DE102013223635A1 - Scr-katalysatordiagnose - Google Patents

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Giovanni Cavataio
Jeffrey Allen Doering
Thomas G. Leone
Joseph Robert Theis
Michael James Uhrich
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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren für einen Motor das Betreiben des Motors mit einem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, einem zwischengeschalteten Abgassensor und einem stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils unterstöchiometrisch anzeigen, Einstellen des Motorbetriebs zum Betreiben des Motors mit einem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, wobei der zwischengeschaltete Abgassensor und der stromabwärts befindliche Abgassensor jeweils überstöchiometrisch anzeigen, und Anzeigen einer Störung eines SCR-Katalysators basierend darauf, wann der zwischengeschaltete und stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Verbrennungsmotor.
  • Um die Freisetzung von Abgasemissionen in die Atmosphäre zu reduzieren, können Fahrzeuge mit verschiedenen Abgas-Nachbehandlungsvorrichtungen ausgestattet sein. Zum Beispiel können Dreiwege-Katalysatoren die Pegel verschiedener Emissionen, einschließlich Kohlenmonoxid und unverbrannter Kohlenwasserstoffe reduzieren, während selektive Katalysatorreduktionssysteme verwendet werden können, um die NOx-Pegel zu reduzieren. Um sicherzustellen, dass die Nachbehandlungsvorrichtungen optimal arbeiten, können verschiedene Sensoren stromaufwärts und/oder stromabwärts der Vorrichtungen installiert werden und eine Rückmeldung aus den Sensoren verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Emissionen an den Vorrichtungen vorbeischlüpfen.
  • Um zu bestimmen, ob NOx an einem Katalysator vorbeischlüpft, kann ein NOx-Sensor, der stromabwärts des Katalysators angeordnet ist, überwacht werden und, wenn der Sensor NOx im Abgas erfasst, können die Betriebsparameter angepasst werden, um die NOx-Emissionen in dem Abgas zu reduzieren und/oder dem Fahrzeugbediener mitzuteilen, dass eine Störung des Katalysators vorliegt. Es kann jedoch insbesondere bei der Verwendung in Benzinmotoren sein, dass die NOx-Sensoren nicht empfindlich genug sind, um die geringeren NOx-Pegel, die von dem Motor erzeugt werden, zu erkennen. Außerdem können NOx-Sensoren kostenaufwändig sein und damit den Grad ihres Einsatzes eingrenzen.
  • Die Erfinder haben die Probleme des obigen Ansatzes erkannt und stellen ein Verfahren bereit, das diese zumindest teilweise behebt. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren für einen Motor das Betreiben des Motors mit einem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, einem zwischengeschalteten Abgassensor und einem stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils unterstöchiometrisch anzeigen, Anpassen des Motorbetriebs zum Betreiben des Motors mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, und mit dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeder jeweils überstöchiometrisch anzeigen, und Anzeigen einer Störung eines SCR-Katalysators basierend darauf, wann der zwischengeschaltete und der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten.
  • Auf diese Weise kann ein Abgassauerstoffsensor wie ein HEGO verwendet werden, um einen SCR-Katalysator zu diagnostizieren. Der Motor kann zum Speichern von Sauerstoff in dem Dreiwege-Katalysator betrieben werden, und während eines Wärmeereignisses wird Ammoniak in den SCR-Katalysator freigesetzt. Nach Rückkehr zu einem geringfügig unterstöchiometrischen Betrieb kann der in dem Dreiwege-Katalysator (kurz: TWC) gespeicherte Sauerstoff mit den Reduktionsmitteln in dem Abgas aus dem Motor reagieren, um zu verhindern, dass der zwischengeschaltete Sensor, der stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, Reduktionsmittel erfasst. Der stromabwärts befindliche Sensor, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, erfasst dadurch nur NH3, das von dem SCR-Katalysator freigesetzt wird. Basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem der stromabwärts befindliche Sensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschaltet (was die Menge von Ammoniak anzeigt, das von dem SCR-Katalysator freigesetzt wird), kann die Störung des SCR-Katalysators angezeigt sein. Alternativ kann, wenn die Zeitdifferenz für den zwischengeschalteten und den stromabwärts befindlichen Sensor zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch unter einen Schwellenwert fällt, die Störung des SCR-Katalysators angezeigt sein.
  • Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
  • Man wird verstehen, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten bereitzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Es sollen keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifiziert werden, dessen Schutzumfang einzig und allein in den Ansprüchen definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die mögliche Nachteile, die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnt sind, beseitigen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Motors.
  • 2 ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren eines SCR-Katalysators.
  • 3 beispielhafte Sensorauslesungen während der Ausführung des Verfahrens aus 2.
