träger 21 nicht in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR5 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR5 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S31 steuert die CPU 25a in Schritt S32 die Leistungsquelle 24, um eine Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 zu verringern. Beispielsweise verringert die CPU 25 in dem vierten Ausführungsbeispiel die Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 bis auf null.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S32 aktualisiert die CPU 25a in Schritt S33c die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21, die in Schritt S17 berechnet wird, und vergleicht die aktualisierte Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 mit dem vorausgesagten Wert ΔT0, der in Schritt S12c berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob die aktualisierte Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert ΔT0 ist. Diese Bestimmung in Schritt S33c dient zur Bestimmung, ob die Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung in dem keramischen Träger 21 auf einen Grad verringert ist, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 für einen gleichförmigen Temperaturzustand gehalten werden kann.
  • Aus dem gleichen Grund, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, stellt die CPU 25a in Schritt S33c die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um periodisch einen feinen Strom von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zuzuführen, wobei sie periodisch die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 aktualisiert, wobei der feine Strom durch den keramischen Träger 21 fließt. Somit kann die CPU 25a in Schritt S33c den aktualisierten Wert der Temperatur T mit dem vorausgesagten Wert T0 anstelle des Vergleichs der aktualisierten Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 mit dem vorausgesagten Wert ΔT0 in der gleichen Prozedur wie in Schritt S33 vergleichen. In Schritt S33c kann die CPU 25a den aktualisierten Wert des Widerstands R mit dem vorausgesagten Wert R0 anstelle des Vergleichs der aktualisierten Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 mit dem vorausgesagten Wert ΔT0 in der gleichen Prozedur wie in Schritt S33a ebenso vergleichen.
  • Wenn die aktualisierte Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert ΔT0 ist (JA in Schritt S33c), bestimmt die CPU 25a, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist. Dann setzt die CPU 25a das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 und startet die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit einem Wert der zugeführten Leistung, der begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein, neu; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist. Danach beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR5 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR5 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn die aktualisierte Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der vorausgesagte Wert ΔT0 ist (NEIN in Schritt S33c), dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand verbleibt. Dann wiederholt die CPU 25a Schritt S33c, während die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 aktualisiert wird, bis die aktualisierte Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert ΔT0 ist (JA in Schritt S33c).
  • Es ist anzumerken, dass die CPU 25a, wenn die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a derart einstellt, dass die Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 höher als null ist, und die Bestimmung in Schritt S33c negativ ist, das Diagnoseprogramm PR5 beendet und die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR5 von Schritt S12c an in dem nächsten Zyklus wiederholt. Der Grund hierfür ist, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 bestimmt worden ist.
  • 12 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge von verschiedenen Parametern veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR5 durchläuft. Die verschiedenen Parameter umfassen die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21, den Fehlerschwellenwert ΔT1, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2, den vorausgesagten Wert ΔT0, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das Fehlerflag, die Kraftmaschinengeschwindigkeit, das Zündverzögerungsflag und das Ungleichförmigkeitsflag.
  • (a) bis (f) gemäß 12 veranschaulichen die Übergänge dieser Parameter mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ansteigt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 stattfindet. (g) bis (h) gemäß 12 veranschaulichen die Übergänge einiger dieser Parameter, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 ansteigt, so dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Es ist anzumerken, dass die Beschreibungen der Parameter in (a) bis (h) gemäß 12, die identisch zu denen der Parameter (a) bis (h) gemäß 5 sind, weggelassen oder vereinfacht sind.
  • Zuerst seien unter Bezugnahme auf (a) bis (f) gemäß 12 die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21 beschrieben, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR5 durchläuft.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 12), steigt die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt über den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 und ferner über den Fehlerschwellenwert ΔT1 an (siehe (a) gemäß 12). Zu der Zeit, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 über dem Fehlerschwellenwert ΔT1 zu einer Zeit ta ist, wird das Fehlerflag auf EIN in Schritt S21 gesetzt (siehe (d) gemäß 12), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 gestoppt wird (siehe (b) gemäß 12).
  • Es ist anzumerken, dass die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta konstant ist (siehe (b) gemäß 12). Somit ist jeder des Fehlerschwellenwerts ΔT1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔT2 und des vorausgesagten Werts ΔT0 bis zu der Zeit ta konstant (siehe (a) gemäß 12).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung zu einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers angelassen wird, in Schritt S24 fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 12).
  • Als nächstes seien die Übergänge einiger der Parameter für den Fall, bei dem der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR5 durchläuft, unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 12 beschrieben.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 12), steigt die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 allmählich unabhängig von einer lokalen Erwärmung im Vergleich zu der Vergrößerung der Geschwindigkeit ΔT einer Geschwindigkeitsänderung des keramischen Trägers 21 in (a) gemäß 12 an, so dass, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 zu einer Zeit tc wird, das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN in Schritt S31 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 12), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verringert wird, d. h. in Schritt S32 gestoppt wird (siehe (h) gemäß 12). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 allmählich abfällt (siehe (g) gemäß 12).
  • Danach wird, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 den vorausgesagten Wert ΔT0 zu einer Zeit td erreicht, bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, so dass das Ungleichförmigkeitsflag in Schritt S34 auf AUS gesetzt wird (siehe (i) gemäß 12). Somit wird die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 neu gestartet (siehe (h) gemäß 12), anders ausgedrückt wird eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist (siehe (h) gemäß 12).
  • Es ist anzumerken, dass, wie es vorstehend beschrieben ist, zur Berechnung der Temperatur T des keramischen Katalysators 21 auf der Grundlage des gemessenen Werts des Widerstands R des keramischen Trägers 21 der feine Strom dem keramischen Katalysator 21 innerhalb der Zeitdauer, während der der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird, durch den Betrieb der CPU 25a in Schritt S32 periodisch zugeführt wird (siehe (h) gemäß 12). Eine Zufuhrleistung P0b, die auf dem feinen Strom beruht, ist eingestellt, um niedriger als der Wert P0a einer Leistung zu sein, die dem keramischen Träger 21 durch den Betrieb der CPU 25a in Schritt S35 zugeführt wird. Obwohl eine Veranschaulichung in (g) gemäß den 6, 8 und 10 weggelassen ist, kann die Zufuhrleistung P0b, die auf dem feinen Strom beruht, dem keramischen Träger 21 in jedem der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele zugeführt werden.
  • Zusätzlich ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um niedriger als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, der Gradient einer Veränderung jedes des Fehlerschwellenwerts ΔT1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔT2 und des vorausgesagten Werts ΔT0 nach der Zeit td im Vergleich zu einem zugehörigen Gradienten einer Veränderung bis zu der Zeit tc verringert ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eingerichtet, den vorausgesagten Wert ΔT0 der Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage der bestimmten Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu berechnen (siehe Schritt S12c). Zusätzlich ist das Diagnosegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass der keramische Träger 21 in einem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 von dem vorausgesagten Wert ΔT0 abweicht, anders ausgedrückt, wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔT2 ist, der auf der Grundlage der bestimmten Zufuhrleistung P0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S30c).
  • Diese Konfigurationen ermöglichen es der CPU 25a so unmittelbar wie möglich zu beurteilen bzw. zu diagnostizieren, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 weiter von dem vorausgesagten Wert ΔT0 abweicht, d. h., wenn die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Fehlerschwellenwert ΔT1 ist, der auf der Grundlage der bestimmten Zufuhrleistung P0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S20c), ist das Diagnosegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt. Diese Konfiguration beurteilt so unmittelbar wie möglich, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Dementsprechend erreicht das Diagnosegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die gleichen technischen Wirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Ein Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben.
  • Der Aufbau und/oder die Funktionen des Diagnosegeräts gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von denen des Diagnosegeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nachstehend genannten Punkte. Somit werden nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
  • Das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist eingerichtet, die umgekehrte Beziehung bzw. inverse Beziehung der Rate bzw. Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 in Bezug auf die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21 zu verwenden, um hierdurch zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 und der Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21. Die Rate bzw. Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 stellt die Größe einer Änderung des Widerstands R des keramischen Trägers 21 pro Zeiteinheit dar.
