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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-178053 , welche am 10. August 2012 eingereicht wurde. Alle Inhalte dieser Patentanmeldung sind hiermit durch den Verweis mit eingeschlossen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Katalysatorverschlechterungsdetektionssystem.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Es ist bekannt, einen Katalysator, welcher eine Oxidationsfähigkeit aufweist, stromabwärtig nach einer Verbrennungsmaschine vorzusehen, um Abgas zu reinigen, welches von der Maschine abgegeben wird. Um zu gewährleisten, dass der Katalysator bei der Reinigung des Abgases effizient arbeitet, ist es notwendig, eine verlässliche Bestimmung zu treffen, ob sich der Katalysator verschlechtert hat oder nicht. Z. B. definiert die Regelung bezüglich einer OBD (On Board Diagnostics, On Board-Diagnosevorrichtung) für die Abgasreinigung einen verschlechterten Katalysator (Referenzkatalysator), welcher verwendet wird, um eine solche Bestimmung durchzuführen.
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Die Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-203238 offenbart eine Technik, welche es ermöglicht, präzise zu bestimmen, ob sich ein Oxidationskatalysator verschlechtert hat oder nicht, ohne vom Betriebszustand einer Verbrennungsmaschine beeinflusst zu werden.
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Die Technik, welche in dem obengenannten Patentdokument beschrieben ist, erfordert, dass ein verschlechterter Katalysator eine höhere Katalysatoraktivierungstemperatur aufweist als ein fabrikneuer Katalysator und eine HC-Reinigungseffizienz (HC: hydrocarbon, Kohlenwasserstoff) eines verwendeten Katalysators den Anstieg der internen Katalysatortemperatur widerspiegelt. Genauer gesagt wird gemäß dieser Technik bestimmt, dass sich ein Katalysator verschlechtert hat, falls die Zunahme der internen Temperatur innerhalb des Katalysators größer ist, als eine vorgegebene Schwellwerttemperatur, wenn die Katalysatortemperatur innerhalb eines vorgegebenen, für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs liegt, in welchem ein fabrikneuer Katalysator aktiviert ist und ein verschlechterter Katalysator nicht aktiviert ist und andernfalls bestimmt wird, dass er normal ist (nicht verschlechtert).
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In der Technik, welche in dem obengenannten Patentdokument beschrieben ist, wird die Abgastemperatur stromaufwärtig vor einem Katalysator als Ersatz für die Katalysatortemperatur verwendet. In diesem Fall ist es möglich, eine korrekte Bestimmung durchzuführen bezüglich einer Katalysatorverschlechterung, solange keine wesentliche Differenz zwischen der Abgastemperatur stromaufwärtig des Katalysators und der internen Katalysatortemperatur vorliegt. Jedoch kann ein Fall auftreten, wo die Abgastemperatur oberhalb des Katalysators innerhalb eines für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs ist, jedoch die interne Temperatur des Katalysators erheblich höher ist als die Abgastemperatur oberhalb des Katalysators, so dass der Katalysator infolgedessen fälschlicherweise als nicht verschlechtert bestimmt wird, obwohl er sich eigentlich verschlechtert hat.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht ein Katalysatorverschlechterungsdetektionssystem vor, aufweisend:
einen Katalysator (4), welcher eine Oxidationsfähigkeit aufweist und welcher in einem Abgasdurchgang einer Verbrennungsmaschine vorgesehen ist;
ein Temperaturanstiegserfassungsmittel (S60) zum Erfassen eines Temperaturanstiegs des Katalysators von einem stromaufwärtigen Ende zu einem in stromabwärtigen Ende des Katalysators; und
ein Verschlechterungsbestimmungsmittel (S70), welches konfiguriert ist, eine Verschlechterungsbestimmung durchzuführen, wobei sich der Katalysator verschlechtert hat, wenn der Temperaturanstieg geringer ist als eine Schwellwerttemperatur und sich der Katalysator nicht verschlechtert hat, wenn der Temperaturanstieg größer oder gleich dem Temperaturschwellwert ist, wobei