  • Zum Diagnostizieren der Störung eines selektiven Katalysatorreduktionskatalysators (SCR-Katalysators) kann die Freisetzung von Ammoniak aus dem SCR-Katalysator von den Abgassauerstoffsensoren, die stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet sind, überwacht werden. Speziell weisen Sauerstoffsensoren wie HEGO-Sensoren (erwärmter Abgassauerstoffsensor – heated exhaust gas oxygen = HEGO) einen scharfen Spannungsübergang auf, wenn die Gaszusammensetzung zwischen unter- und überstöchiometrischen Bedingungen wechselt. Diese Sensoren schalten bei jeder Kombination von Reduktionsmitteln wie Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) und Ammoniak (NH3) von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch um. Durch das Verwenden Abhängigkeit von der Sauerstoffspeicherkapazität eines Dreiwege-Katalysators stromaufwärts des SCR-Katalysators, können Bedingungen geschaffen werden, bei denen kein HC, CO und H2 an dem SCR-Katalysator (und stromaufwärts des HEGO) vorliegen. Danach kann das in dem SCR-Katalysator gespeicherte NH3 thermisch an den stromabwärts befindlichen Sensor freigesetzt werden. Daher kann der stromabwärts befindliche Sensor während dieser Bedingungen NH3 ausgesetzt sein, aber keinen anderen Reduktionsmitteln. Der Zeitpunkt, zu dem der stromabwärts befindliche Sensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch als Ergebnis der NH3-Freisetzung umschaltet, kann anzeigen, ob eine Störung des Katalysators vorliegt und/oder eine Schätzung der NH3-Speicherkapazität des Katalysators bereitstellen. 1 zeigt ein Motordiagramm mit einem SCR-Katalysator, einem stromaufwärts befindlichen Dreiwege-Katalysator und Abgassensoren. 1 weist auch eine Steuerung auf, die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens aus 2 beinhaltet. 3 zeigt eine beispielhafte Ausgabe der Abgassensoren während der Ausführung des Verfahrens aus 2.
  • Mit Bezug auf 1 schließt dieses ein schematisches Diagramm ein, das einen Zylinder eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors 10 zeigt. Der Motor 10 kann mindest teilweise von einem Steuersystem mit einer Steuerung 12 und durch die Eingabe eines Fahrzeugbedieners 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP auf.
  • Der Verbrennungszylinder 30 von Motor 10 kann Verbrennungszylinderwände 32 mit dem Kolben 36 darin angeordnet einschließen. Der Kolben 36 kann mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein zwischengeschaltetes Getriebesystem gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu aktivieren.
  • Der Verbrennungszylinder 30 kann die Einlassluft von dem Einlasskrümmer 44 über den Einlassdurchgang 42 erhalten und die Verbrennungsgase über den Ablasskanal 48 ausstoßen. Der Einlasskrümmer 44 und der Ablasskanal 48 können selektiv über das entsprechende Einlassventil 52 oder Ablassventil 54 mit dem Verbrennungszylinder 30 in Kommunikation stehen. In einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 zwei oder mehrere Einlassventile und/oder zwei oder mehrere Ablassventile enthalten.
  • In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und die Ablassventile 54 durch Nockenbetätigung der entsprechenden Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenansteuerungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken aufweisen und ein oder mehrere Systeme mit Nockenprofilschaltung (CPS), variabler Nockenwellensteuerung (VCT), variabler Ventilsteuerung (VVT) und/oder variabler Ventilhubsteuerung (VVL) benutzen, die von der Steuerung 12 zum Variieren des Ventilbetriebs betrieben werden können. Die Position des Einlassventils 52 und Ablassventils 54 kann von den Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Ablassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil beinhalten, das über die elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Ablassventil, das über die Nockenbetätigung mit CPS- und/oder VCT-System gesteuert wird.
  • Der Kraftstoffeinspritzer 66 ist direkt mit dem Verbrennungszylinder 30 zum Einspritzen von Kraftstoff direkt dort hinein gekoppelt, je nach der Pulsweite des Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den Elektroantrieb 68 erhalten wird. Auf diese Weise stellt der Kraftstoffeinspritzer 66 die sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit. Der Kraftstoffeinspritzer kann zum Beispiel an der Seite des Verbrennungszylinders oder an der Oberseite des Verbrennungszylinders angebracht sein. Der Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzer 66 über ein Kraftstoffabgabesystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler aufweist. In einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 alternativ oder zusätzlich einen Kraftstoffeinspritzer aufweisen, der in dem Einlasskanal 42 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was gemeinhin als Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr stromaufwärts des Verbrennungszylinders 30 bekannt ist.
  • Der Einlasskanal 42 kann ein Lastbewegungsteuerventil (CMCV) 84 und einen CMCV-Teller 82 aufweisen und auch eine Drosselklappe 62 mit einer Drosselscheibe 64 aufweisen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 von einer Steuerung 12 mittels eines Signals variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktor bereitgestellt wird, die in der Drosselklappe 62 enthalten sind, in einer Konfiguration, die allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 zum Variieren der Einlassluft, die dem Verbrennungszylinder 30 und anderen Motorzylindern bereitgestellt wird, betrieben werden. Der Einlasskanal 42 kann ferner einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen der entsprechenden MAF- und MAP-Signale an die Steuerung 12 aufweisen.
  • Das Zündsystem 88 kann in ausgewählten Betriebsarten mithilfe der Zündkerze 92 einen Zündfunken an die Verbrennungskammer 30 als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA aus der Steuerung 12 bereitstellen. Wenngleich in einigen Ausführungsformen Zündungskomponenten dargestellt sind, können die Verbrennungskammer 30 oder eine oder mehrere andere Verbrennungskammern des Motors 10 in einem Kompressionszündmodus mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
  • Die Emissionssteuervorrichtungen 71, 72 und 76 sind entlang des Ablasskanals 48 angeordnet dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform kann die Vorrichtung 71 ein Dreiwege-Katalysator (TWC) sein, die Vorrichtung 72 kann ein selektiver Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) sein, während die Vorrichtung 76 ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF), Dreiwege-Katalysator (TWC), NOx-Falle, verschiedene andere Emissionskontrollvorrichtungen oder Kombinationen davon sein kann. Alternative Anordnungen sind in einigen Ausführungsformen auch möglich, wie nur die Vorrichtung 71 und Vorrichtung 72, die in dem Ablasskanal angeordnet sind. Für den SCR-Katalysator (z. B. Vorrichtung 72) kann Reduktionsmittel (z. B. NH3) über den stromaufwärts befindlichen TWC erzeugt werden. In einigen Ausführungsformen kann jedoch ein Reduktionsmitteltank 73 zum Speichern von Reduktionsmittel wie Harnstoff oder NH3 vorgesehen sein. Der Tank 73 kann mit einem Einspritzer 75 gekoppelt sein, um Reduktionsmittel in das Abgas stromaufwärts der Vorrichtung 72 oder in die Vorrichtung 72 einzuspritzen, um NOx in der Vorrichtung 71 zu verringern. Ferner kann ein Mischer 74 bereitgestellt sein, um ein angemessenes Vermischen des Reduktionsmittels mit dem Abgasstrom zu gewährleisten. Ammoniak kann anteilig zu einer Menge von Motorrohgas-NOx, das in den SCR eintritt, eingespritzt werden.
