DE102012209682B4

DE102012209682B4 - Verfahren für einen stromabwärts von einem katalytischen Wandler positionierten Sauerstoffsensor

Info

Publication number: DE102012209682B4
Application number: DE102012209682.5A
Authority: DE
Inventors: Stephen Paul Levijoki; Michael John Dokter; John W. Siekkinen; Jeffry A. Helmick
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: DE102012209682A1; CN102828808A; CN102828808B

Abstract

Verfahren, umfassend: Diagnostizieren eines Fehlers in einem Sauerstoffsensor (152) und/oder einem katalytischen Wandler (136) auf Grundlage eines von dem Sauerstoffsensor (152) empfangenen Eingangs; und Deaktivieren der Diagnose auf Grundlage einer Temperatur des katalytischen Wandlers (136) und eines Massendurchflusses von Luft, die durch den katalytischen Wandler (136) strömt; dadurch gekennzeichnet, dass die durch den katalytischen Wandler (136) strömende Luft zu einer Gesamtmasse von Luft aufintegriert wird, wenn die Temperatur des katalytischen Wandlers (136) größer als eine erste Temperatur ist; und die Diagnose deaktiviert wird, solange die Gesamtmasse kleiner als oder gleich einer ersten Masse ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Diagnoseverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für einen stromabwärts von einem katalytischen Wandler positionierten Sauerstoffsensor, wie beispielsweise aus der US 5 431 011 A bekannt.
HINTERGRUND
Um eine Fehlerdiagnose eines Sauerstoffsensors stromab eines Katalysators zu vermeiden wird in der DE 694 05 615 T2 anhand des Kilometerstands des Fahrzeuges geprüft, ob ein sogenannter ”grüner Katalysator” vorliegt. Der normale Diagnosealgorithmus wird in solche einem Fall gesperrt und es wird stattdessen eine sogenannte ”invasive” Diagnose verwendet.
Ferner beschreibt die GB 2 475 318 A ein Verfahren zum Abschätzen des Alterungsgrads eines Katalysators, bei dem die Temperatur des Katalysators bestimmt wird. Die Zeitspanne, welche der Katalysator in bestimmten Temperaturbereichen verbringt, wird bestimmt, und darauf basierend wird die Alterung abgeschätzt.
Die DE 600 16 853 T2 lehrt die Alterung anhand der Temperatur des Katalysators und dem Massendurchfluss durch den Katalysator abzuschätzen.
Ferner ist es aus den Druckschriften US 2007/0 283 749 A1 oder C. Schenk, C. Laroo, NOx Adorber Aging on a Heavy-Duty On-Highway Diesel Engine – Part One, Society of Automotive Engineers, Inc., 2003 (2003-01-0042) bekannt, dass ”grüne Katalysatoren” oftmals ein instabiles Konvertierungsverhalten aufweisen. Grund hierfür sind Rückstände aus der Fertigung des Katalysators, welche erst aus dem Katalysator ausgetragen werden müssen. Dies kann beispielsweise durch eine Einlaufphase erfolgen, welche auch als ”Degreening” bekannt ist.
Ein Sauerstoffsensor kann stromabwärts von einem katalytischen Wandler positioniert sein, um Sauerstoffniveaus in von einem Motor erzeugtem Abgas zu messen. Die Sauerstoffniveaus und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors können auf Basis einer Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors bestimmt werden. Der Sauerstoffsensor kann eine fette Spannung, die ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis angibt, ausgeben, und der Sauerstoffsensor kann eine magere Spannung, die ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis angibt, ausgeben.
Diagnosesysteme können Fehler in dem Sauerstoffsensor auf Grundlage einer Ansprechzeit des Sauerstoffsensors feststellen. Die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors ist die Zeitdauer, die der Sauerstoffsensor benötigt, um auf eine Änderung der Sauerstoffniveaus an dem Sauerstoffsensor anzusprechen. Die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors steigt typischerweise über die Lebensdauer des Sauerstoffsensors. Ein fehlerhafter Sauerstoffsensor kann festgestellt werden, wenn die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors größer als eine vorbestimmte Zeit ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer fehlerhaften Diagnose eines Sauerstoffsensors zuverlässig vozubeugen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Diagnosesystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Diagnoseverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
4 ein Graph ist, der beispielhafte Diagnosesignale gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher Elemente verwendet. Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” ist so auszulegen, dass ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ohne Änderung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können.