das Verschlechterungsbestimmungsmittel ein Temperaturschätzmittel (S30) zum Schätzen einer internen Katalysatortemperatur umfasst in der Annahme, dass der Katalysator ein Referenzkatalysator ist für das Treffen einer Unterscheidung zwischen einem einwandfreien Katalysator und einem verschlechterten Katalysator, und
es dem Verschlechterungsbestimmungsmittel gestattet ist, die Verschlechterungsbestimmung durchzuführen, während die interne Katalysatortemperatur, welche von dem Temperaturschätzmittel geschätzt wird, innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist es möglich, zuverlässig zu bestimmen, ob sich ein Katalysator zur Reinigung von Abgas, welches von einer Verbrennungsmaschine abgegeben wird, verschlechtert hat oder nicht.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, einschließlich der Figuren und Ansprüche.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In den begleitenden Figuren ist:
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1 ein Diagramm, welches schematisch eine Struktur eines Katalysatorverschlechterungsdetektionssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ein Flussdiagramm, welches Schritte eines Verfahrens zur Detektion einer Verschlechterung eines Katalysators zeigt, welches in dem Detektionssystem ausgeführt wird;
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3 ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen der internen Katalysatortemperatur und der Geschwindigkeit des HC-Anstiegs zeigt;
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4 ein Diagramm, welches ein Beispiel zeitlicher Variationen der Temperaturen eines fabrikneuen Katalysators, eines Referenzkatalysators und eines verschlechterten Katalysators zeigt;
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5 ein Diagramm, welches einen Vergleich der Verschlechterungsbestimmung zwischen dem Stand der Technik und der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein Diagramm, welches ein Modell erläutert, welches verwendet wird, um die interne Katalysatortemperatur zu schätzen;
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7 ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer HC-Menge und dem oberen Grenzwert (oder dem unteren Grenzwert) eines für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs zeigt;
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8 ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Gasmenge, welche in den Katalysator hineinfließt, und dem oberen Grenzwert (oder dem unteren Grenzwert) des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs zeigt; und
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9 ein Flussdiagramm, welches kurz die Schritte eines Verfahrens zum Schätzen einer internen Katalysatortemperatur zeigt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 ist ein Diagramm, welches schematisch die Struktur eines Katalysatorverschlechterungsdetektionssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Das Detektionssystem 1 umfasst einen Katalysator 4 (einen Oxidationskatalysator), welcher in einem Abgasrohr 3 einer in einem Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmaschine 2 (z. B. eine Dieselmaschine) eingebaut ist. Abgastemperatursensoren 5 und 6 zum Detektieren der Abgastemperatur sind in stromaufwärtig bzw. stromabwärtig des Katalysators 4 vorgesehen. Ein Luftflussmessgerät 8 ist in dem Lufteinlassrohr der Maschine 2 vorgesehen zum Detektieren einer Lufteinlassmenge. Das Abgasrohr 3 ist mit einem Zuführventil 9 zum Zuführen von Kraftstoff in das Abgasrohr 3 ausgestattet.
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Ein DPF (Diesel Particulate Filter, Dieselpartikelfilter) 10 zum Sammeln von PM (particulate matter, Feinstaub), welcher in dem Abgas enthalten ist, ist in Flussrichtung gesehen nach dem Katalysator 4 vorgesehen. Anstelle des DPF 10 kann hier ein LNT (Lean NOx Trap, NOx-Speicherkatalysator) zum Reinigen des Abgases in einer gasarmen Atmosphäre durch Absorbieren von NOx, welches in dem Abgas enthalten ist, und zum Reduzieren des NOx, vorgesehen sein.