  • Die Abgassensoren sind mit dem Abgaskanal 48 gekoppelt dargestellt. Die Sensoren 125, 126 und 127 können jeweils jeder geeignete Sensor zum Bereistellen einer Anzeige eines Abgasluft-/Kraftstoff-Verhältnisses wie ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-Sensor (universaler oder Breitband-Abgassauerstoffsensor), ein Zweistufen-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (erwärmter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor sein. Der Sensor 125 kann ein stromaufwärts befindlicher Sensor sein, der stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtungen 71, 72 und 76 bereitgestellt sein kann, während der Sensor 126 ein zwischengeschalteter Sensor sein kann, der stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 71 und stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 72 bereitgestellt sein kann. Der Sensor 127 kann ein stromabwärts befindlicher Sensor sein, der stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 72 bereitgestellt ist.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der die Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, wobei ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem Beispiel als schreibgeschützter Speicherchip 106 dargestellt, Zufallszugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Signalen und Informationen verschiedene Signale von den Sensoren empfangen, die mit dem Motor 10 gekoppelt sind, einschließlich die Messung des induzierten Luftmassenstroms (MAF) von dem Luftmassensensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 gekoppelt ist; des Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) aus dem Halleffektsensor 118 (oder einem anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor, und des absoluten Krümmerdrucksignals MAP vom Sensor 122. Das schreibgeschützte Speichermedium 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die von dem Prozessor 102 zum Ausführen der unten beschriebenen Verfahren sowie anderen Varianten davon ausführbar sind.
  • Das Nurlesespeichermedium 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die von dem Prozessor 102 zum Ausführen der Verfahren, die unten beschrieben sind, ausführbar sind, sowie andere Varianten, die in Erwägung gezogen werden können, aber nicht spezifisch aufgeführt sind.
  • Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines mehrzylindrigen Motors, und jeder Zylinder kann auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz Einlass- und Ablassventile, Kraftstoffeinspritzer, Zündkerze usw. aufweisen.
  • Daher stellt das oben beschriebene System ein System bereit, das Folgendes umfasst: einen Motor, der mit einem Abgaskanal gekoppelt ist;
    einen Dreiwege-Katalysator, der in dem Abgaskanal angeordnet ist;
    einen SCR-Katalysator, der in dem Abgaskanal stromabwärts des Dreiwege-Katalysators angeordnet ist;
    einen stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der stromaufwärts des Dreiwege-Katalysators angeordnet ist, einen zwischengeschalteten Abgassensor, der stromabwärts des Dreiwege-Katalysators angeordnet ist, und einen stromabwärts befindlichen Abgassensor, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist;
    und eine Steuerung, die folgende Anweisungen aufweist: Betreiben des Motors mit den stromaufwärts, zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensoren, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen;
    Einstellen des Motorbetriebs, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch misst, und dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen;
    und Anzeigen einer Störung des SCR-Katalysators basierend darauf, wann der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschaltet.
  • Die Steuerung kann Anweisungen zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung in den Motor beinhalten, um mit den stromaufwärts, zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensoren betrieben zu werden, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen. Die Steuerung kann Anweisungen zum Einstellen des Motorbetriebs durch Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung und Betreiben bei unterstöchiometrischer Verbrennung beinhalten, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, und dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen. Die Steuerung kann Anweisungen zum Anzeigen der Störung des SCR-Katalysators beinhalten, wenn eine Zeitmenge von der Anpassung des Motorbetriebs bis zum Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch größer ist als ein Schwellenwert. Alternativ kann die Steuerung eine Störung des SCR-Katalysators anzeigen, wenn die Zeitdifferenz für den zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Sensor zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch geringer ist als ein Schwellenwert. Die Steuerung kann weiter Anweisungen zum Bestimmen einer Reduktionsmittelspeicherkapazität des SCR-Katalysators basierend darauf beinhalten, wann der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschaltet.
  • Mit Bezug auf 2 ist ein Verfahren 200 zum Diagnostizieren eins SCR-Katalysators dargestellt. Das Verfahren 200 kann von der Steuerung 12 gemäß den darauf gespeicherten Anweisungen durchgeführt werden, um einen SCR-Katalysator (wie die Vorrichtung 72) basierend auf der erhaltenen Rückmeldung eines stromaufwärts befindlichen Abgassauerstoffsensors wie ein UEGO (z. B. Abgassensor 125), einem ersten, zwischengeschalteten HEGO (z. B. Sensor 126) und einem zweiten, stromabwärts befindlichen HEGO (wie Sensor 127) zu diagnostizieren. Der stromaufwärts befindliche UEGO kann stromaufwärts eines Dreiwege-Katalysators (TWC) angeordnet sein, der zwischengeschaltete HEGO kann stromabwärts des TWC aber stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet sein und der stromabwärts befindliche HEGO kann stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet sein.