Der hier verwendete Begriff ”Modul” kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine elektronische Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen. Der Begriff ”Modul” kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) aufweisen, der durch den Prozessor ausgeführten Code speichert.
Der Begriff ”Code”, wie oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode aufweisen und kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte betreffen. Der Begriff ”gemeinsam genutzt”, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff ”Gruppe”, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren oder einer Gruppe von Ausführungsmaschinen ausgeführt werden kann.
Beispielsweise können mehrere Kerne und/oder mehrere Threads eines Prozessors als Ausführungsmaschinen betrachtet werden. Bei verschiedenen Implementierungen können Ausführungsmaschinen über einen Prozessor, über mehrere Prozessoren und über Prozessoren an mehreren Orten gruppiert sein, wie mehrere Server in einer Parallelverarbeitungsanordnung. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die an einem nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
Wenn ein katalytischer Wandler neu ist, erzeugen chemische Reaktionen in dem katalytischen Wandler Gase, die die Ansprechzeit eines Sauerstoffsensors, der stromabwärts von dem katalytischen Wandler positioniert ist, zeitweilig erhöhen können. Beispielsweise kann die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors von einem normalen Wert (z. B. 100 Millisekunden (ms)) auf einen Wert ansteigen, der fünf bis zehn Mal größer als der Normalwert ist (z. B. 500 ms). Die chemischen Reaktionen werden durch Elemente bewirkt, die in einem neuen katalytischen Wandler vorhanden sind und die früh innerhalb der Lebensdauer des katalytischen Wandlers verbrannt und/oder ausgetragen werden. Wenn die Elemente in dem katalytischen Wandler nicht mehr vorhanden sind, kann die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors auf den Normalwert abnehmen.
Diese zeitweilige Zunahme der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors kann bewirken, dass Diagnosesysteme Fehler in dem Sauerstoffsensor falsch feststellen. Die Diagnosesysteme können einen Wartungsanzeiger aktivieren, wenn ein Fehler festgestellt wird. Somit können falsch festgestellte Fehler Garantiekosten erhöhen und die Kundenzufriedenheit verringern.
Ein System und Verfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung verzögern bestimmte Diagnoseverfahren, wenn ein katalytischer Wandler, der stromaufwärts von einem Sauerstoffsensor positioniert ist, neu ist. Die Diagnoseverfahren, die verzögert werden, umfassen diejenigen, die Fehler in dem Sauerstoffsensor auf Grundlage der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors feststellen. Die Periode der Verzögerung kann auf der Temperatur des katalytischen Wandlers (d. h. der Katalysatortemperatur) und der Menge an Luftströmung durch den katalytischen Wandler basieren.
Die Verzögerungsperiode kann auf einer Gesamtmasse von Luft, die durch den katalytischen Wandler strömt, basieren, wenn die Katalysatortemperatur größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Die Verzögerungsperiode kann enden, wenn die Gesamtmasse an Luft größer als eine vorbestimmte Masse ist. Die vorbestimmte Temperatur kann die Elemente in dem katalytischen Wandler spalten und/oder verbrennen, was eine zeitweilige Zunahme der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors bewirkt. Die vorbestimmte Masse kann einer Menge an Luftströmung durch den katalytischen Wandler entsprechen, die ausreichend ist, um diese Elemente weg zu führen.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug auf Grundlage einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Luft wird in den Motor 102 durch ein Ansaugsystem 106 gezogen. Nur beispielhaft kann das Ansaugsystem 106 einen Ansaugkrümmer 108 und ein Drosselventil 110 aufweisen. Nur beispielhaft kann das Drosselventil 110 eine Ventilklappe sein, die eine drehbare Klappe aufweist. Ein Motorsteuermodul (ECM) 112 steuert ein Drosselaktuatormodul 116, das ein Öffnen des Drosselventils 110 reguliert, um die in den Ansaugkrümmer 108 gezogene Menge an Luft zu steuern.
Luft von dem Ansaugkrümmer 108 wird in die Zylinder des Motors 102 gezogen. Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 114 gezeigt. Nur beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 112 kann einige der Zylinder abschalten, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, sind als Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auspufftakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 114 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig, damit der Zylinder 114 allen vier der Takte ausgesetzt ist.
Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 108 in den Zylinder 114 durch ein Ansaugventil 118 gezogen. Das ECM 112 steuert ein Kraftstoffaktuatormodul 120, das eine Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 108 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, wie nahe dem Ansaugventil 118 von jedem der Zylinder. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktuatormodul 120 kann die Kraftstoffeinspritzung in Zylinder, die abgeschaltet sind, anhalten.
Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 114. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 114 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein kompressionsgezündeter Motor sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 114 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein funkengezündeter Motor sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktuatormodul 122 eine Zündkerze 124 in dem Zylinder 114 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 112 erregt, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenaktuatormodul 122 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündfunkenaktuatormoduls 122 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktuatormodul 122 die Bereitstellung von Zündfunken an abgeschaltete Zylinder anhalten.
Die Erzeugung des Zündfunkens kann als ein Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktuatormodul 122 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenaktuatormodul 122 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu variieren, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird.
Während des Verbrennungs- bzw. Arbeitstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Arbeitstakt kann als Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt definiert sein, zu dem der Kolben zurück zu dem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt.
Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem UT aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 126 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 128 ausgestoßen.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladevorrichtung aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 108 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader mit einer Heiß-Turbine 130-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 128 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kaltluftkompressor 130-2 auf, der durch die Turbine 130-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in das Drosselventil 110 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Superlader (nicht gezeigt), der durch die Kurbelwelle angetrieben wird, Luft von dem Drosselventil 110 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 108 liefern.
Ein Ladedruckregelventil 132 kann eine Umgehung der Turbine 130-1 durch Abgas zulassen, wodurch die Aufladung (der Betrag an Ansaugluftkompression) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 112 kann die Aufladung des Turboladers durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 132 modulieren. Bei verschiedenen Implementierungen könne mehrere Turbolader durch das ECM 112 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das ECM 112 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme, die in der komprimierten Luftladung enthalten ist, dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch absorbierte Wärme von Komponenten des Abgassystems 128 aufweisen. Obwohl sie zu Zwecken der Veranschaulichung getrennt gezeigt sind, können die Turbine 130-1 und der Kompressor 130-2 aneinander befestigt sein, wodurch Ansaugluft in nächste Nähe zu heißem Abgas gebracht wird.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 134 aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 108 umlenkt. Das AGR-Ventil 134 kann stromaufwärts der Turbine 130-1 eines Turboladers positioniert sein. Das AGR-Ventil 134 kann durch das ECM 112 gesteuert werden.
Das Abgassystem 128 weist einen katalytischen Wandler 136 auf, wie einen katalytischen Drei-Wege-Wandler. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors 102 mager ist, kann der katalytische Wandler 136 Sauerstoff speichern. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett oder stöchiometrisch ist, kann der katalytische Wandler 136 Kohlenwasserstoffe unter Verwendung des gespeicherten Sauerstoffs reduzieren.
Die Position der Kurbelwelle kann unter Verwendung eines Sensors 140 für die Kurbelwellenposition (CPS von engl.: ”crankshaft position”) gemessen werden. Das ECM 112 kann die Drehzahl der Kurbelwelle (d. h. die Motordrehzahl) auf Grundlage der Kurbelwellenposition bestimmen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Sensors 142 für Motorkühlmitteltemperatur (ECT von engl.: ”engine coolant temperature”) gemessen werden. Der ECT-Sensor 142 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten platziert sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Ansaugkrümmer 108 kann unter Verwendung eines Sensors 144 für Krümmerabsolutdruck (MAP von engl.: ”manifold absolute pressure”) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck, der die Differenz zwischen Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 108 ist, gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 108 strömt, kann unter Verwendung eines Sensors 146 für Luftmassenstrom (MAF von engl.: ”mass air flow”) gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 146 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 110 aufweist. Das Drosselaktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 110 unter Verwendung einer oder mehrerer Drosselpositionssensoren 148 (TPS von engl.: ”throttle position sensor”) überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in der Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 150 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: ”intake air temperature”) gemessen werden.