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Der Katalysator 4, welcher eine Oxidationsfähigkeit aufweist, reagiert mit HC (hydrocarbon, Kohlenwasserstoff), welcher durch Nacheinspritzung in der Maschine 2 oder durch Kraftstoffzufuhr durch das Zuführventil 9 bereitgestellt wird, so dass CO (carbon monoxide, Kohlenmonoxid) oder NOx (nitrogen Oxide, Stickstoffoxid), welche in dem Abgas enthalten sind, verbrannt werden, um dadurch das Abgas zu reinigen. Der Katalysator 4 kann durch eine Reaktion mit HC (hydrocarbon, Kohlenwasserstoff), welcher durch Nacheinspritzung in der Maschine 2 oder durch Kraftstoffzufuhr durch das Zuführventil 9 bereitgestellt wird, auch die Temperatur des Abgases erhöhen zu dem Zeitpunkt, wenn der DPF 10 regeneriert wird (Abbrennen des PM, welches in dem DPF 10 gesammelt wurde), oder zu dem Zeitpunkt, wenn der LNT 10 S-regeneriert wird (Regenerieren des LNT 10 von einer Schwefel-Vergiftung).
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Das Detektionssystem 10 umfasst ebenfalls eine ECU 7 (Electronic Control Unit, elektronische Steuereinheit). Die ECU 7 umfasst eine CPU zum Ausführen verschiedener Datenverarbeitungsaufgaben, einen RAM als einen Arbeitsbereich der CPU und einen nicht flüchtigen Speicher zum Speichern verschiedener Programme und Daten. Die ECU 7 erhält von den Abgastemperatursensoren 5 und 6 und dem Luftflussmessgerät 8 Detektionsergebnisse und regelt eine Kraftstoffmenge einer Kraftstoffeinspritzung in die Maschine 2 und eine Kraftstoffmenge, welche durch das Zuführventil 9 basierend auf den erhaltenen Detektionsergebnissen zugeführt wird.
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Der Speicher 70 speichert ein Modell 700.
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Das Modell 700 ist ein mathematisches Modell, welches verwendet wird, um die interne Katalysatortemperatur zum Zeitpunkt der Durchführung einer Verschlechterungsbestimmung für den Katalysator 4 zu schätzen. In dieser Ausführungsform ist das Modell 700 ein Modell zum Schätzen der internen Temperatur eines Katalysators, welcher als eine Referenz zur Unterscheidung zwischen einem nicht verschlechterten Katalysator und einem verschlechterten Katalysator verwendet wird, oder zum Schätzen einer internen Temperatur eines Katalysators, dessen Verschlechterungsgrad der kleinstmöglich detektierbare ist. Dementsprechend ist das Modell 700 ein Modell zur Schätzung der internen Temperatur für den vorhergehenden Referenzkatalysator.
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Die Verschlechterungsbestimmung des Katalysators 4 wird gemäß den Verfahrensschritten durchgeführt, welche in 2 gezeigt sind. Die Verfahrensschritte, welche in 2 (und in 9, welche später erklärt wird) gezeigt sind, werden als ein Programm in dem Speicher 70 gespeichert, um von der ECU 7 aufgerufen und ausgeführt zu werden. Das Verfahren, welches in 2 gezeigt ist, wird in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt, während die Maschine 2 läuft.
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Das Verfahren beginnt in Schritt S10, wo eine Nacheinspritzung in der Maschine 2 durchgeführt wird. Im darauffolgenden Schritt S20 bestimmt die ECU 7, ob eine Nacheinspritzungsmenge (eine Menge von nachträglich eingespritztem Kraftstoff) größer ist als ein vorgegebener Wert. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 positiv ist, fährt das Verfahren mit Schritt S30 fort und andernfalls wird das Verfahren, welches in 2 gezeigt ist, abgebrochen.
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Der Schritt S10 kann ein Schritt zur Zuführung von Kraftstoff durch das Zuführventil 9 sein anstelle des nachträglichen Einspritzens von Kraftstoff. Eine Kraftstoffmenge, welche durch die Nacheinspritzung eingespritzt wurde oder eine Kraftstoffmenge, welche durch das Zuführventil 9 zugeführt wurde (im Weiteren als „Kraftstoffzuführmenge” bezeichnet), kann angesehen werden als eine Menge, welche einer HC-Menge entspricht, die in den Katalysator 4 fließt. Aufgrund der Tatsache, dass der Prozess nur voranschreitet zu den nachfolgend beschriebenen Schritten zur Verschlechterungsbestimmung des Katalysators 4, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 positiv ist, ist es möglich, eine Situation zu verhindern, in welcher die HC-Menge zu klein ist und dementsprechend ein Temperaturanstieg zu klein ist, um eine Unterscheidung zwischen einem fabrikneuen Katalysator und einem verschlechterten Katalysator zu treffen.