  • Bei 202 beinhaltet das Verfahren 200 das Bestimmen der Motorbetriebsparameter. Die Betriebsparameter können die Motordrehzahl und -last, Motortemperatur, Zeit seit der Durchführung der vorherigen SCR-Diagnoseroutine, Katalysatoreffizienz (wie z. B. basierend auf der Ausgabe von den Abgassensoren bestimmt), usw. sein. Bei 204 wird bestimmt, ob ein angemessener Zeitpunkt vorliegt, um eine SCR-Diagnoseroutine durchzuführen. Die SCR-Diagnoseroutine kann angezeigt sein, wenn eine Schwellenzeitmenge seit der Durchführung einer vorherigen Routine abgelaufen ist. Außerdem oder alternativ kann die SCR-Diagnoseroutine durchgeführt werden, wenn bestimmte Betriebsbedingungen erfüllt sind, wie Motor- oder Katalysatortemperatur unter einem Schwellenwert (da die Routine die Motor- und/oder Abgastemperatur erhöhen kann). Wenn die SCR-Diagnoseroutine nicht angezeigt ist, kehrt das Verfahren 200 zurück.
  • Wenn die Routine angezeigt ist, geht das Verfahren 200 zu 206, um wahlweise ein Wärmeereignis zum Spülen von NH3 aus dem SCR-Katalysator einzuleiten. Vor dem Bestimmen, ob NH3 von dem SCR-Katalysator mit einer bestimmten Rate freigesetzt wird, und/oder vor dem Bestimmen des Speichers des SCR-Katalysators kann der SCR-Katalysator zunächst von sämtlichem gespeicherten NH3 entleert werden. Dadurch wird, wenn der SCR-Katalysator danach mit NH3 gefüllt wird, übermäßiges NH3 nicht versehentlich an die Atmosphäre abgegeben. Das Wärmeereignis kann die Fahrzeugbeschleunigung beinhalten, die mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt wird, das zum Erhöhen der Temperatur des Abgases und somit des SCR-Katalysators dienen kann, wodurch NH3 dazu veranlasst wird, aus dem SCR-Katalysator freigesetzt zu werden. In einigen Ausführungsformen kann die SCR-Diagnose jedoch eingeleitet werden, ohne dass eine anfängliche Spülung von NH3 aus dem SCR durchgeführt wird.
  • Bei 208 wird der Motor bei unterstöchiometrischer Verbrennung betrieben, was NH3 in einem Dreiwege-Katalysator (TWC) stromaufwärts des SCR-Katalysators erzeugt. Wie bei 210 angezeigt, wird das von dem TWC erzeugte NH3 stromabwärts des SCR-Katalysators transportiert, wo es gespeichert werden kann. Der Motor kann mit unterstöchiometrischer Verbrennung betrieben werden, bis der SCR-Katalysator seine Sättigung erreicht. Als Ergebnis der unterstöchiometrischen Verbrennung können alle drei Sensoren in dem Ablasssystem unterstöchiometrisch anzeigen, wie bei 212 angezeigt.
  • Bei 213 wird ein anderes Wärmeereignis eingeleitet, um den SCR-Katalysator zu erwärmen, damit NH3 aus dem SCR-Katalysator desorbiert werden kann. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Wärmeereignis kann dieses Wärmeereignis von einer stöchiometrischen Fahrzeugbeschleunigung bewirkt werden. Bei 214 können die Katalysatoren oxidiert werden, indem sie bei überstöchiometrischer Verbrennung oder durch Zuführen von sekundärer Luft in den TWC betrieben werden. In einem Beispiel kann die überstöchiometrische Verbrennung durch Beenden der Kraftstoffeinspritzung in den Motor bereitgestellt werden, zum Beispiel durch Einleiten eines Abbrems-Kraftstoffabschaltereignisses (DFSO-Ereignis). Während der DFSO kann die Kraftstoffeinspritzung in den Motor gestoppt werden, während immer noch Einlassluft durch die Zylinder gepumpt wird. Daher kann das Abgas, das die Katalysatoren erreicht, unterstöchiometrisch sein. Andere Mechanismen zum Bereitstellen von Sauerstoff an den TWC sind ebenfalls möglich. Als Ergebnis von zusätzlichem Sauerstoff in dem Abgas während des DFSO-Betriebs kann der Sauerstoff in dem TWC gespeichert werden, wie bei 216 angezeigt. Außerdem können der UEGO und der HEGO jeweils überstöchiometrisch anzeigen, wie bei 218 angezeigt. Ferner kann die nicht verbrannte Luft kühler als die verbrannte Luft sein und so die Temperatur der Katalysatoren absenken.