Ein Sauerstoffniveau in Abgas von dem Motor 102 kann unter Verwendung eines Sauerstoff-(O2)-Sensors 152 gemessen werden. Der O2-Sensor 152 kann an einem Auslass des katalytischen Wandlers oder an einer anderen Stelle stromabwärts von dem katalytischen Wandler 136 positioniert sein. Eine Temperatur des katalytischen Wandlers 136 kann unter Verwendung eines Sensors 154 für Katalysatortemperatur (CT von engl.: ”catalyst temperature”) gemessen werden, der an dem katalytischen Wandler 136 platziert sein kann.
Das ECM 112 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen und/oder eine Fehlfunktion in dem Motorsystem 100 festzustellen. Das ECM 112 kann eine Fehlfunktionsanzeigerleuchte (MIL von engl.: ”malfunction indicator light”) 158 aktivieren, um einen Fahrer über eine Fehlfunktion in dem Motorsystem 100 zu benachrichtigen. Obwohl die MIL 158 als eine Leuchte bezeichnet ist, kann ein anderes Medium als Licht, wie Ton oder Vibration, verwendet werden, um den Fahrer zu benachrichtigen. Das ECM 112 kann Diagnoseverfahren ausführen, um Fehler in dem O2-Sensor 152 und/oder dem katalytischen Wandler 136 auf Grundlage der Ansprechzeit des O2-Sensors festzustellen. Das ECM 112 kann diese Diagnoseverfahren verzögern, wenn der katalytische Wandler 136 neu ist.
Bezug nehmend auf 2 weist das ECM 112 ein Temperaturbestimmungsmodul 202 auf. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 bestimmt die Temperatur des katalytischen Wandlers 136, die als eine Katalysatortemperatur bezeichnet werden kann. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann die Katalysatortemperatur auf Grundlage eines Eingangs von dem CT-Sensor 154 bestimmen. Zusätzlich kann das Temperaturbestimmungsmodul 202 die Katalysatortemperatur auf Grundlage der Menge an Wärmeenergie bestimmen, die in das durch den Motor 102 erzeugte Abgas dissipiert wird. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann diese Menge unter Verwendung eines mathematischen Modells bestimmen. Das mathematische Modell kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle vorgesehen sein.
Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann eine erste Energiemenge, die durch die Verbrennung in dem Motor 102 erzeugt wird, und eine zweite Energiemenge bestimmen, die an ein Getriebe übertragen wird. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann eine dritte Energiemenge, die durch ein Motorkühlsystem oder an die Umgebung dissipiert wird, und eine vierte Energiemenge bestimmen, die durch exotherme Reaktionen in dem katalytischen Wandler 136 erzeugt wird. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann die Energiemenge, die durch das Abgas dissipiert wird, auf Grundlage einer Differenz zwischen einer ersten Summe der ersten und vierten Menge und einer zweiten Summe der zweiten und dritten Menge bestimmen.
Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann die erste Energiemenge, die durch Verbrennung erzeugt wird, auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen bestimmen. Die Motorbetriebsbedingungen können eine Ansaugluftströmung, eine Motordrehzahl und eine Kraftstofflieferrate aufweisen. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann die Ansaugluftströmung auf Grundlage eines von dem MAF-Sensor 146 empfangenen Eingangs bestimmen. Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann die Motordrehzahl auf Grundlage eines von dem CPS-Sensor 140 empfangenen Eingangs bestimmen.
Das Temperaturbestimmungsmodul 202 kann die Kraftstofflieferrate auf Grundlage eines Eingangs bestimmen, der von einem Modul 204 zur Steuerung eines Luft/Kraftstoff-(A/F)-Verhältnisses empfangen wird. Das A/F-Verhältnissteuermodul 204 steuert das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors durch Regulieren der Kraftstofflieferrate und/oder einer Drosselfläche. Das A/F-Verhältnissteuermodul 204 gibt ein Signal an das Drosselaktuatormodul 116 zur Regulierung der Drosselfläche aus. Das A/F-Verhältnissteuermodul 204 gibt ein Signal an das Kraftstoffaktuatormodul 120 aus, um die Kraftstofflieferrate zu regulieren.
Das Temperaturbestimmungsmodul 202 gibt die Katalysatortemperatur an ein Massenbestimmungsmodul 206 aus. Das Massenbestimmungsmodul 206 bestimmt die Gesamtmasse an durch den katalytischen Wandler 136 strömender Luft, wenn die Katalysatortemperatur größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Die vorbestimmte Temperatur ist eine Temperatur, die Elemente spaltet und/oder verbrennt, die in dem katalytischen Wandler 136 vorhanden sind, wenn der katalytische Wandler neu ist. Diese Elemente bewirken chemische Reaktionen in dem katalytischen Wandler 136, die Gase erzeugen, die die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 zeitweilig erhöhen können.