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In Schritt S30 ruft die ECU 7 das Modell 700 von dem Speicher 70 auf und schätzt die interne Katalysatortemperatur unter Verwendung des Modells 700 basierend auf der Annahme, dass der Katalysator 4 der Referenzkatalysator ist. Dieses Schätzverfahren wird später mit Bezug auf 9 erklärt.
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In einem folgenden Schritt S40 bestimmt die ECU 7, ob die interne Temperatur des angenommenen Referenzkatalysators zwischen den vorgegebenen oberen und unteren Grenztemperaturen liegt. In dieser Ausführungsform ist die untere Grenztemperatur eine untere Grenze eines für eine Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs, welcher in 3 gezeigt ist, und die obere Grenztemperatur ist ein oberer Grenzwert des zur Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs. Der zur Bestimmung zulässige Temperaturbereich wird so gewählt, dass ein Anstieg der internen Temperatur des Katalysators 4 einen Schwellwert übersteigt, welcher später in Schritt S60 erklärt wird, wenn der Katalysator 4 nicht verschlechtert ist und welcher den Grenzwert nicht überschreitet, wenn der Katalysator 4 verschlechtert ist. Hierbei ist der Anstieg der internen Temperatur des Katalysators 4 definiert als die Differenz zwischen der Temperatur stromaufwärtig obersten Bereichs (Eingangsbereich) des Katalysators 4 und der Temperatur des stromabwärtig untersten Bereichs (Ausgangsbereich) des Katalysators 4.
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In Schritt S40 wird bestimmt, ob die interne Katalysatortemperatur des angenommenen Referenzkatalysators innerhalb des zur Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs ist. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S40 positiv ist, fährt das Verfahren mit Schritt S50 fort, andernfalls wird das Verfahren abgebrochen.
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Eine Handlung des Festlegens des unteren oder oberen Grenzwerts des zur Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs kann in Schritt S40 enthalten sein, wie beispielhaft in den 7 und 8 exemplarisch gezeigt.
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In dem Beispiel, welches in 7 gezeigt ist, ist der untere Grenzwert oder der obere Grenzwert entsprechend dem Anstieg der HC-Menge, welche in den Katalysator 4 hineinfließt (siehe die nach unten konvex verlaufende Kurve in 7), erhöht. Wie oben beschrieben, entspricht die Nacheinspritzungsmenge oder die Kraftstoffzuführmenge, welche in Schritt S20 verwendet wird, der HC-Menge, welche in den Katalysator 4 hineinfließt.
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In dem Beispiel, welches in 8 gezeigt ist, ist der untere Grenzwert (oder der obere Grenzwert) entsprechend dem Anstieg der Gasmenge, welche in den Katalysator 4 hineinfließt (siehe die nach unten konvex verlaufende Kurve in 8), erhöht. Die Gasmenge, welche in den Katalysator 4 fließt, kann z. B. basierend auf dem Detektionsergebnis des Luftflussmessgeräts 8 detektiert werden. Durch geeignetes Festlegen des oberen oder unteren Grenzwertes des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs ist es wie in 7 oder 8 gezeigt möglich, die Kennlinie vollständig zu verwenden, so dass die Katalysatoraktivierungstemperatur mit dem Anstieg der HC-Menge oder der Gasmenge, welche in den Katalysator 4 hineinfließt, ansteigt (sowohl für einen fabrikneuen Katalysator als auch einen verschlechterten Katalysator).