  • Nach der Oxidierung des TWC und SCR-Katalysators geht das Verfahren 200 zu 220, um die Kraftstoffeinspritzung zu starten und bei unterstöchiometrischer Verbrennung betrieben zu werden. Die unterstöchiometrische Verbrennung kann lediglich reich an Stöchiometrie sein, wie ein Lambda von 0,990 bis 0,999. Je unterstöchiometrischer das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, desto schneller ist die Durchdringung von Reduktionsmitteln durch den TWC und desto schneller findet das Umschalten der zwischengeschalteten HEGO statt. Daher kann durch Aufrechterhalten eines nur geringfügig unterstöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Zeitraum zur Überwachung des Umschaltens zwischen überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch der HEGO, wie unten beschrieben, maximiert werden, wodurch die Präzision und Zuverlässigkeit der Diagnostik erhöht werden. Wie bei 222 angezeigt, zeigt der stromaufwärts befindliche UEGO aufgrund der unterstöchiometrischen Verbrennung unterstöchiometrisch an. Die zwischengeschaltete und stromabwärts befindliche HEGO können für eine kurze Zeitdauer nach dem Start der unterstöchiometrischen Verbrennung jeweils weiterhin überstöchiometrisch anzeigen, wie bei 224 angezeigt. Der in dem TWC gespeicherte Sauerstoff reagiert mit den Reduktionsmitteln in dem Abgas, wodurch die Freisetzung von Reduktionsmittel in den SCR-Katalysator verhindert wird. Als Ergebnis zeigt die zwischengeschaltete HEGO weiterhin überstöchiometrisch an, bis der gespeicherte Sauerstoff aufgebraucht wurde und die Reduktionsmittel durch den TWC zu dem Sensor durchdringen. Aufgrund des Mangels an Reduktionsmitteln in dem Abgas zeigt die stromabwärts befindliche HEGO ebenfalls überstöchiometrisch an, bis die NH3-Freisetzung aus dem SCR-Katalysator, die von der Temperaturerhöhung bewirkt wird, während der Beschleunigung eine ausreichende Konzentration erreicht, um zu bewirken, dass die stromabwärts befindliche HEGO zu unterstöchiometrisch umschaltet.
  • Aufgrund des vorherigen Beschleunigungsereignisses, was zum Starten der Desorption von NH3 führt, nimmt die Temperatur des SCR nur während des DFSO und der Rückkehr zu dem geringfügig unterstöchiometrischen Betrieb ab. Daher wird nach der DFSO immer noch NH3 von dem SCR freigesetzt, weil eine Zeitdauer für NH3 zur Freisetzung benötigt wird, während sich die Wärme durch den SCR-Katalysator bewegt. Während dieser Zeit kann die DFSO und Rückkehr zu dem geringfügig unterstöchiometrischen Betrieb durchgeführt werden und dann die NH3-Freisetzung aus dem SCR-Katalysator überwacht werden.
  • Bei 226 wird das Umschalten der HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch überwacht. Wie oben beschrieben, kann der stromaufwärts befindliche UEGO unterstöchiometrisch bleiben, solange der Motor mit unterstöchiometrischer Verbrennung betrieben wird. Die stromabwärts befindliche HEGO kann von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten, sobald eine NH3-Schwellenmenge aus dem SCR-Katalysator freigesetzt wird. Die zwischengeschaltete HEGO kann von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten, sobald die Reduktionsmittel den TWC durchdringen. Die Zeitmenge, welche die Reduktionsmittel zum Durchdringen des TWC benötigen, kann länger sein als die Zeitmenge, die das NH3 zum Freisetzen aus dem SCR-Katalysator benötigt, was relativ schnell bei einem Katalysator ohne Störung sein kann. Daher kann die Zeit zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch des stromabwärts befindlichen HEGO mit der Zeit zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch des zwischengeschalteten HEGO verglichen werden, und, wenn die Differenz geringer als erwartet ist, eine Störung angezeigt sein.
  • Bei 228 wird bestimmt, ob die Zeitmenge zwischen dem Umschalten der zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen HEGO größer ist als ein Schwellenwert. Die Schwellenzeit kann auf einer erwarteten Zeit basieren, die aus vorherigen Betriebsabläufen bestimmt wird, zum Beispiel kann ein frischer Katalysator überwacht werden und die Zeitdifferenz zwischen der Umschaltung des zwischengeschalteten HEGO und stromabwärts befindlichen HEGO gespeichert werden.
  • Wenn die Zeit zwischen den Umschaltungen größer ist als ein Schwellenwert, geht das Verfahren 200 zu 232, um keine Störung anzuzeigen, während der SCR-Katalysator eine angemessene Menge NH3 speichert. Wenn die Zeit zwischen den Umschaltungen nicht größer als die Schwellenzeit ist, geht das Verfahren 200 zu 230, um eine SCR-Katalysatorstörung anzuzeigen und eine Abhilfemaßnahme zu ergreifen. Daher kann, wenn die stromabwärts befindliche HEGO für das Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch länger als erwartet benötigt (also eine kleinere Zeitmenge zwischen der Umschaltung der zwischengeschalteten HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und der Umschaltung der stromabwärts befindlichen HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch) weniger NH3 in dem SCR-Katalysator als erwartet gespeichert werden. Dies kann eine Störung des Katalysators anzeigen oder eine reduzierte NH3-Speicherkapazität anzeigen. Die Standard-Abhilfemaßnahme kann die Meldung an einen Fahrzeugbediener (durch Aufleuchten einer Störungsleuchte, zum Beispiel), das Einstellen eines Diagnosecodes und/oder das Einstellen von Motorbetriebsparametern (wie Erhöhen der Rate der Abgasrückführung zum Reduzieren der NOx-Pegel in dem Abgas) beinhalten. Verfahren 200 kehrt dann zurück.
  • Während das oben beschriebene Verfahren die Zeit zwischen dem Umschalten der HEGO überwacht, kann die Zeit der stromabwärts befindlichen HEGO zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch überwacht und mit einer erwarteten Schwellenzeit aus vorherigen Motorbetrieben verglichen werden. Wenn die Umschaltung der stromabwärts befindlichen HEGO nach Ablaufen einer Schwellenzeit seit Start der unterstöchiometrischen Verbrennung durchgeführt wird, kann eine Störung angezeigt sein. Ferner kann durch Überwachen sowohl der HEGO stromabwärts des SCR und der HEGO stromaufwärts des TWC eine mögliche Störung des TWC angezeigt sein, wenn die zwischengeschaltete HEGO (stromabwärts des TWC) schneller als erwartet umschaltet.