  • Spezifisch ist das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 mit jedem eines Fehlerschwellenwerts ΔR1 und eines Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔR2, die auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 berechnet werden.
  • 13 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend einem Diagnoseprogramm PR6 veranschaulicht, das in dem Speichermedium 25b anstelle von oder zusätzlich zu dem Diagnoseprogramm PR2 (siehe 3) gespeichert ist. Selbstverständlich kann das Diagnoseprogramm PR6 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen sein.
  • Die CPU 25 durchläuft das Diagnoseprogramm PR6 in Reaktion auf das Auftreten einer Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser, wobei sie das Diagnoseprogramm PR6 wiederholt in einem voreingestellten Zyklus durchläuft. Gemäß den 5 und 13 werden gleiche Betriebe (Schritte) dazwischen, denen gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind, in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
  • In Schritt S12d berechnet die CPU 25a nach dem Betrieb zur Berechnung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S11 einen vorausgesagten Wert ΔR0 der Geschwindigkeit einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das in Schritt S11 berechnet wird. Spezifisch sollte, da der Widerstand R des keramischen Trägers 21 mit einer Vergrößerung der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 abfällt, die Geschwindigkeit eines Widerstandsabfalls (einer Widerstandsänderung) des keramischen Trägers 21 vergrößert werden. Dies hat zur Folge, dass das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 eine Wechselbeziehung mit der Geschwindigkeit einer Widerstandsänderung (eines Widerstandsabfalls) des keramischen Trägers 21 aufweist.
  • Beispielsweise speichert in dem fünften Ausführungsbeispiel das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung M6, die beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Formel ausgelegt ist; diese Abbildung M6 stellt die Wechselbeziehung zwischen einer Variablen des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 und einer Variablen der Geschwindigkeit einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 dar. Die Abbildung M6 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden. Die Abbildung M6 kann in dem Diagnoseprogramm PR6 beschrieben sein.
  • Spezifisch nimmt die CPU 25a in Schritt S12d Bezug auf die Abbildung M6 unter Verwendung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme einen vorausgesagten Wert ΔR0 der Geschwindigkeit einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 entsprechend dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu extrahieren. Die Abbildung M6 ist in 3 veranschaulicht. Selbstverständlich kann die Abbildung M6 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S12d berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den Fehlerschwellenwert ΔR1 für die Geschwindigkeit einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21; dieser Fehlerschwellenwert ΔR1 wird verwendet, um in Schritt S13d zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Fehlerschwellenwert ΔR1 auf der Grundlage der Abbildung M6 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Fehlerschwellenwert ΔR1.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 für die Geschwindigkeit einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21; dieser Ungleichförmigkeitsschwellenwert wird verwendet, um in Schritt S14d zu bestimmen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise berechnet die CPU 25a den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 auf der Grundlage der Abbildung M6 derart, dass gilt, dass je größer das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 ist, desto höher ist der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2, wobei der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 höher als der Fehlerschwellenwert ΔR1 ist.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S14d führt die CPU 25a den Betrieb in Schritt S15 aus, der vorstehend angegeben ist, um den Widerstand R des elektrisch leitendes Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 (den Widerstand R des keramischen Trägers 21) zu berechnen (zu messen).
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des vorliegenden Werts des Widerstands R des keramischen Trägers 21, der in Schritt S15 des vorliegenden Zyklus berechnet wird, und zumindest eines vorangegangenen Werts des Widerstands R des keramischen Trägers 21, der in Schritt S15 zumindest eines vorangegangenen Zyklus berechnet wird. Wenn dieser vorliegende Zyklus der erste Zyklus ist, wird der Anfangswiderstand des keramischen Trägers 21 als der zumindest eine vorangegangene Wert des Widerstands R des keramischen Trägers 21 verwendet. Somit wird die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 unter der Annahme bestimmt, dass es keine Lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S15d vergleicht die CPU 25a die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21, die in Schritt S15d berechnet wird, mit dem Fehlerschwellenwert ΔR1, der in Schritt S13d berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Fehlerschwellenwert ΔR1 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20d dient zur Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt.
  • Wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Fehlerschwellenwert ΔR1 ist (JA in Schritt S20d), bestimmt die CPU 25a, dass der ungleichförmige Temperaturzustand auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25a ein Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S21. Beispielsweise ist das Fehlerflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem Fehlerschwellenwert ΔT1 ist (NEIN in Schritt S20d), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 besteht. Dann setzt die CPU 25a das Fehlerflag in Schritt S22 auf AUS (0) oder behält es bei.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S21 führt die CPU 25a die Betriebe in den Schritten S23, S24 und S25 in der gleichen Prozedur wie entsprechende Schritte aus, die in 5 veranschaulicht sind.
  • Demgegenüber vergleicht die CPU 25 nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S22 die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21, die in Schritt S15d berechnet wird, mit dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2, der in Schritt S14d berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 in Schritt S30d ist. Diese Bestimmung in Schritt S30d dient zur Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung ist.
  • Wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 ist (JA in Schritt S30d), bestimmt die CPU 25a, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann setzt die CPU 25a ein Ungleichförmigkeitsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S31; das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN stellt dar, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise ist das Ungleichförmigkeitsflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 ist (NEIN in Schritt S30d), dass der keramische Träger 21 nicht in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR6 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR6 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S31 steuert die CPU 25a die Leistungsquelle 24, um eine Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 zu verringern. Beispielsweise verringert in dem fünften Ausführungsbeispiel die CPU 25a die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 bis auf null.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S32 aktualisiert die CPU 25a die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21, die in Schritt S15d berechnet wird, und vergleicht die aktualisierte Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 mit dem vorausgesagten Wert ΔR0, der in Schritt S12d berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob die aktualisierte Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert ΔR0 in Schritt S33d ist. Diese Bestimmung in Schritt S33d dient zur Bestimmung, ob die Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung in dem keramischen Träger 21 auf einen Grad verringert ist, dass der Temperaturzustand des keramischen Träger 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand angenommen werden kann.
  • Aus dem gleichen Grund, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, stellt die CPU 25a in Schritt S33d die relative Einschaltdauer des Schalters 24a ein, um periodisch einen feinen Strom von der Leistungsquelle 24 zu dem keramischen Träger 21 zuzuführen, wobei sie periodisch die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 aktualisiert, wobei der feine Strom durch den keramischen Träger 21 fließt. Somit kann die CPU 25a in Schritt S33d den aktualisierten Wert der Temperatur T mit dem vorausgesagten Wert T0 anstelle des Vergleichs der aktualisierten Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 mit dem vorausgesagten Wert ΔR0 in der gleichen Prozedur wie in Schritt S33 vergleichen. In Schritt S33d kann die CPU 25a ebenso den aktualisierten Wert des Widerstands R mit dem vorausgesagten Wert R0 anstelle des Vergleichs der aktualisierten Geschwindigkeit ΔR einer Geschwindigkeitsänderung des keramischen Trägers 21 mit dem vorausgesagten Wert ΔR0 in der gleichen Prozedur wie in Schritt S33a vergleichen.
  • Wenn die aktualisierte Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert ΔR0 (JA in Schritt S33d), bestimmt die CPU 25a, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist. Dann setzt die CPU 25a das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 und startet die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit einem Wert der zugeführten Leistung, der begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein, neu; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist. Danach beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR6 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR6 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn die aktualisierte Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der vorausgesagte Wert ΔR0 ist (NEIN in Schritt S33d), dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand verbleibt. Dann wiederholt die CPU 25a Schritt S33d, während die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 aktualisiert wird, bis die aktualisierte Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert PR0 ist (JA in Schritt S33d).
  • Es ist anzumerken, dass, wenn die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a derart einstellt, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 höher als null in Schritt S32 ist, und die Bestimmung in Schritt S33d negativ ist, die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR6 beendet und die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR6 von Schritt S12d an in dem nächsten Zyklus wiederholt. Der Grund hierfür ist, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 bestimmt worden ist.