Das Massenbestimmungsmodul 206 bestimmt die Gesamtmasse auf Grundlage des von dem MAF-Sensor 146 empfangenen Eingangs. Das Massenbestimmungsmodul 206 kann annehmen, dass der Massendurchfluss von Luft, die durch den katalytischen Wandler 136 strömt, gleich dem Massendurchfluss von Luft ist, die in den Ansaugkrümmer 108 strömt und von dem MAF-Sensor 146 gemessen ist. Das Massenbestimmungsmodul 206 kann diesen Massendurchfluss in Bezug auf die Zeit integrieren und die Gesamtmasse auf Grundlage des Ergebnisses der Integration erhöhen. Das Massenbestimmungsmodul 206 kann die Gesamtmasse nur erhöhen, wenn die Katalysatortemperatur größer als die vorbestimmte Temperatur ist.
Das Massenbestimmungsmodul 206 gibt die Gesamtmasse an ein Diagnosedeaktivierungsmodul 208 aus. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 verzögert gewisse Diagnoseverfahren, wenn der katalytische Wandler 136 neu ist. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 braucht nur die Diagnoseverfahren, die Fehler in dem O2-Sensor 152 und/oder dem katalytischen Wandler 136 feststellen, auf Grundlage der Ansprechzeit des O2-Sensors 152 verzögern. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann diese Diagnosen für eine Verzögerungsperiode verzögern.
Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Verzögerungsperiode starten, wenn ein Verzögerungsmodus aktiviert ist. Der Verzögerungsmodus kann aktiviert sein, wenn ein Fahrzeug hergestellt wird und/oder wenn der katalytische Wandler 136 ersetzt ist. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann derart konfiguriert sein, den Verzögerungsmodus zu Beginn des Motorbetriebs zu aktivieren. Der Verzögerungsmodus kann auch beispielsweise unter Verwendung eines Diagnosekundendienstwerkzeugs, das mit dem ECM 112 kommuniziert, aktiviert sein, wenn der katalytische Wandler 136 ersetzt wird.
Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Verzögerungsperiode auf Grundlage der Gesamtmasse von Luft, die durch den katalytischen Wandler 136 strömt, stoppen, wenn die Katalysatortemperatur größer als die vorbestimmte Temperatur ist. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Verzögerungsperiode stoppen, wenn die Gesamtmasse größer als eine vorbestimmte Masse ist. Die vorbestimmte Masse entspricht einer Menge an Luftströmung durch den katalytischen Wandler 136, die ausreichend ist, um Elemente in dem katalytischen Wandler 136 weg zu führen. Die Elemente, die weg geführt werden, umfassen diejenigen, die die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 zeitweilig erhöhen können.
Abweichend von der vorliegenden Erfindung kann das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 die Verzögerungsperiode ausschließlich auf Grundlage der Luftströmung durch den katalytischen Wandler 136 unabhängig von der Katalysatortemperatur stoppen. Diesbezüglich kann das Massenbestimmungsmodul 206 eine wechselnde Luftmasse ausgeben, die durch kontinuierliches Integrieren der Luftströmung durch den katalytischen Wandler 136 in Bezug auf die Zeit ungeachtet der Katalysatortemperatur bestimmt wird. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Verzögerungsperiode stoppen, wenn die wechselnde Masse größer als die vorbestimmte Masse ist.
Zusätzlich kann das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 die Verzögerungsperiode auf Grundlage der Zeitdauer stoppen, die der Motor läuft (d. h. die Motorlaufzeit), wenn die Katalysatortemperatur größer als die vorbestimmte Temperatur ist. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Motorlaufzeit auf Grundlage der Motordrehzahl bestimmen. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Motordrehzahl aus dem Temperaturbestimmungsmodul 202 empfangen. Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 kann die Verzögerungsperiode stoppen, wenn die Motorlaufzeit größer als eine vorbestimmte Periode ist. Die vorbestimmte Periode kann einer Menge an Luftströmung durch den katalytischen Wandler 136 entsprechen, die ausreichend ist, um Elemente in dem katalytischen Wandler 136 weg zu führen.