  • Die Zeitmenge, welche der zwischengeschaltete und stromabwärts befindliche Sensor zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch benötigt, kann von der Abgasdurchflussrate, dem Stöchiometriepegel des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach DFSO-Betrieb und Sauerstoffspeicherkapazität des TWC abhängig sein, die sich bei Altern des TWC verändern kann. Zum Normalisieren der Umschaltzeiten der HEGO für diese Variablen kann die Differenz zwischen den Umschaltzeiten für die zwischengeschaltete und stromabwärts befindliche HEGO durch die Zeitmenge dividiert werden, welche die zwischengeschaltete HEGO zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch benötigt.
  • 3 zeigt ein Diagramm 300, das beispielhafte Auslesungen der drei Abgassensoren während der Ausführung des Verfahrens aus 2 sowie die NH3-Freisetzung aus dem SCR in Abhängigkeit von der Zeit darstellt. Die Auslesung des stromaufwärts befindlichen UEGO wird von der Linie 302 dargestellt, die Auslesung des ersten, zwischengeschalteten HEGO wird von der Linie 304 dargestellt, die Auslesung des zweiten, stromabwärts befindlichen HEGO wird von der Linie 306 dargestellt, und die NH3-Freisetzung aus dem SCR wird von der Linie 308 dargestellt. Für die UEGO-Auslesung wird eine stöchiometrische Auslesung durch die gestrichelte horizontale Linie dargestellt, wobei eine unterstöchiometrische Auslesung in dem Schaubild unter der Stöchiometrie und eine überstöchiometrische Auslesung über der Stöchiometrie dargestellt ist. Die HEGO-Auslesungen sind die Spannungsausgabe von den Sensoren, wobei eine höhere Spannung eine unterstöchiometrische Auslesung (z. B. 0,8 V) und eine geringere Spannung eine überstöchiometrische Auslesung (z. B. 0,1 V) anzeigt.
  • Vor der Zeit t1 wurde die SCR-Diagnoseroutine nicht eingeleitet und der Motor wird mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. Außerdem wird wenig oder kein NH3 von dem SCR-Katalysator freigesetzt. Zum Zeitpunkt t1 wird die Diagnoseroutine eingeleitet und der SCR-Katalysator erwärmt, um NH3 freizusetzen. Wie durch die Linie 308 dargestellt, nimmt die NH3-Freisetzung aus dem SCR zu und, wie durch die Linie 306 dargestellt, zeigt der stromabwärts befindliche HEGO-Sensor unterstöchiometrisch als Ergebnis des freigesetzten NH3 an. Während der stromaufwärts befindliche UEGO und der zwischengeschaltete HEGO als um stöchiometrisch anzeigend dargestellt sind, können sie auch unterstöchiometrisch anzeigen, wenn das Wärmeereignis, das eingeleitet wird, um NH3 freizusetzen, eine Abnahme in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis beinhaltet. Nach dem Freisetzen von NH3 aus dem SCR wird der Motor mit einer unterstöchiometrischen Verbrennung zum Zeitpunkt t2 betrieben, um NH3 in dem TWC zum Speichern in dem SCR herzustellen. Daher zeigt, wie von den Linien 302, 304 und 306 dargestellt, jeder der Sensoren unterstöchiometrisch an. Sobald der SCR seine Sättigung erreicht hat, wird ein Wärmeereignis eingeleitet, um die Freisetzung von NH3 aus dem SCR zu starten, unmittelbar vor dem Zeitpunkt t3. Das DFSO wird bei t3 eingeleitet oder die Kraftstoffeinspritzung in den Motor anderweitig beendet. Die daraus resultierende überstöchiometrische Luft bewirkt, dass der UEGO- und jeder HEGO-Sensor auf überstöchiometrisch umschaltet. Der Sauerstoff in dem Abgas oxidiert die Katalysatoren, was zu einer Sauerstoffspeicherung in dem TWC und zu einem Temperaturabfall in dem SCR führt. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird der DFSO-Betrieb beendet, zum Zeitpunkt t4 startet die Kraftstoffeinspritzung und der Motor wird mit geringfügig unterstöchiometrischer Verbrennung betrieben. Der stromaufwärts befindliche UEGO (Linie 302) schaltet zurück zu unterstöchiometrisch und spiegelt das Motor-Aus-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wider. Die zwischengeschaltete und stromabwärts befindliche HEGO bleiben jedoch überstöchiometrisch, aufgrund des Mangels von Reduktionsmitteln, die den TWC verlassen. Sobald der SCR eine ausreichend hohe Temperatur erreicht, wird NH3 von dem SCR freigesetzt, wie durch Linie 308 dargestellt. Nach Erreichen einer Schwellenmenge von NH3 in dem Abgas schaltet die stromabwärts befindliche HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch. Bei einem Katalysator ohne Störung findet dies relativ schnell statt, und vor dem Zeitpunkt, an dem die zwischengeschaltete HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch schaltet, was bei Zeitpunkt t5 dargestellt ist. Daher schaltet bei einem Katalysator ohne Störung die stromabwärts befindliche HEGO vor der zwischengeschalteten HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und es vergeht eine relativ lange Zeit zwischen den Umschaltungen. Bei einem defekten Katalysator kann jedoch nur wenig oder kein NH3 in dem SCR gespeichert werden, wodurch das Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch der stromabwärts befindlichen HEGO verzögert wird, wie von der gestrichelten Linie 310 dargestellt. Sogar wenn der SCR-Katalysator eine Störung aufweist, findet die Umschaltung der stromabwärts befindlichen HEGO von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch statt, wegen der Durchdringung von Reduktionsmitteln aus der zwischengeschalteten HEGO. Diese Umschaltung kann aufgrund der Sauerstoffspeicherkapazität des SCR geringfügig später als die Umschaltung der zwischengeschalteten HEGO stattfinden. Bei einem defekten Katalysator kann die Zeit zwischen dem Umschalten der stromabwärts befindlichen HEGO und dem Umschalten der zwischengeschalteten HEGO kleiner sein als bei einem Katalysator ohne Störung.