  • 14 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge verschiedener Parameter veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR6 durchläuft. Die verschiedenen Parameter umfassen die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21, den Fehlerschwellenwert ΔR1, den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2, den vorausgesagten Wert ΔR0, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das Fehlerflag, die Kraftmaschinengeschwindigkeit, das Zündverzögerungsflag und das Ungleichförmigkeitsflag.
  • (a) bis (f) gemäß 14 veranschaulichen die Übergänge dieser Parameter mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 abrupt abfällt, anders ausgedrückt, wenn die Geschwindigkeit ΔR eines Widerstandsabfalls des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ansteigt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. (g) bis (h) gemäß 14 veranschaulichen die Übergänge einiger dieser Parameter, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 so abfällt, so dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Es ist anzumerken, dass die Beschreibungen der Parameter in (a) bis (h) gemäß 14, die zu denen der Parameter (a) bis (h) gemäß 5 identisch sind, weggelassen oder vereinfacht sind.
  • Zuerst seien die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR5 durchläuft, unter Bezugnahme auf (a) bis (f) gemäß 14 beschrieben.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 14), steigt die Temperatur T des keramischen Trägers 21 aufgrund des Auftretens einer lokalen Erwärmung an, wobei die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 abfällt, was zur Folge hat, dass die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung unter den Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 und ferner unter den Fehlerschwellenwert ΔR1 abrupt abfällt (siehe (a) gemäß 14). Zu der Zeit, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 unter dem Fehlerschwellenwert ΔR1 zu einer Zeit ta ist, wird das Fehlerflag in Schritt S21 auf EIN gesetzt (siehe (d) gemäß 14), und die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 wird in Schritt S23 gestoppt (siehe (b) gemäß 14).
  • Es ist anzumerken, dass, da die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta zugeführt worden ist, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta ansteigt (siehe (c) gemäß 14). Somit steigt jeder des Fehlerschwellenwerts ΔR1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔR2 und des vorausgesagten Werts ΔR0 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta an (siehe (a) gemäß 14).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung bei einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers angelassen wird, in Schritt S24 fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 14).
  • Als nächstes seien die Übergänge einiger der Parameter für den Fall, bei dem der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR6 durchläuft, unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 14 beschrieben.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 14), fällt die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 unabhängig von einer lokalen Erwärmung im Vergleich mit dem Abfall der Geschwindigkeit ΔR einer Bezugsänderung des keramischen Trägers 21 in (a) gemäß 14 allmählich ab, so dass, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 niedriger als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 zu einer Zeit tc wird, das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN in Schritt S31 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 14), wobei die Zufuhr einer Leistung zu dem keramischen Träger 21 verringert wird, d. h. in Schritt S32 gestoppt wird (siehe (h) gemäß 14). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 allmählich ansteigt.
  • Danach wird, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 den vorausgesagten Wert ΔR0 zu einer Zeit td erreicht, bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, so dass das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 14). Somit wird die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 neu gestartet (siehe (h) gemäß 14), anders ausgedrückt, eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, wird von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist (siehe (h) gemäß 14).
  • Es ist anzumerken, dass, wie es vorstehend beschrieben ist, zur Berechnung des Werts des Widerstands R des keramischen Trägers 21 der feine Strom dem keramischen Katalysator 21 in der Zeitdauer, während der keramische Träger 21 durch den Betrieb der CPU 25a in Schritt S32 nicht mit Energie versorgt wird, periodisch zugeführt wird (siehe (h) gemäß 14). Eine Zufuhrleistung P0b, die auf dem feinen Strom beruht, ist eingestellt, um niedriger als der Wert P0a der Leistung zu sein, die dem keramischen Träger 21 durch den Betrieb der CPU 25a in Schritt S35 zugeführt wird, was es ermöglicht, eine Temperaturgleichförmigkeit in dem keramischen Träger 21 zu beschleunigen.
  • Zusätzlich ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um niedriger als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, der Gradient einer Veränderung jedes des Fehlerschwellenwerts ΔR1, des Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔR2 und des vorausgesagten Werts ΔR0 nach der Zeit td im Vergleich zu einem zugehörigen Gradienten einer Veränderung bis zu der Zeit tc verringert ist (siehe (g) gemäß 14).
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel eingerichtet, den vorausgesagten Wert ΔR0 der Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 auf der Grundlage des berechneten Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 zu berechnen (siehe Schritt S12d). Zusätzlich ist das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 von dem vorausgesagten Wert ΔR0 abweicht, anders ausgedrückt, wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Ungleichförmigkeitsschwellenwert ΔR2 ist, der auf der Grundlage des berechneten Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S30d).
  • Diese Konfigurationen ermöglichen es der CPU 25a so unmittelbar wie möglich zu beurteilen bzw. zu diagnostizieren, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 weiter von dem vorausgesagten Wert ΔR0 abweicht, d. h., wenn die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 höher als der Fehlerschwellenwert ΔR1 ist, der auf der Grundlage des berechneten Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 berechnet wird (siehe JA in Schritt S20d), ist das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt. Diese Konfiguration beurteilt bzw. diagnostiziert so unmittelbar wie möglich, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Dementsprechend erreicht das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die gleichen technischen Wirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Spezifisch ist das Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 mit jedem eines Fehlerschwellenwerts ΔR1 und eines Ungleichförmigkeitsschwellenwerts ΔR2, die auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 des keramischen Trägers 21 berechnet werden.
  • Es ist anzumerken, dass, da die Geschwindigkeit einer Zufuhrstromänderung zu dem keramischen Träger 21 eine umgekehrte Beziehung bzw. inverse Beziehung in Bezug auf die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 aufweist, ein modifiziertes Diagnosegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel eingerichtet sein kann, die umgekehrte Beziehung der Geschwindigkeit einer Zufuhrstromänderung zu dem keramischen Träger 21 in Bezug auf die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 zu verwenden, um hierdurch zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 und der Geschwindigkeit einer Zufuhrstromänderung zu dem keramischen Träger 21. Die Geschwindigkeit einer Zufuhrstromänderung zu dem keramischen Träger 21 stellt die Größe einer Zufuhrstromänderung zu dem keramischen Träger 21 pro Zeiteinheit dar.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • Ein Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 15 bis 17 beschrieben.
  • Der Aufbau und/oder die Funktionen des Diagnosegeräts gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von denen des Diagnosegeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nachstehend genannten Punkte. Somit werden nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
  • Das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Temperatur T des keramischen Trägers 21 mit jedem der Schwellenwerte T1 und T2, die auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 berechnet werden.
  • Im Gegensatz dazu ist das Diagnosegerät gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel mit einem Temperatursensor 26 versehen, der bei einem Abschnitt 21g in dem elektrisch leitenden Weg des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 des keramischen Trägers 21, die in 2 veranschaulicht sind, angebracht ist. Der Temperatursensor 26 ist elektrisch mit der Steuerungsvorrichtung 25 verbunden und betriebsfähig, einen Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 zu messen; dieser gemessene Wert wird als ein ”gemessener Temperaturwert Tsen” bezeichnet. Zusätzlich ist der Temperatursensor 26 betriebfähig, den gemessenen Temperaturwert Tsen an die Steuerungsvorrichtung 25 auszugeben.
  • Spezifisch ist das Diagnosegerät gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs des gemessenen Temperaturwerts Tsen mit jedem von: einem ersten Fehlerschwellenwert T11, einem zweiten Fehlerschwellenwert T12, einem ersten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 und einem zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22.
  • 15 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend einem Diagnoseprogramm PR7 veranschaulicht, das in dem Speichermedium 25b anstelle von oder zusätzlich zu dem Diagnoseprogramm PR2 (siehe 3) gespeichert ist. Selbstverständlich kann das Diagnoseprogramm PR7 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Die CPU 25 durchläuft das Diagnoseprogramm PR7 in Reaktion auf das Auftreten der Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser, wobei sie wiederholt das Diagnoseprogramm PR7 in einem voreingestellten Zyklus durchläuft. Gemäß den 5 und 15 sind gleiche Betriebe (Schritte) dazwischen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
  • In Schritt S13e berechnet die CPU 25a nach dem Betrieb zur Berechnung des vorausgesagten Werts T0 der Temperatur des keramischen Trägers 12 in Schritt S12 auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den ersten Fehlerschwellenwert T11 und den zweiten Fehlerschwellenwert T12 für die Temperatur des keramischen Trägers 21; diese ersten und zweiten Fehlerschwellenwerte T11 und T12 werden verwendet, um zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Der erste Fehlerschwellenwert T11 ist höher als der zweite Fehlerschwellenwert T12. Der erste Schwellenwert T11 ist eingestellt, um höher als die Aktivierungstemperatur Tth zu sein.