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In Schritt S50 gestattet es die ECU 7, eine Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators 4 durchzuführen. Im anschließenden Schritt S60 bestimmt die ECU 7, ob der Temperaturanstieg geringer ist als der Schwellwert oder nicht. Der Temperaturanstieg des Katalysators 4 kann berechnet werden als der detektierte Wert eines Temperatursensors 6, welcher in Flussrichtung gesehen unterhalb des Katalysators 4 vorgesehen ist, minus dem detektierten Wert eines Temperatursensor 5, welcher in Flussrichtung gesehen oberhalb des Katalysators 4 vorgesehen ist. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S60 positiv ist, fährt das Verfahren mit Schritt S70 fort und andernfalls mit Schritt S80.
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Wenn das Verfahren mit Schritt S70 fortfährt, bedeutet dies, dass der Temperaturanstieg geringer ist als ein Schwellwert, obwohl die Katalysatortemperatur (des Referenzkatalysators) innerhalb des zur Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs liegt. Dementsprechend wird festgestellt, dass der Katalysator 4 ein verschlechterter Katalysator ist. Daher stellt die ECU 7 in diesem Fall in Schritt S70 fest, dass der Katalysator 4 verschlechtert oder fehlerhaft ist.
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Andernfalls, wenn das Verfahren mit Schritt S80 fortfährt, bedeutet dies, dass die Katalysatortemperatur innerhalb des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs ist und der Temperaturanstieg größer ist als der Schwellwert. Dementsprechend wird der Katalysator 4 als normal eingestuft. Daher bestimmt in diesem Fall die ECU 7, dass der Katalysator 4 normal oder nicht verschlechtert ist.
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5 zeigt ein Beispiel des Verhaltens über die Zeit des Detektionssystems 1, während es das oben beschriebene Verfahren, welches in 2 gezeigt ist, durchführt. Das Beispiel, wie in 5 gezeigt, tritt auf, wenn das Gaspedal eines Fahrzeugs, welches die Maschine 2 aufweist, niedergedrückt wird und dann entlastet wird, um die Maschine 2 zu verlangsamen.
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Für gewöhnlich wird eine Durchführung der Verschlechterungsbestimmung des Katalysators 4 gestattet, wenn die Temperatur des Gases, welches in den Katalysator 4 hineinfließt, innerhalb des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs liegt. In dem Beispiel, welches in 5 gezeigt ist, ist die interne Katalysatortemperatur oberhalb des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs, sogar während einer Phase, in welcher des Gases, welches in den Katalysator 4 eintritt, abnimmt innerhalb des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs. Daher kann es für gewöhnlich passieren, dass der Katalysator 4 fälschlicherweise als normal eingestuft wird, obwohl er in Wahrheit verschlechtert, aber aktiviert ist.
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Indes wird gemäß der obigen Ausführungsform der Erfindung die Verschlechterungsbestimmung durchgeführt, während die interne Temperatur, welche unter Verwendung des Modells des Referenzkatalysators berechnet wird, innerhalb des für die Bestimmung zulässigen Temperaturbereichs liegt. Dementsprechend wird, wie in dem Beispiel, welches in 5 gezeigt ist, der Katalysator 4 korrekterweise als verschlechtert seiend bestimmt, da die Verschlechterungsbestimmung durchgeführt wird, während die interne Katalysatortemperatur stabil ist. Wie oben beschrieben, kann die Katalysatorverschlechterungsbestimmung in dem Detektionssystem gemäß dieser Ausführungsform im Vergleich zu Systemen des Standes der Technik mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
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Die Schätzung der internen Katalysatortemperatur in Schritt S30 kann z. B. gemäß den in 9 gezeigten Schritten durchgeführt werden. Das Modell 700, welches in 1 gezeigt ist, kann als ein Programm verkörpert sein, welches die Schritte enthält, die in 9 gezeigt sind. In diesem Fall wird der Katalysator 4 in eine Mehrzahl von Abschnitten entlang der Gasflussrichtung unterteilt, wie in 6 gezeigt, und eine Temperaturverteilung innerhalb des Katalysators 4 zu einem gegebenen Zeitpunkt wird durch Schätzen der Temperaturen der entsprechenden Zellen bestimmt.