  • Daher stellen die Verfahren und Systeme, die hier beschrieben sind, ein Verfahren für einen Motor bereit, das Folgendes umfasst:
    Betreiben des Motors mit einem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, einem zwischengeschalteten Abgassensor und einem stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen;
    Einstellen des Motorbetriebs, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, und dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen;
    und Anzeigen einer Störung eines SCR-Katalysators basierend darauf, wann der zwischengeschaltete und der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten.
  • Der stromaufwärts befindliche Abgassensor kann stromaufwärts eines Dreiwege-Katalysators angeordnet sein, der zwischengeschaltete Abgassensor kann stromabwärts des Dreiwege-Katalysators und stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet sein und der stromabwärts befindliche Abgassensor kann stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet sein. Das Einstellen des Motorbetriebs zum Betreiben mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der überstöchiometrisch anzeigt, und mit dem zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils unterstöchiometrisch anzeigen, kann unverzüglich nach dem Betreiben des Motors mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Sensor stattfinden, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen.
  • Das Betreiben des Motors mit den stromaufwärts befindlichen, zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensoren, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen, kann das Betreiben des Motors beinhalten, bei dem die Kraftstoffeinspritzung in den Motor beendet wird, und das Einstellen des Motorbetriebs kann das Starten der Kraftstoffeinspritzung und das Betreiben des Motors mit unterstöchiometrischer Verbrennung beinhalten. Nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung mit unterstöchiometrischer Verbrennung kann die Störung eines SCR-Katalysators angezeigt sein, wenn eine Differenz zwischen dem Umschalten des zwischengeschalteten Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch geringer ist als ein Schwellenwert.
  • Das Verfahren kann ferner das Anzeigen keiner Störung umfassen, wenn die Differenz zwischen dem Umschalten des zwischengeschalteten Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch größer ist als der Schwellenwert. Das Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch des zwischengeschalteten Abgassensors kann aufgrund des Durchdringens von Reduktionsmitteln aus dem Dreiwege-Katalysator stattfinden und das Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch des stromabwärts befindlichen Abgassensors kann aufgrund der Freisetzung von Ammoniak aus dem SCR-Katalysator stattfinden.
  • In einem anderen Beispiel umfasst ein Verfahren das Oxidieren eines SCR-Katalysators und Dreiwege-Katalysators, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, durch Beenden der gesamten Motorkraftstoffeinspritzung; dann das Oxidieren des SCR- und Dreiwege-Katalysators und dadurch Verbrennen eines unterstöchiometrischen Motor-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses;
    und das Anzeigen der SCR-Katalysatorstörung basierend auf einer Zeitdifferenz für einen zwischengeschalteten Sauerstoffsensor stromabwärts des Dreiwege-Katalysators und für einen stromabwärts befindlichen Sauerstoffsensor stromabwärts des SCR-Katalysators zum Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch.
  • Das Verfahren kann ferner vor dem Oxidieren des SCR- und Dreiwege-Katalysators das Einleiten eines Wärmeereignisses umfassen, um zu bewirken, dass NH3 von dem SCR-Katalysator freigesetzt wird. Das Verfahren kann ferner vor dem Einleiten des Wärmeereignisses das Herstellen von Reduktionsmittel in dem Dreiwege-Katalysator durch Betreiben davon mit unterstöchiometrischer Verbrennung umfassen, wobei das Reduktionsmittel in dem SCR-Katalysator gespeichert wird.
  • Die Störung des SCR-Katalysators kann angezeigt sein, wenn eine Differenz zwischen dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassauerstoffsensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und dem Umschalten des zwischengeschalteten Sauerstoffsensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch geringer als ein Schwellenwert ist. Das Verfahren kann ferner das Anzeigen keiner Störung umfassen, wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Umschalten des zwischengeschalteten Abgassauerstoffsensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Sauerstoffsensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch größer ist als der Schwellenwert.
  • Der stromabwärts befindliche Sauerstoffsensor kann von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten, wenn ein Schwellenpegel von Reduktionsmittel von dem SCR-Katalysator freigesetzt wird, und der zwischengeschaltete Sauerstoffsensor kann von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten, wenn ein Schwellenpegel von Reduktionsmitteln aus dem Dreiwege-Katalysator freigesetzt wird.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass die Konfigurationen und Verfahren, die hier offenbart sind, beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen davon möglich sind. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Technologie auf V-6, V-8, I-4, I-6, V-12, 4-Boxermotor und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
  • Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden, hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder ein Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten und zwei oder mehrere solcher Elemente weder erforderlich machen noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch die Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, die im Hinblick auf die ursprünglichen Ansprüche einen breiteren, engeren, den gleichen oder einen anderen Schutzbereich aufweisen, sollen in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sein.