  • Beispielsweise speichert in dem sechsten Ausführungsbeispiel das Speichermedium 25b in sich eine Abbildung M7, die beispielsweise als eine Datentabelle, ein Programm und/oder eine Formel ausgelegt ist; diese Abbildung M7 stellt eine Wechselbeziehung zwischen einer Variablen des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 und einer Variablen der Temperatur des keramischen Trägers 21 dar. Die Abbildung M7 kann auf der Grundlage von Daten bestimmt worden sein, die durch Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungszufuhrsystems PS, der Kraftmaschine 10 und der EHC-Vorrichtung 20 oder zugehöriger äquivalenter Computermodelle erhalten werden. Die Abbildung M7 kann in dem Diagnoseprogramm PR7 beschrieben sein. Spezifisch nimmt die CPU 25a in Schritt S13e Bezug auf die Abbildung M7 unter Verwendung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, als einen Schlüssel, um auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bezugnahme jeden des ersten und zweiten Fehlerschwellenwerts T11 und T12 entsprechend dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu extrahieren. Die Abbildung M7 ist in 3 veranschaulicht. Selbstverständlich kann die Abbildung M7 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Als nächstes berechnet die CPU 25a auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das in Schritt S11 berechnet wird, den ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 und T22 für die Temperatur des keramischen Trägers 21; diese ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22 werden verwendet, um in Schritt S14e zu bestimmen, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Der erste Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 ist höher als der zweite Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22. Beispielsweise berechnet die CPU 25a jeden der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22 auf der Grundlage der Abbildung M7 unter Verwendung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 als einen Schlüssel.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S14e führt die CPU 25a den Betrieb in Schritt S15, der vorstehend angegeben ist, aus, um den Widerstand R des elektrisch leitendes Weges des keramischen Trägers 21 zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 23 (den Widerstand R des keramischen Trägers 21) zu berechnen (zu messen). Als nächstes führt die CPU 25a in Schritt S16 den Betrieb in Schritt S16, der vorstehend angegeben ist, aus, um den berechneten Wert des Widerstands R des keramischen Trägers 21 in einen Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 umzuwandeln. Das heißt, der Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21, der durch Umwandeln des Widerstands R des keramischen Trägers 21 erhalten wird, wird durch die Temperatur des lokal erwärmten Abschnitts 21p beeinflusst.
  • Als nächstes erfasst in Schritt S18 die CPU 25a den gemessenen Temperaturwert Tsen von dem Temperatursensor 26.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S18 vergleicht die CPU 25a den gemessenen Temperaturwert Tsen, der in Schritt S18 erfasst wird, mit den ersten und zweiten Fehlerschwellenwerten T11 und T12, die in Schritt S13e berechnet werden, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs in Schritt S20e zu bestimmen, ob der gemessene Temperaturwert Tsen entweder höher als der erste Fehlerschwellenwert T11 ist oder ob er kleiner oder gleich dem zweiten Fehlerschwellenwert T12 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20e dient zur Bestimmung, ob ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung vorhanden ist.
  • In dem sechsten Ausführungsbeispiel ist, wie es in 2 veranschaulicht ist, der Abschnitt 21g des keramischen Trägers 21, bei dem der Temperatursensor 26 angebracht ist, unterschiedlich (getrennt) von dem lokal erwärmten Abschnitt (Abschnitt mit niedrigerem Widerstand) 21p (siehe 3).
  • Dieser Ort bzw. diese Anordnung des Temperatursensors 26 hat zur Folge, dass der gemessene Temperaturwert Tsen niedriger als der vorausgesagte Wert T0 der Temperatur T des keramischen Trägers 21 sein sollte, wenn es eine lokale Erwärmung in dem Abschnitt 21p des keramischen Trägers 21 gibt. Der Grund hierfür ist, dass ein Strom, der durch den Abschnitt 21g fließt, wenn es eine lokale Erwärmung in dem Abschnitt 21p des keramischen Trägers 21 gibt, kleiner oder gleich zu dem ist, der durch den keramischen Träger 21 fließt, wenn es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Im Gegensatz dazu sollte, wenn der Temperatursensor 26 an dem lokal erwärmten Abschnitt 21p des keramischen Trägers 21 angebracht wäre, der gemessene Temperaturwert Tsen höher als der vorausgesagte Wert T0 der Temperatur T des keramischen Trägers 21 sein, wenn es eine lokale Erwärmung in dem Abschnitt 21p des keramischen Trägers 21 gibt.
  • In Anbetracht dieser Punkte, die auf dem Ort des Temperatursensors 26 beruhen, bestimmt die CPU 25a, wenn bestimmt wird, dass der gemessene Temperaturwert Tsen entweder höher als der erste Fehlerschwellenwert T11 ist oder kleiner oder gleich dem zweiten Fehlerschwellenwert T12 ist (JA in Schritt S20e), dass der ungleichförmige Temperaturzustand auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25a ein Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S21. Beispielsweise ist das Fehlerflag auf einen Anfangswert von AUS (0) eingestellt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der gemessene Temperaturwert Tsen weder höher als der erste Fehlerschwellenwert T11 ist, noch kleiner oder gleich dem zweiten Fehlerschwellenwert T12 ist (NEIN in Schritt S20e), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Dann setzt die CPU 25a das Fehlerflag in Schritt S22 auf AUS (0) oder behält es bei.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S21 führt die CPU 25a de Betriebe in den Schritten S23, S24 und S25 in der gleichen Prozedur wie entsprechende Schritte aus, die in 5 veranschaulicht sind.
  • Demgegenüber vergleicht die CPU 25 in Schritt S30e nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S22 den gemessenen Temperaturwert Tsen, der in Schritt S18 erfasst wird, mit jedem der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22, die in Schritt S14e berechnet werden, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der gemessene Temperaturwert Tsen höher als der erste Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 ist oder kleiner oder gleich dem zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22 ist. Diese Bestimmung in Schritt S30e dient zur Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung ist.
  • Wenn der gemessene Temperaturwert Tsen entweder höher als der erste Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 ist oder kleiner oder gleich dem zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22 ist (JA in Schritt S30e), bestimmt die CPU 25a, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann setzt die CPU 25a das Ungleichförmigkeitsflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S31; das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN stellt dar, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Beispielsweise ist das Ungleichförmigkeitsflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der gemessene Temperaturwert Tsen weder höher als der erste Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 ist noch kleiner oder gleich dem zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22 ist (NEIN in Schritt S30e), dass der keramische Träger 21 nicht in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Dann beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 und wiederholt die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR7 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S31 steuert die CPU 25a die Leistungsquelle 24, um eine Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 zu verringern. Beispielsweise verringert in dem sechsten Ausführungsbeispiel die CPU 25a die Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 bis auf null.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S32 aktualisiert die CPU 25a in Schritt S33e den Wert der Temperatur T, der in Schritt S16 erhalten wird, und vergleicht den aktualisierten Wert des Temperaturwerts T mit dem vorausgesagten Wert T0, der in Schritt S12 berechnet wird, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob der aktualisierte Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist. Diese Bestimmung in Schritt S33e dient zur Bestimmung, ob die Ungleichförmigkeit der Temperaturverteilung in dem keramischen Träger 21 auf einen Grad verringert ist, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand angenommen werden kann.