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Das Verfahren, welches in 9 gezeigt ist und welches für die Temperaturbestimmung einer der Zellen vorgesehen ist, erfordert eine Zellengastemperatur (die Temperatur des Gases, welches durch eine der Zellen fließt), eine Zellen-HC-Menge (die Menge HC, welche von der einen der Zellen zu der in Flussrichtung gesehen nachgeschalteten Zelle zugeführt wird) und eine Zellensauerstoffmenge (die Sauerstoffmenge, welche von der einen der Zellen zu der in Flussrichtung gesehen nachgeschalteten Zelle zugeführt wird). Diese erforderlichen Werte werden auch in diesem Verfahren berechnet. Das Verfahren, welches in 9 gezeigt ist, wird für die entsprechenden Zellen nacheinander in der Reihenfolge von der in Flussrichtung gesehen obersten Zelle zu der in Flussrichtung gesehen untersten Zelle durchgeführt. Die Zellentemperatur ist die Temperatur des Basismaterials der Zelle.
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Des Weiteren wird das Verfahren, welches in 9 gezeigt ist, unter der Annahme erläutert, dass dieses Verfahren in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt wird.
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Die ersten drei Schritte S100, S110 und S120 sind für das Berechnen der drei Wärmetransfermengen vorgesehen: eine Wärmetransfermenge (1), eine Wärmetransfermenge (2) und eine Wärmetransfermenge (3).
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In Schritt S100 wird eine Wärmemenge, welche zu der Zelle als eine Objektzelle für dieses Verfahren (im Folgenden als die „Zielzelle” bezeichnet) von dem Gas, welches durch die Zielzelle fließt, transferiert wird, als die Wärmetransfermenge (1) berechnet. Die Wärmetransfermenge (1) wird berechnet basierend auf der Gasflussrate, der Zellengastemperatur der Zelle, welche stromaufwärtig benachbart zu der Zielzelle angeordnet ist (im Weiteren als „zulaufseitige Zelle” bezeichnet), und der Zellentemperatur der Zielzelle, welche detektiert wurde, als das Verfahren zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführt wurde (im Weiteren bezeichnet als „frühere Zellentemperatur”).
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Die Gasflussrate kann aus der Ausgabe des Luftflussmessgeräts bestimmt werden. Die Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle und die frühere Zellentemperatur der Zielzelle sind bereits aus dem Verfahren bekannt, welches in 9 gezeigt ist und welches für die zulaufseitige Zelle durchgeführt wurde. Für die Zielzelle, an welche keine zulaufseitige Zelle angrenzt (das ist der Fall für die in Flussrichtung gesehen oberste Zelle), wird diejenige Temperatur als die Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle verwendet, welche von dem Temperatursensor 5 detektiert wurde. Die charakteristische Beziehung zwischen der Gasflussrate, der Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle, der Zellentemperatur der Zielzelle und der Wärmetransfermenge (1) wird im Voraus berechnet und in dem Speicher 70 gespeichert, um in Schritt S100 verwendet zu werden.
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Im darauffolgenden Schritt S110 berechnet die ECU 7 eine Wärmemenge, welche von den zulaufseitigen und ablaufseitigen Zellen zu der Zielzelle übertragen wird, als die Wärmetransfermenge (2). Die Wärmetransfermenge (2) wird basierend auf der aktuellen Zellentemperatur (die Zellentemperatur, welche in dem aktuell durchgeführten Verfahren detektiert wurde) der zulaufseitigen Zelle, der früheren Zellentemperatur (die Zellentemperatur, welche in dem vorher durchgeführten Verfahren detektiert wurde) der ablaufseitigen Zelle und der früheren Zellentemperatur der Zielzelle berechnet.