Das Diagnosedeaktivierungsmodul 208 gibt ein Signal an ein Diagnoseausführungsmodul 210 aus, um Diagnoseverfahren zu verzögern, die durch die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 beeinflusst sind. Das Diagnoseausführungsmodul 210 führt diese Diagnoseverfahren zur Feststellung von Fehlern in dem O2-Sensor 152 und/oder in dem katalytischen Wandler 136 aus.
Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann Fehler in dem O2-Sensor 152 auf Grundlage eines von dem O2-Sensor 152 empfangenen Eingangs feststellen. Der O2-Sensor 152 kann ein Schaltsensor sein, der zwischen einer mageren Spannung, die ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis angibt, und einer fetten Spannung, die ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis angibt, schaltet. Die Ansprechzeit des O2-Sensors kann die Zeitdauer sein, die der O2-Sensor 152 benötigt, um von der mageren Spannung zu der fetten Spannung oder von der fetten Spannung zu der mageren Spannung zu schalten. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 auf Grundlage eines von dem O2-Sensor 152 empfangenen Eingangs bestimmen. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann einen Fehler in dem O2-Sensor feststellen, wenn die Ansprechzeit größer als eine vorbestimmte Periode ist.
Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann einen konstanten Abgasdurchfluss durch das Abgassystem 128 annehmen und die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 bestimmen, wie oben beschrieben ist. Jedoch können Änderungen des Abgasdurchflusses die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 beeinflussen. Beispielsweise kann die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 abnehmen, wenn der Abgasdurchfluss zunimmt, und die Ansprechzeit des O2-Sensors 152 kann zunehmen, wenn der Abgasdurchfluss abnimmt. Somit kann das Diagnoseausführungsmodul 210 die Ansprechzeit integrieren und die Ansprechzeit in Bezug auf den Abgasdurchfluss normalisieren. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann den Abgasdurchfluss auf Grundlage eines von dem MAF-Sensor 146 empfangenen Eingangs bestimmen.
Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann Fehler in dem katalytischen Wandler 136 auf Grundlage eines Eingangs feststellen, der von dem O2-Sensor 152 und dem A/F-Verhältnissteuermodul 204 empfangen ist. Der katalytische Wandler 136 kann Sauerstoff speichern, wenn das A/F-Verhältnis des Motors 102 mager ist, und in dem katalytischen Wandler 136 gespeicherter Sauerstoff kann abgereichert werden, wenn der Sauerstoff dazu verwendet wird, Kohlenwasserstoffe zu reduzieren, wenn das A/F-Verhältnis des Motors 102 fett ist. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann die Fähigkeit des katalytischen Wandlers 136 zur Speicherung von Sauerstoff auf Grundlage einer Abreicherungsperiode zwischen einem Zeitpunkt, wenn das A/F-Verhältnis von mager nach fett geschaltet hat, und einem Zeitpunkt bewerten, wenn der O2-Sensor 152 dieses Umschalten widerspiegelt.
Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann auf Grundlage eines Eingangs, der von dem A/F-Verhältnissteuermodul 204 empfangen wird, bestimmen, wann das A/F-Verhältnis von mager nach fett geschaltet wird. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann auf Grundlage eines von dem O2-Sensor 152 empfangenen Eingangs bestimmen, wann die Ausgangsspannung des O2-Sensors 152 von fett nach mager schaltet. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann einen Fehler in dem katalytischen Wandler 136 feststellen, wenn die Abreicherungsperiode kleiner als eine vorbestimmte Periode ist. Beispielsweise kann die Abreicherungsperiode in einem Bereich zwischen 7 Sekunden und 20 Sekunden liegen, wenn der katalytische Wandler 136 richtig funktioniert, und die Abreicherungsperiode kann etwa 2 Sekunden betragen, wenn der katalytische Wandler 136 fehlerhaft ist.
Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann ein Signal an die MIL 158 ausgeben, um die MIL 158 zu aktivieren, wenn ein Fehler in dem O2-Sensor 152 und/oder in dem katalytischen Wandler 136 festgestellt ist. Das Diagnoseausführungsmodul 210 kann ein Signal an das A/F-Verhältnissteuermodul 204 ausgeben, das angibt, wenn in dem O2-Sensor 152 ein Fehler festgestellt ist. Seinerseits kann das A/F-Verhältnissteuermodul 204 die Art und Weise einstellen, auf die das A/F-Verhältnis des Motors 102 gesteuert wird. Beispielsweise kann das A/F-Verhältnissteuermodul 204 das A/F-Verhältnis normalerweise auf Grundlage eines von dem O2-Sensor 152 empfangenen Eingangs steuern. Jedoch kann das A/F-Verhältnissteuermodul 204 das A/F-Verhältnis unabhängig von dem Ausgang des O2-Sensors 152 steuern, wenn ein Fehler in dem O2-Sensor 152 festgestellt ist.
Nun Bezug nehmend auf 3 beginnt ein Diagnoseverfahren für einen stromabwärts von einem katalytischen Wandler positionierten Sauerstoffsensor mit 302. Das Verfahren beginnt mit 302, wenn der katalytische Wandler neu ist. Bei 304 bestimmt das Verfahren eine Katalysatortemperatur. Das Verfahren kann die Katalysatortemperatur auf Grundlage eines Eingangs bestimmen, der von einem an dem katalytischen Wandler positionierten Temperatursensor empfangen wird. Das Verfahren kann die Katalysatortemperatur auf Grundlage eines mathematischen Modells bestimmen, das die Menge an Energieeingang in das durch den katalytischen Wandler strömende Abgas schätzt.
Bei 306 bestimmt das Verfahren, ob die Katalysatortemperatur größer als eine erste Temperatur ist. Die erste Temperatur kann größer als oder gleich einer minimalen Temperatur sein, die Elemente verbrennt und/oder spaltet, die in dem katalytischen Wandler vorhanden sind, wenn der katalytische Wandler neu ist. Diese Elemente erzielen chemische Reaktionen, die Gase erzeugen, die die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors erhöhen können. Die erste Temperatur kann vorbestimmt sein. Das Verfahren fährt mit 308 fort, wenn die Katalysatortemperatur größer als die erste Temperatur ist.
Bei 308 erhöht das Verfahren eine Gesamtmasse an Luft, die durch den katalytischen Wandler strömt. Das Verfahren kann die Masse an Luft, die durch den katalytischen Wandler strömt, durch Integrieren einer Luftströmung durch den katalytischen Wandler in Bezug auf die Zeit bestimmen. Das Verfahren kann die Gesamtmasse durch Addition der integrierten Masse zu der Gesamtmasse erhöhen.
Bei 310 bestimmt das Verfahren, ob die Gesamtmasse größer als eine erste Masse ist. Die erste Masse kann einer Masse an Luft entsprechen, die durch den katalytischen Wandler strömt und ausreichend ist, um die Elemente in dem katalytischen Wandler auszutragen, die bewirken können, dass die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors zeitweilig erhöht wird. Die erste Masse kann vorbestimmt und/oder auf Grundlage der Katalysatortemperatur bestimmt sein. Beispielsweise kann die erste Masse auf Grundlage einer ersten Größe, um die die Katalysatortemperatur größer als die erste Temperatur ist, und/oder die Zeitdauer verringert werden, die die Katalysatortemperatur um die erste Größe größer als die erste Temperatur ist.
Das Verfahren fährt mit 312 fort, wenn die Gesamtmasse kleiner als die erste Masse ist. Bei 312 verzögert das Verfahren gewisse Diagnoseverfahren. Das Verfahren kann die Diagnoseverfahren, die Fehler in dem Sauerstoffsensor und/oder in dem katalytischen Wandler feststellen, nur auf Grundlage der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors verzögern. Somit können Diagnoseverfahren, die notwendig sind, um gewisse Emissionsstandards zu erfüllen, immer noch ausgeführt werden, während Diagnoseverfahren, die in falsch festgestellten Fehlern resultieren können, verzögert sein können.
Das Verfahren fährt mit 314 fort, wenn die Gesamtmasse größer als die erste Masse ist. Bei 314 erlaubt das Verfahren einen Betrieb aller Diagnosesysteme einschließlich denen, die Fehler in dem Sauerstoffsensor oder dem katalytischen Wandler auf Grundlage der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors feststellen. Das Verfahren kann zu 304 zurückkehren. Alternativ dazu kann das Verfahren enden. Das Verfahren kann bei 302 wieder beginnen, wenn der katalytische Wandler ersetzt wird.