  • Wenn der aktualisierte Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist (JA in Schritt S33e), bestimmt die CPU 25a, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist. Dann setzt die CPU 25a das Ungleichförmigkeitsflag in Schritt S34 auf AUS und startet die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit einem Wert der zugeführten Leistung, der begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein, neu; die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist. Danach beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 und wiederholt die Betriebe des Diagnoseprogramms PR7 von Schritt S10 an in dem nächsten Zyklus.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn der aktualisierte Wert der Temperatur T höher als der vorausgesagte Wert T0 ist (NEIN in Schritt S33e), dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand verbleibt. Dann wiederholt die CPU 25a Schritt S33e, während der Wert der Temperatur T aktualisiert wird, bis der aktualisierte Wert der Temperatur T kleiner oder gleich dem vorausgesagten Wert T0 ist (JA in Schritt S33e).
  • Es ist anzumerken, dass, wenn die CPU 25a die relative Einschaltdauer des Schalters 24a derart einstellt, dass die Zufuhrleistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 höher als null ist, und die Bestimmung in Schritt S33e negativ ist, die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 beendet und die Betriebe in dem Diagnoseprogramm PR7 von Schritt S11 an in dem nächsten Zyklus wiederholt. Der Grund hierfür ist, dass die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S32 bestimmt worden ist.
  • 16 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge verschiedener Parameter veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, wenn der Abschnitt 21g des keramischen Trägers 21, auf dem der Temperatursensor 26 angebracht ist, unterschiedlich zu dem lokal erwärmten Abschnitt 21p des keramischen Trägers 21 ist. 17 zeigt ebenso ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch die Übergänge der verschiedenen Parameter veranschaulicht, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, wenn der Abschnitt 21g des keramischen Trägers 21, auf dem der Temperatursensor 26 angebracht ist, identisch zu dem lokal erwärmten Abschnitt 21p des keramischen Träger 21 ist.
  • Die verschiedenen Parameter umfassen den gemessenen Temperaturwert Tsen, jeden der ersten und zweiten Fehlerschwellenwerte T11 und T12, jeden der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22, den vorausgesagten Wert T0, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0, das Fehlerflag, die Kraftmaschinengeschwindigkeit, das Zündverzögerungsflag und das Ungleichförmigkeitsflag.
  • Zuerst seien die Übergänge der verschiedenen Parameter, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
  • (a) bis (f) gemäß 16 veranschaulichen die Übergänge dieser Parameter mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags, wenn die Temperatur des Abschnitts 21p aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ansteigt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. (g) bis (h) gemäß 16 veranschaulichen die Übergänge einiger dieser Parameter, wenn die Temperatur des Abschnitts 21g, auf dem der Temperatursensor 26 angebracht ist, im Vergleich zu dem Abschnitt 21p abfällt, so dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist. Es ist anzumerken, dass die Beschreibungen der Parameter in (a) bis (h) gemäß 16, die identisch zu denen der Parameter (a) bis (h) gemäß 5 sind, weggelassen oder vereinfacht sind.
  • Zuerst seien die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, unter Bezugnahme auf (a) bis (f) gemäß 16 beschrieben.
  • Obwohl die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 16), steigt der gemessene Temperaturwert Tsen nicht an, wenn die Temperatur des Abschnitts 21p abrupt ansteigt. In dem Fall, der in (a) gemäß 16 veranschaulicht ist, steigt der gemessene Temperaturwert Tsen nicht an, obwohl der zweite Fehlerschwellenwert T12 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 ansteigt. Zu der Zeit, wenn der gemessene Temperaturwert Tsen den zweiten Fehlerschwellenwert T12 zu einer Zeit ta erreicht, wird das Fehlerflag auf EIN in Schritt S21 gesetzt (siehe (d) gemäß 16), und die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 wird in Schritt S23 gestoppt (siehe (b) gemäß 16).
  • Es ist anzumerken, dass, da die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta zugeführt worden ist, das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta ansteigt (siehe (c) gemäß 16). Somit steigt jeder der ersten und zweiten Fehlerschwellenwerte T11 und T12, jeder der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22 und der vorausgesagte Wert T0 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta an (siehe (a) gemäß 16).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung zu einer Zeit Tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers angelassen bzw. gestartet wird, in Schritt S24 fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 16).
  • Als Nächstes seien die Übergänge einiger der Parameter für den Fall, bei dem der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 16 beschrieben.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 16), steigt die Temperatur T des keramischen Trägers 21 (der EHC-Vorrichtung 20), die auf der Grundlage des Widerstands R des keramischen Trägers 21 berechnet wird, an, wohingegen der gemessene Temperaturwert Tsen im Wesentlichen konstant ist. Der Grund hierfür ist, dass, wie es vorstehend beschrieben ist, die Temperatur T des keramischen Trägers 21, die auf der Grundlage des Widerstands R des keramischen Trägers 21 berechnet wird, durch die Temperatur des lokal erwärmten Abschnitts 21p beeinflusst wird.
  • Wie es in (g) gemäß 16 veranschaulicht ist, wird, wenn der gemessene Temperaturwert Tsen den zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22 zu einer Zeit tc erreicht, das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN in Schritt S31 gesetzt (siehe (i) gemäß 16), und die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 wird verringert, d. h. in Schritt S32 gestoppt (siehe (h) gemäß 16). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass Wärme von dem lokal erwärmten Abschnitt 21p zu einem anderen Abschnitt in den keramischen Träger 21 geleitet wird, was einen allmählichen Abfall der Temperatur T des keramischen Trägers 21, die auf der Grundlage des Widerstands R des keramischen Trägers 21 berechnet wird, zur Folge hat (siehe (g4) gemäß 16).
  • Die Wärme von dem lokal erwärmten Abschnitt 21p wird zu dem Abschnitt 21g des keramischen Trägers 21, bei dem der Temperatursensor 26 angebracht ist, geleitet, so dass der gemessene Temperaturwert Tsen allmählich ansteigt (siehe (g) gemäß 16).
  • Wenn der gemessene Temperaturwert Tsen den vorausgesagten Wert ΔT0 zu einer Zeit td erreicht, wobei die widerstandsbasierende Temperatur T des keramischen Trägers 21 den vorausgesagten Wert ΔT0 erreicht, wird bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist (siehe Schritt S33e, (g) und (g4) gemäß 16). Somit wird das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 gesetzt (siehe (i) gemäß 16), und die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 wird neu gestartet (siehe (h) gemäß 16), anders ausgedrückt, eine dem keramischen Träger 21 zugeführte Energie wird von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein. Die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist (siehe (h) gemäß 16).
  • Es ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um kleiner als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, der Gradient einer Veränderung jedes der ersten und zweiten Fehlerschwellenwerte T11 und T12, der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22 und des vorausgesagten Werts T0 nach der Zeit td im Vergleich mit einem zugehörigen Gradienten einer Veränderung bis zu der Zeit tc verringert ist (siehe (g) gemäß 16).
  • Als Nächstes seien die Übergänge der Parameter für den Fall des Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegsfehlers in dem keramischen Träger 21, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, unter Bezugnahme auf (a) bis (f) gemäß 17 beschrieben.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 17), steigt der gemessene Temperaturwert Tsen aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt über den ersten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 an und ferner über den ersten Fehlerschwellenwert T11 an (siehe (a) gemäß 17). Der Grund hierfür ist, dass der gemessene Temperaturwert Tsen im Wesentlichen äquivalent zu der widerstandsbasierenden Temperatur T ist. Zu der Zeit, wenn der gemessene Temperaturwert Tsen höher als der erste Fehlerschwellenwert T11 zu einer Zeit ta wird, wird das Fehlerflag in Schritt S21 auf EIN gesetzt (siehe (d) gemäß 17), und die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 wird in Schritt S23 gestoppt (siehe (b) gemäß 17).
  • Es ist anzumerken, dass, da die Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta zugeführt worden ist, das Integral ΣP0 der Zufuhrleitung P0 bis zu der Zeit ta ansteigt (siehe (c) gemäß 17). Somit steigt jeder der ersten und zweiten Fehlerschwellenwerte T11 und T12, jeder der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22 und der vorausgesagte Wert T0 mit einer Vergrößerung des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 bis zu der Zeit ta an (siehe (a) gemäß 17).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung zu einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers angelassen wird, in Schritt S24 fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 17).