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Die aktuelle Zellentemperatur der zulaufseitigen Zelle, die frühere Zellentemperatur der ablaufseitigen Zelle und die frühere Zellentemperatur der Zielzelle sind bereits aus dem Verfahren, welches in 9 gezeigt ist, bekannt, welches vorher für die zulaufseitige Zelle durchgeführt wurde. Die charakteristische Beziehung zwischen der aktuellen Zellentemperatur der zulaufseitigen Zelle, der früheren Zellentemperatur der ablaufseitigen Zelle und der früheren Zellentemperatur der Zielzelle und der Wärmetransfermenge (2) wird im Voraus bestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert, um in Schritt S110 verwendet zu werden.
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Im anschließenden Schritt S120 bestimmt die ECU 7 eine Wärmemenge, welche zu der Zielzelle von dem Gas, welches durch die Zielzelle fließt, übertragen wird, als die Wärmetransfermenge (3). In dieser Ausführungsform wird eine HC-Verbrennungsmenge (eine Menge an verbranntem HC) in der Zielzelle berechnet basierend auf der Zellensauerstoffmenge und der Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle, und dann wird die Wärmetransfermenge (3) berechnet basierend auf der berechneten HC-Verbrennungsmenge.
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Die Zellensauerstoffmenge und die Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle sind bereits aus dem Verfahren, welches in 9 gezeigt ist, bekannt, welches für die zulaufseitige Zelle durchgeführt wurde. Für die Zielzelle, an welche keine zulaufseitige Zelle angrenzt, werden eine Sauerstoffmenge und eine HC-Menge in dem Abgas verwendet als die Zellensauerstoffmenge bzw. als die Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle. Sie werden unter Berücksichtigung einer Nacheinspritzungsmenge und einer Kraftstoffzuführmenge berechnet. Die charakteristische Beziehung zwischen der Zellensauerstoffmenge, der HC-Menge der zulaufseitigen Zelle und der Wärmetransfermenge (3) (oder der HC-Verbrennungsmenge in der Zielzelle) wird im Voraus bestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert, um in Schritt S120 verwendet zu werden.
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In dem anschließenden Schritt S138 berechnet die ECU 7 die Summe der Wärmetransfermengen (1), (2) und (3), um die Gesamtwärmemenge zu bestimmen, welche zu der Zielzelle übertragen wurde.
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In dem anschließenden Schritt S140 berechnet die ECU 7 einen Temperaturanstieg der Zielzelle aus der Summe der Wärmetransfermengen (1), (2) und (3), welche in Schritt S130 berechnet wurde. Hier wird der Temperaturanstieg berechnet, indem die Summe der Wärmetransfermengen (1), (2) und (3) durch die Wärmekapazität der Zelle, welche im Voraus bestimmt wurde, geteilt wird. Die Zellentemperatur der Zielzelle wird als die Summe dieses Temperaturanstiegs und der Zellentemperatur der Zielzelle, welche von dem vorher für diese Zielzelle durchgeführten Verfahren, berechnet wurde, berechnet.
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Durch die Durchführung der obigen Schritte S100 bis S140 kann die Zellentemperatur der Zielzelle bestimmt werden. Um es jedoch zu ermöglichen, die Zellentemperatur der anderen Zellen zu bestimmen, werden die Schritte S150 bis S170 im Anschluss durchgeführt, um die Zellengastemperatur, die Zellen-HC-Menge und die Zellensauerstoffmenge der Zielzelle wie unten erläutert zu berechnen.
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In Schritt S150 berechnet die ECU 7 die Zellengastemperatur der Zielzelle unter Verwendung der Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle und der Wärmetransfermenge, welche von dem Gas, welches durch diese Zielzelle fließt, zu der Zielzelle übertragen wird. Diese Berechnung subtrahiert von der Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle eine Temperaturverminderung, welche äquivalent zu der Wärmemenge ist, die von dem Gas, welches durch diese Zielzelle fließt, zu der Zielzelle übertragen wird.
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Die Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle und die Wärmemenge, welche von dem Gas, welches durch diese Zielzelle fließt, zu der Zielzelle übertragen wird, sind, wie in 9 gezeigt, bereits aus Schritt S100 bekannt. Die charakteristische Beziehung zwischen der Zellengastemperatur der zulaufseitigen Zelle, der Wärmemenge, welche von dem Gas, das durch die Zielzelle fließt, an die Zielzelle übertragen wird, und der Zellengastemperatur der Zielzelle wird im Voraus bestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert, um in Schritt S150 verwendet zu werden.