Nun Bezug nehmend auf 4 repräsentiert eine x-Achse 402 eine Motorlaufzeit in Sekunden, eine y-Achse 404 repräsentiert eine Temperatur in Grad Celsius (°C), und eine y-Achse 406 repräsentiert eine Luftmasse in Gramm (g). Eine Katalysatortemperatur 408 wird in Bezug auf die x-Achse 402 und die y-Achse 404 aufgetragen. Eine Gesamtmasse 410 wird in Bezug auf die x-Achse 402 und die y-Achse 406 aufgetragen.
Die Gesamtmasse 410 ist die Gesamtmasse von Luft, die durch den katalytischen Wandler strömt, wenn die Katalysatortemperatur 408 größer als eine erste Temperatur 412 ist. Die erste Temperatur 412 ist eine vorbestimmte Temperatur (z. B. 600°C), die Elemente verbrennt und/oder ablöst, die in einem neuen katalytischen Wandler vorhanden sind. Diese Elemente erzielen chemische Reaktionen, die Gas erzeugen, was die Ansprechzeit eines Sauerstoffsensors erhöhen kann, der stromabwärts von dem katalytischen Wandler positioniert ist.
Bei 414 steigt die Katalysatortemperatur 408 auf eine Temperatur, die größer als eine erste Temperatur 412 ist, und daher beginnt die Gesamtmasse 410 zuzunehmen. Die Gesamtmasse 410 kann nur erhöht werden, wenn die Katalysatortemperatur 408 größer als die erste Temperatur 412 ist. Beispielsweise fällt bei 416 die Katalysatortemperatur 408 auf weniger als eine erste Temperatur 412, und daher stoppt die Zunahme der Gesamtmasse 410. jedoch steigt bei 418 die Katalysatortemperatur 408 über die erste Temperatur 412, und daher beginnt die Gesamtmasse 410 erneut zuzunehmen.
Diagnosesysteme und -verfahren, die Fehler in dem Sauerstoffsensor und/oder in dem katalytischen Wandler auf Grundlage der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors feststellen, können verzögert werden, bis die Gesamtmasse 410 größer als eine erste Masse ist (z. B. 720,000 g). Die erste Masse entspricht einer ausreichenden Menge an Luftströmung durch den katalytischen Wandler, um die Elemente auszutragen, die die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors erhöhen können.

Claims

Verfahren, umfassend: Diagnostizieren eines Fehlers in einem Sauerstoffsensor (152) und/oder einem katalytischen Wandler (136) auf Grundlage eines von dem Sauerstoffsensor (152) empfangenen Eingangs; und Deaktivieren der Diagnose auf Grundlage einer Temperatur des katalytischen Wandlers (136) und eines Massendurchflusses von Luft, die durch den katalytischen Wandler (136) strömt; dadurch gekennzeichnet, dass die durch den katalytischen Wandler (136) strömende Luft zu einer Gesamtmasse von Luft aufintegriert wird, wenn die Temperatur des katalytischen Wandlers (136) größer als eine erste Temperatur ist; und die Diagnose deaktiviert wird, solange die Gesamtmasse kleiner als oder gleich einer ersten Masse ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Temperatur vorbestimmt ist, um Elemente in dem katalytischen Wandler (136) zu verbrennen, die eine zeitweilige Zunahme einer Ansprechzeit des Sauerstoffsensors (152) bewirken.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Masse vorbestimmt wird, um die Elemente von dem katalytischen Wandler (136) zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Setzen der Gesamtmasse auf Null auf Grundlage zumindest eines aus: (i) wenn ein Fahrzeug hergestellt wird; und (ii) einem von einem Diagnosekundendienstwerkzeug empfangenen Eingang.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Deaktivieren der Diagnose auf Grundlage einer Zeitdauer, die ein Motor (102) läuft, wenn die Temperatur des katalytischen Wandlers (136) größer als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Bestimmen der Temperatur des katalytischen Wandlers (136).
Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit einem Bestimmen der Temperatur des katalytischen Wandlers (136) auf Grundlage eines Eingangs, der von einem an dem katalytischen Wandler (136) platzierten Temperatursensor (154) empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit einem Bestimmen der Temperatur des katalytischen Wandlers (136) unter Verwendung eines mathematischen Modells.