  • Als Nächstes seien die Übergänge einiger der Parameter für den Fall, bei dem der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, während die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR7 durchläuft, unter Bezugnahme auf (g) bis (i) gemäß 17 beschrieben.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (h) gemäß 17), steigt der gemessene Temperaturwert Tsen aufgrund einer lokalen Erwärmung im Vergleich zu der Vergrößerung des gemessenen Temperaturwerts Tsen in (a) gemäß 16 allmählich an, so dass, wenn der gemessene Temperaturwert Tsen höher als der erste Temperaturungleichförmigkeitsschwellenwert T21 zu einer Zeit tc wird, das Ungleichförmigkeitsflag auf EIN in Schritt S31 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 17), und die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 wird verringert, d. h. in Schritt S32 gestoppt (siehe (h) gemäß 17). Die Verringerung der Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 verursacht, dass der gemessene Temperaturwert Tsen allmählich abfällt (siehe (g) gemäß 17).
  • Danach wird, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21, die äquivalent zu dem gemessenen Temperaturwert Tsen ist, den vorausgesagten Wert T0 bei einer Zeit td erreicht, bestimmt, dass der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 zu einem gleichförmigen Temperaturzustand zurückgekehrt ist, so dass das Ungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S34 gesetzt wird (siehe (i) gemäß 17). Somit wird die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 neu gestartet (siehe (h) gemäß 17), anders ausgedrückt, eine Leistung, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird, wird von null auf einen Wert P0a vergrößert, wobei der Wert P0a begrenzt ist, um kleiner als die Zufuhrleistung P0 zu sein. Die Zufuhrleistung P0 ist das letzte Mal bestimmt worden, wenn der Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 als ein gleichförmiger Temperaturzustand mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS in Schritt S35 bestimmt worden ist (siehe (h) gemäß 17).
  • Es ist anzumerken, dass, da der Wert der zugeführten Leistung zu dem keramischen Träger 21 mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf AUS begrenzt ist, um kleiner als der vorangegangene Wert der zugeführten Leistung mit dem Temperaturungleichförmigkeitsflag auf EIN zu sein, der Gradient einer Veränderung jedes der ersten und zweiten Fehlerschwellenwerte T11 und T12, der ersten und zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwerte T21 und T22 und des vorausgesagten Wertes T0 nach der Zeit td im Vergleich mit einem zugehörigen Gradienten einer Veränderung bis zu der Zeit tc verringert ist (siehe (g) gemäß 17).
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, wenn der Temperaturwert Tsen des keramischen Trägers 21, der durch den Temperatursensor 26 gemessen wird, entweder höher als der erste Ungleichförmigkeitsschwellenwert T21 ist oder kleiner oder gleich dem zweiten Ungleichförmigkeitsschwellenwert T22 ist; diese Schwellenwerte T21 und T22 werden auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 des keramischen Trägers 21 berechnet (siehe JA in Schritt S30e).
  • Diese Konfiguration ermöglicht es der CPU 25a so unmittelbar wie möglich zu beurteilen bzw. zu diagnostizieren, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  • Wenn der Temperaturwert Tsen des keramischen Trägers 21, der durch den Temperatursensor 26 gemessen wird, entweder höher als der erste Schwellenwert T11 ist oder kleiner oder gleich dem zweiten Fehlerschwellenwert T12 ist (siehe JA in Schritt in S20e), ist das Diagnosegerät gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eingerichtet zu bestimmen, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt. Diese Konfiguration beurteilt bzw. diagnostiziert so unmittelbar wie möglich, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Dementsprechend erreicht das Diagnosegerät gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die gleichen technischen Wirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Siebtes Ausführungsbeispiel
  • Ein Diagnosegerät für den Temperaturzustand des keramischen Trägers 21 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben.
  • Der Aufbau und/oder die Funktionen des Diagnosegeräts gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von denen des Diagnosegeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nachstehenden Punkte. Somit werden nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
  • Das Diagnosegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel führt für jeden Ausführungszyklus des Diagnoseprogramms PR2 die Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Temperatur T des keramischen Trägers 21 mit dem Fehlerschwellenwert T1 aus, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Leistung berechnet wird, die dem keramischen Träger 21 zugeführt wird.
  • Im Gegensatz dazu ist das Diagnosegerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel eingerichtet, die Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 mit einem voreingestellten Schwellenwert ΣP3 auszuführen, solange die Temperatur T des keramischen Trägers 21 höher als ein voreingestellter Schwellenwert T3 ist.
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge von Betrieben der CPU 25a entsprechend einem Diagnoseprogramm PR8 veranschaulicht, das in dem Speichermedium 25b anstelle von oder zusätzlich zu dem Diagnoseprogramm PR2 (siehe 3) gespeichert ist. Selbstverständlich kann das Diagnoseprogramm PR8 in dem Speichermedium 25b der Steuerungsvorrichtung 25 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
  • Die CPU 25a durchläuft das Diagnoseprogramm PR8 in Reaktion auf das Auftreten der Katalysatoraufwärmanforderung als ein Auslöser und durchläuft das Diagnoseprogramm PR8 wiederholt in einem voreingestellten Zyklus. Gemäß den 5 und 18 werden gleiche Betriebe (Schritte) dazwischen, denen gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind, in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
  • In Schritt S20P bestimmt die CPU 25a nach dem Betrieb zur Berechnung eines Werts der Temperatur T des keramischen Trägers 21, ob der berechnete Wert der Temperatur T größer oder gleich dem Schwellenwert T3 ist; dieser Schwellenwert T3 kann auf einen fixen Wert oder einen Wert eingestellt werden, der in Abhängigkeit von dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 oder der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 variabel ist.
  • Spezifisch bestimmt die CPU 25a, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, in Schritt S20Q, solange bestimmt wird, dass der berechnete Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 größer oder gleich dem Schwellenwert T3 ist (JA in Schritt S20P). Anders ausgedrückt beendet die CPU 25a das Diagnoseprogramm PR8, solange es nicht bestimmt wird, dass der berechnete Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 größer oder gleich dem Schwellenwert T3 ist (NEIN in Schritt S20P). Das heißt, die CPU 25a bestimmt in Schritt S20P, ob eine Bedingung für eine Fehlerbestimmung erfüllt ist.
  • In Schritt S20Q vergleicht die CPU 25a das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21, das in Schritt S11 berechnet wird, mit dem Schwellenwert ΣP3, um hierdurch auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu bestimmen, ob das Integral ΣP0 der Zufuhrleitung P0 zu dem keramischen Träger 21 kleiner als der Schwellenwert ΣP3 ist. Diese Bestimmung in Schritt S20Q dient zur Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung gibt.
  • Der Schwellenwert ΣP3 wird auf eine dem keramischen Träger 21 zugeführte integrierte Leistung eingestellt, die erforderlich ist, um die Temperatur des keramischen Trägers 21 bis zu dem berechneten Wert der Temperatur T zu vergrößern, wobei angenommen wird, dass es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt. Der Schwellenwert ΣP3 kann auf einen fixierten Wert oder einen Wert eingestellt werden, der in Abhängigkeit von dem Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 oder der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 variabel ist.
  • Wenn das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 kleiner als der Schwellenwert ΣP3 ist (JA in Schritt S20Q), bestimmt die CPU 25a, dass der ungleichförmige Temperaturzustand auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Anders ausgedrückt bestimmt die CPU 25a, dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt. Dann setzt die CPU 25a ein Fehlerflag beispielsweise in der Form eines Bits auf EIN (1) in Schritt S21. Beispielsweise ist das Fehlerflag auf einen Anfangswert von AUS (0) gesetzt.
  • Andernfalls bestimmt die CPU 25a, wenn das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 größer oder gleich dem Schwellenwert ΣP3 ist (NEIN in Schritt S20Q), dass der ungleichförmige Temperaturzustand nicht auf einen Grad ermöglicht ist, dass eine Gefahr einer thermischen Beschädigung der EHC-Vorrichtung 20 bestehen kann. Dann setzt die CPU 25a das Fehlerflag auf AUS (0) oder behält es bei, wobei das Diagnoseprogramm PR8 beendet wird.