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In dem nachfolgenden Schritt S160 berechnet die ECU 7 die Zellen-HC-Menge der Zielzelle unter Verwendung der HC-Verbrennungsmenge in der Zielzelle und der Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle. Diese Berechnung subtrahiert die HC-Verbrennungsmenge in der Zielzelle von der Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle.
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Die HC-Verbrennungsmenge in der Zielzelle und die Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle sind, wie in 9 gezeigt, bereits aus Schritt S120 bekannt. Die charakteristische Beziehung zwischen der HC-Verbrennungsmenge in der Zielzelle, der Zellen-HC-Menge der zulaufseitigen Zelle und der Zellen-HC-Menge der Zielzelle wird im Voraus bestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert, um in Schritt S160 verwendet zu werden.
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In dem anschließenden Schritt S170 berechnet die ECU 7 die Zellensauerstoffmenge der Zielzelle unter Verwendung der HC-Verbrennungsmenge der Zielzelle und der Zellensauerstoffmenge der zulaufseitigen Zelle. Diese Berechnung subtrahiert von der Zellensauerstoffmenge der zulaufseitigen Zelle eine Sauerstoffmenge, welche äquivalent zu der HC-Verbrennungsmenge der Zielzelle ist.
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Die HC-Verbrennungsmenge der Zielzelle und die Zellensauerstoffmenge der zulaufseitigen Zelle sind, wie in 9 gezeigt, bereits aus Schritt S120 bekannt. Die charakteristische Beziehung zwischen der HC-Verbrennungsmenge in der Zielzelle, der Zellensauerstoffmenge der zulaufseitigen Zelle und der Zellensauerstoffmenge der Zielzelle wird im Voraus bestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert, um in Schritt S170 verwendet zu werden.
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Durch das Durchführen des Verfahrens, welches in 9 gezeigt ist, für die entsprechenden Zellen in der Reihenfolge beginnend mit der stromaufwärtig obersten Zelle, kann die interne Temperaturverteilung des Katalysators 4, von welchem angenommen wird der Referenzkatalysator zu sein, bestimmt werden.
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Das Verfahren, welches in 2 gezeigt ist, kann so modifiziert werden, dass Schritt S60 ein Erhöhen des Schwellwerts mit der Erhöhung des Maximalwerts der internen Katalysatortemperaturverteilung umfasst, welche durch das Durchführen des Verfahrens, welches in 9 gezeigt ist, bestimmt wird. Gemäß dieser Modifikation kann die Zuverlässigkeit der Verschlechterungsbestimmung aufgrund der Tatsache weiter erhöht werden, dass der Schwellwert entsprechend der internen Katalysatortemperatur ansteigt.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Maschine 2 eine Dieselmaschine, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch für einen Fall anwendbar, wo die Maschine 2 ein Benzinmagermotor ist. Das interne Temperaturschätzmodell des Katalysators 4 ist nicht beschränkt auf einen zum Schätzen der internen Temperatur des Referenzkatalysators. Es kann ein Modell vorgesehen sein zum Schätzen der internen Temperatur eines Katalysators, welcher für die Unterscheidung zwischen einem nicht verschlechterten Katalysator und einem verschlechterten Katalysator verwendet wird, oder eines Katalysators, dessen Verschlechterungsgrad der kleinstmöglich detektierbare ist. Das Detektionssystem, welches in 1 gezeigt ist, kann so modifiziert sein, dass der DPF und der LNT auf beiden Seiten des Katalysators 4 vorgesehen sind.
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Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind beispielhaft für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche alleinig beschrieben wird durch die nachfolgend angehängten Ansprüche. Es versteht sich, dass Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen durchgeführt werden können, wie sie für einen Fachmann naheliegend sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-178053 [0001]
- JP 2010-203238 [0004]