  • Nachfolgend zu dem Betrieb in Schritt S21 führt die CPU 25a die Betriebe in den Schritten S23, S24 und S25 in der gleichen Prozedur wie entsprechende Schritte aus, die in 5 veranschaulicht sind.
  • (a) bis (f) gemäß 19 veranschaulichen die Übergänge der Parameter, die zu den Parametern mit Ausnahme des Ungleichförmigkeitsflags entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt ansteigt, so dass ein übermäßiger Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 auftritt.
  • Es ist anzumerken, dass die Beschreibungen der Parameter in (a) bis (f) gemäß 19, die zu denen der Parameter (a) bis (f) gemäß 5 identisch sind, weggelassen oder vereinfacht sind.
  • Wenn die Zufuhr der Leistung P0, die in Schritt S10 bestimmt wird, gestartet wird (siehe (b) gemäß 19), steigt die Temperatur T des keramischen Trägers 21 aufgrund einer lokalen Erwärmung abrupt an (siehe (a) gemäß 19). Wenn die Temperatur T des keramischen Trägers 21 den Schwellenwert T3 zu einer Zeit ta überschreitet, wird das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 mit dem Schwellenwert ΣP3 verglichen, um hierdurch zu bestimmen, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • Wie es in (c) gemäß 19 als ein Bespiel veranschaulicht ist, wird, da das Integral ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 kleiner als der Schwellenwert ΣP3 ist (JA in Schritt S20Q), bestimmt, dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt. Dies hat zur Folge, dass das Fehlerflag auf EIN in Schritt S21 gesetzt wird (siehe (d) gemäß 19), wobei die Zufuhr von Leistung zu dem keramischen Träger 21 in Schritt S23 gestoppt wird (siehe (b) gemäß 19).
  • Danach wird, wenn die Katalysatoraufwärmanforderung zu einer Zeit tb der Kraftmaschine 10, die in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers angelassen wird, in Schritt S24 fortgesetzt worden ist, die Zündverzögerungssteuerung in Schritt S25 ausgeführt, wobei der keramische Träger 21 nicht mit Energie versorgt wird (siehe (e) und (f) gemäß 19).
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das Diagnosegerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel eingerichtet, die Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auszuführen, solange der berechnete Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 größer oder gleich dem Schwellenwert T3 ist. Anders ausgedrückt ist das Diagnosegerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel eingerichtet, die Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, nicht auszuführen, solange nicht der berechnete Wert der Temperatur T des keramischen Trägers 21 größer oder gleich dem Schwellenwert T3 ist.
  • Dementsprechend erreicht das Diagnosegerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den gleichen technischen Wirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine technische Wirkung einer Verringerung der Berechnungslast, die zur Ausführung der Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, erforderlich ist.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt und kann wie nachstehend beschrieben modifiziert werden. Es ist anzumerken, dass einige der Gegenstände der ersten bis siebten Ausführungsbeispiele, die vorstehend angegeben sind, miteinander frei kombiniert werden können.
  • In dem siebten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur T des keramischen Trägers 21 verwendet, um zu bestimmen, ob die Bestimmung in Schritt S20Q auszuführen ist, wobei aber die vorliegende Offenbarung nicht hierauf begrenzt ist. Spezifisch kann anstelle der Temperatur T des keramischen Trägers 21 der Widerstand R des keramischen Trägers 21, der Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21, die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21, die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 oder der gemessene Temperaturwert Tsen, die in den jeweiligen zweiten bis sechsten Ausführungsbeispielen verwendet worden sind, verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Bestimmung in Schritt S20Q auszuführen ist.
  • Das Diagnosegerät gemäß jedem der ersten bis siebten Ausführungsbeispiele ist eingerichtet, einen Schwellenwert, der auf der Grundlage des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung PO zu dem keramischen Träger 21 oder der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 berechnet wird, mit einem entsprechenden physikalischen Parameter zu vergleichen, der die Temperatur des keramischen Trägers angibt, wie beispielsweise die widerstandsbasierte Temperatur T des keramischen Trägers 22, der Widerstand R des keramischen Trägers 21, der Zufuhrstrom I zu dem keramischen Träger 21, die Geschwindigkeit ΔT einer Temperaturänderung des keramischen Trägers 21, die Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 und der gemessene Temperaturwert Tsen. Das Diagnosegerät gemäß jedem der ersten bis siebten Ausführungsbeispiele ist ebenso eingerichtet zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Konfigurationen begrenzt.
  • Spezifisch kann die vorliegende Offenbarung ein modifiziertes Diagnosegerät umfassen, das eingerichtet ist, irgendeinen der vorausgesagten Werte T0, R0, I0, ΔT0 und ΔR0 mit einem entsprechenden physikalischen Parameter zu vergleichen, der die Temperatur des keramischen Trägers 21 angibt, und zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs.
  • Beispielsweise kann, wenn die Differenz zwischen einem vorausgesagten Wert und einem entsprechenden physikalischen Parameter, der die Temperatur des keramischen Trägers 21 angibt, größer oder gleich einem voreingestellten Wert ist, das modifizierte Diagnosegerät bestimmen, dass der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, oder dass es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt.
  • In jedem der Schritte S12 bis S14, S12a bis S14a, S12b bis S14b, S12d bis S14d, S13e und S14e kann anstelle des Integrals ΣP0 der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 verwendet werden, um einen entsprechenden physikalischen Parameter zu berechnen, der die Temperatur des keramischen Trägers 21 angibt.
  • In dem fünften Ausführungsbeispiel ist, wenn es keine lokale Erwärmung in dem keramischen Träger 21 gibt, die Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 proportional zu dem Widerstand R des keramischen Trägers 21 entsprechend der nachstehenden Gleichung (3): P0 = I × I × R (3) wobei I einen Zufuhrstrom zu dem keramischen Träger 21 darstellt, der auf der Zufuhrleistung P0 beruht.
  • Ein Differenzieren beider Seiten der Gleichung (3) ermöglicht es, die nachstehende Gleichung (4) zu erhalten: ΔP0 = C3 × ΔR (4) wobei C3 eine Proportionalkonstante ist und ΔP0 die Geschwindigkeit einer Änderung der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 darstellt.
  • Somit kann die vorliegende Offenbarung ein weiter modifiziertes Diagnosegerät umfassen, das eingerichtet ist zu bestimmen, ob: der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auf der Grundlage des Vergleichs der Geschwindigkeit ΔR einer Widerstandsänderung des keramischen Trägers 21 mit Schwellenwerten, die auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer Änderung der Zufuhrleistung P0 zu dem keramischen Träger 21 berechnet werden.
  • Die Diagnosegeräte gemäß den jeweiligen ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen können jeweils sowohl die Bestimmung, ob der keramische Träger in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und die Bestimmung, ob es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, ausführen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Diagnosegeräte begrenzt.
  • Spezifisch kann die vorliegende Offenbarung ein alternatives modifiziertes Diagnosegerät umfassen, das eingerichtet ist, irgendeine der Bestimmung, ob der keramische Träger 21 in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, und der Bestimmung, um es einen übermäßigen Temperaturanstiegsfehler in dem keramischen Träger 21 gibt, auszuführen.
  • In jedem der ersten bis siebten Ausführungsbeispiele wird die vorliegende Offenbarung bei der EHC-Vorrichtung 20 angewendet, die den keramischen Träger 21 verwendet, der als ein Beispiel in 2 veranschaulicht ist, wobei sie aber bei einem EHC-Element, das einen leitfähigen Katalysatorträger, wie beispielsweise einen Metallkatalysatorträger, mit der vorstehend angegebenen NTC-Eigenschaft verwendet, angewendet werden kann.
  • Während veranschaulichende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung hier beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele, die hier beschrieben sind, begrenzt, sondern umfasst irgendeines der und alle Ausführungsbeispiele mit Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (beispielsweise von Ausgestaltungen quer über verschiedene Ausführungsbeispiele), Anpassungen und/oder Veränderungen, wie sie für einen Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung ersichtlich wären. Die Begrenzungen in den Patentansprüchen sind auf der Grundlage der Sprache, die in den Patentansprüchen verwendet wird, breit zu interpretieren und nicht auf Beispiele begrenzt, die in der vorliegenden Spezifikation oder während der Weiterverfolgung der Anmeldung beschrieben werden, wobei diese Beispiele als nicht ausschließlich zu betrachten sind.
  • Ein Gerät wird für eine Diagnose bzw. Beurteilung einer Katalysatorvorrichtung verwendet. Die Katalysatorvorrichtung umfasst einen Katalysator zur Reinigung einer Emission und einen leitfähigen Träger zum Tragen des Katalysators. Der leitfähige Träger wird für eine Temperaturerhöhung des Katalysators mit Energie versorgt, wobei der leitfähige Träger eine Eigenschaft aufweist, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt. In dem Gerät erhält eine erste Erhalteeinheit einen ersten Parameter, der eine erste Wechselbeziehung mit einer Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger für eine Energieversorgung des leitfähigen Trägers aufweist. Eine zweite Erhalteeinrichtung erhält einen zweiten Parameter, der eine zweite Wechselbeziehung mit einer Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist. Eine Diagnoseeinheit beurteilt den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010-103573 [0001]
    • US 5758492 [0003]
    • JP 3602614 [0003]

Claims (13)

  1. Gerät zur Beurteilung eines Temperaturzustands einer Katalysatorvorrichtung, die einen Katalysator zur Reinigung einer Emission und einen leitfähigen Träger zum Tragen des Katalysators umfasst, wobei der leitfähige Träger für eine Temperaturerhöhung des Katalysators mit Energie versorgt wird, wobei der leitfähige Träger eine Eigenschaft aufweist, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt, wobei das Gerät umfasst: eine erste Erhalteeinheit, die eingerichtet ist, einen ersten Parameter zu erhalten, der eine erste Wechselbeziehung mit einer Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger für eine Energieversorgung des leitfähigen Trägers aufweist, eine zweite Erhalteeinheit, die eingerichtet ist, einen zweiten Parameter zu erhalten, der eine zweite Wechselbeziehung mit einer Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist, und eine Beurteilungseinheit, die eingerichtet ist, den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter zu beurteilen.
  2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungseinheit eine erste Bestimmungseinrichtung umfasst, die eingerichtet ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter als eine Beurteilung des Temperaturzustands des leitfähigen Trägers zu bestimmen, ob der leitfähige Träger in einem ungleichförmigen Temperaturzustand oder einem gleichförmigen Temperaturzustand aufgrund einer lokalen Erwärmung des leitfähigen Trägers ist.
  3. Gerät nach Anspruch 2, ferner mit einer Leistungsverringerungseinrichtung, die eingerichtet ist, die Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger zu verringern, wenn bestimmt wird, dass der leitfähige Träger in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist.
  4. Gerät nach Anspruch 3, wobei die erste Bestimmungseinrichtung die Bestimmung, ob der leitfähige Träger in dem ungleichförmigen Temperaturzustand oder dem gleichförmigen Temperaturzustand ist, zyklisch ausführt, wobei, wenn bestimmt wird, dass der leitfähige Träger in dem gleichförmigen Temperaturzustand bei dem derzeitigen Zyklus ist, während die Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger verringert wird, sobald bestimmt worden ist, dass der leitfähige Träger in dem ungleichförmigen Temperaturzustand ist, die Leistungsverringerungseinrichtung die Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger vergrößert, während sie einen ersten Wert der Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger bei dem derzeitigen Zyklus, in dem bestimmt wird, dass der leitfähige Träger in dem gleichförmigen Temperaturzustand ist, begrenzt, um kleiner als ein zweiter Wert der Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger bei einem vorangegangenen Zyklus zu sein, bei dem bestimmt wird, dass der leitfähige Träger in dem gleichförmigen Temperaturzustand ist.
  5. Gerät nach Anspruch 1, ferner mit einer zweiten Bestimmungseinrichtung, die eingerichtet ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem leitfähigen Träger gibt.
  6. Gerät nach Anspruch 5, wobei die zweite Bestimmungseinrichtung eingerichtet ist, auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem leitfähigen Träger aufgrund einer Entwicklung des ungleichförmigen Temperaturzustands in dem leitfähigen Träger gibt.
  7. Gerät nach Anspruch 6, ferner mit einer Leistungszufuhrstoppeinheit, die eingerichtet ist, eine Zufuhr der Leistung zu dem leitfähigen Träger zu stoppen, wenn bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem leitfähigen Träger aufgrund der Entwicklung des ungleichförmigen Temperaturzustands in dem leitfähigen Träger gibt.
  8. Gerät nach Anspruch 1, wobei der zweite Parameter ein Parameter aus einem Zufuhrstrom durch einen Abschnitt des leitfähigen Trägers, der auf der Zufuhrleistung beruht, einem Widerstand des Abschnitts des leitfähigen Trägers, durch den der Zufuhrstrom fließt, einem berechneten Wert der Temperatur des leitfähigen Trägers, der auf dem Widerstand beruht, einem gemessenen Wert der Temperatur des leitfähigen Trägers, einer Geschwindigkeit einer Änderung der Temperatur des leitfähigen Trägers, einer Geschwindigkeit einer Änderung des Widerstands des Abschnitts des leitfähigen Trägers und einer Geschwindigkeit einer Änderung des Zufuhrstroms ist.
  9. Gerät nach Anspruch 1, wobei der erste Parameter einen ersten Schwellenwert umfasst, wobei die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, den ersten Schwellenwert auf der Grundlage der Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger zu berechnen und den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert zu beurteilen.
  10. Gerät nach Anspruch 5, wobei der erste Parameter einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert umfasst, der zu dem ersten Schwellenwert unterschiedlich ist, die Beurteilungseinheit eingerichtet ist, den ersten Schwellenwert auf der Grundlage des ersten Parameters zu berechnen und den Temperaturzustand des leitfähigen Trägers auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert zu beurteilen, und die zweite Bestimmungseinrichtung eingerichtet ist, den zweiten Schwellewert auf der Grundlage des ersten Parameters zu berechnen und auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem zweiten Schwellenwert und dem zweiten Parameter zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem leitfähigen Träger gibt.
  11. Gerät nach Anspruch 1, wobei der leitfähige Träger aus einem SiC-Material hergestellt ist, das die Eigenschaft aufweist, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt.
  12. Gerät nach Anspruch 1, wobei der erste Parameter und der zweite Parameter allgemeine physikalische Parameter sind, die mit der Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger und mit der Temperatur des leitfähigen Trägers in Wechselbeziehung stehen.
  13. Computerprogrammprodukt für ein Gerät zur Beurteilung eines Temperaturzustands einer Katalysatorvorrichtung, wobei die Katalysatorvorrichtung einen Katalysator zur Reinigung einer Emission und einen leitfähigen Träger zum Tragen des Katalysators umfasst, wobei der leitfähige Träger für eine Temperaturerhöhung des Katalysators mit Energie versorgt wird, wobei der leitfähige Träger eine Eigenschaft aufweist, bei der ein Widerstand mit einer Temperaturvergrößerung abfällt, wobei das Computerprogrammprodukt umfasst: ein durch einen Computer nutzbares Medium, und einen Satz von Computerprogrammanweisungen, die auf dem durch den Computer nutzbaren Medium enthalten sind, wobei die Anweisungen umfassen: eine erste Anweisung zum Erhalten eines ersten Parameters, der eine erste Wechselbeziehung mit einer Zufuhrleistung zu dem leitfähigen Träger für eine Energieversorgung des leitfähigen Trägers aufweist, eine zweite Anweisung zum Erhalten eines zweiten Parameters, der eine zweite Wechselbeziehung mit einer Temperatur des leitfähigen Trägers aufweist, und eine dritte Anweisung zum Beurteilen des Temperaturzustands des leitfähigen Trägers auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.
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