Claims (20)

  1. Verfahren für einen Motor, umfassend: Betreiben des Motors mit einem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, einem zwischengeschalteten Abgassensor und einem stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils unterstöchiometrisch anzeigen; Einstellen des Motorbetriebs, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen; Einstellen des Motorbetriebs, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, und dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen; und Anzeigen einer Störung eines SCR-Katalysators basierend darauf, wann der zwischengeschaltete und der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der stromaufwärts befindliche Abgassensor stromaufwärts eines Dreiwege-Katalysators angeordnet ist, der zwischengeschaltete Abgassensor stromabwärts des Dreiwege-Katalysators und stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet sind und der stromabwärts befindliche Abgassensor stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen des Motorbetriebs zum Betreiben mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, und mit dem zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen, unverzüglich nach dem Betreiben des Motors mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Sensor, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen, stattfindet.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Betreiben des Motors mit dem stromaufwärts befindlichen, dem zwischengeschalteten und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen, das Betreiben des Motors mit einer Kraftstoffeinspritzung in den angehaltenen Motor beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Einstellen des Motorbetriebs das Beginnen der Kraftstoffeinspritzung und das Betreiben des Motors mit unterstöchiometrischer Verbrennung beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung mit unterstöchiometrischer Verbrennung, die eine Störung des SCR-Katalysators anzeigt, wenn eine Differenz zwischen dem Umschalten des zwischengeschalteten Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch geringer ist als ein Schwellenwert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Anzeigen keiner Störung, wenn die Differenz zwischen dem Umschalten des zwischengeschalteten Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch und dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch größer ist als der Schwellenwert.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch des zwischengeschalteten Abgassensors aufgrund eines Durchdringens von Reduktionsmitteln aus dem Dreiwege-Katalysator stattfindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Umschalten von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch des stromabwärts befindlichen Abgassensors aufgrund der Freisetzung von Ammoniak aus dem SCR-Katalysator stattfindet.
  10. Verfahren, umfassend: Oxidieren eines SCR-Katalysators und eines Dreiwege-Katalysators, der stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, durch Beenden der gesamten Motorkraftstoffeinspritzung; nach Oxidieren des SCR- und Dreiwege-Katalysators, Verbrennen eines unterstöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors; und Anzeigen einer SCR-Katalysatorstörung basierend auf einer Zeitdifferenz für einen zwischengeschalteten Sauerstoffsensor stromabwärts des Dreiwege-Katalysators und für einen stromabwärts befindlichen Sauerstoffsensor stromabwärts des SCR-Katalysators zum Umschalten von überstöchiometrisch auf unterstöchiometrisch.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, vor dem Oxidieren des SCR- und Dreiwege-Katalysators ferner umfassend das Einleiten eines Wärmeereignisses zum Bewirken, dass NH3 von dem SCR-Katalysator freigesetzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, vor dem Einleiten des Wärmeereignisses ferner umfassend das Herstellen eines Reduktionsmittels in dem Dreiwege-Katalysator durch Betreiben davon mit unterstöchiometrischer Verbrennung, wobei das Reduktionsmittel in dem SCR-Katalysator gespeichert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Störung des SCR-Katalysators angezeigt wird, wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassauerstoffsensors von überstöchiometrisch auf unterstöchiometrisch und dem Umschalten des zwischengeschalteten Sauerstoffsensors von überstöchiometrisch auf unterstöchiometrisch geringer als ein Schwellenwert ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Anzeigen keiner Störung, wenn die Zeitdifferenz zwischen dem Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassauerstoffsensors von überstöchiometrisch auf unterstöchiometrisch und dem Umschalten des zwischengeschalteten Sauerstoffsensors von überstöchiometrisch auf unterstöchiometrisch größer ist als der Schwellenwert.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der stromabwärts befindliche Sauerstoffsensor von überstöchiometrisch auf unterstöchiometrisch umschaltet, wenn ein Schwellenpegel von Reduktionsmittel aus dem SCR-Katalysator freigesetzt wird, und wobei der zwischengeschaltete Sauerstoffsensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschaltet, wenn ein Schwellenpegel von Reduktionsmitteln aus dem Dreiwege-Katalysator freigesetzt wird.
  16. System, umfassend: einen Motor, der mit einem Abgaskanal gekoppelt ist; einen Dreiwege-Katalysator, der in dem Abgaskanal angeordnet ist; einen SCR-Katalysator, der in dem Abgaskanal stromabwärts des Dreiwege-Katalysators angeordnet ist; einen stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der stromaufwärts des Dreiwege-Katalysators angeordnet ist, einen zwischengeschalteten Abgassensor, der stromabwärts des Dreiwege-Katalysators angeordnet ist, und einen stromabwärts befindlichen Abgassensor, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist; und eine Steuerung, die folgende Anweisungen aufweist: Betreiben des Motors mit den stromaufwärts, zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensoren, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen; Einstellen des Motorbetriebs, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch misst, und dem zwischengeschalteten Abgassensor und dem stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen; und Anzeigen einer Störung des SCR-Katalysators basierend darauf, wann der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschaltet.
  17. System nach Anspruch 16, wobei die Steuerung Anweisungen zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung in den Motor aufweist, um mit den stromaufwärts befindlichen, zwischengeschalteten und stromabwärts befindlichen Abgassensoren betrieben zu werden, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen.
  18. System nach Anspruch 16, wobei die Steuerung Anweisungen zum Einstellen des Motorbetriebs durch Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung und Betreiben bei unterstöchiometrischer Verbrennung beinhaltet, um den Motor mit dem stromaufwärts befindlichen Abgassensor, der unterstöchiometrisch anzeigt, und dem zwischengeschalteten Abgassensor und stromabwärts befindlichen Abgassensor zu betreiben, die jeweils überstöchiometrisch anzeigen.
  19. System nach Anspruch 16, wobei die Steuerung Anweisungen zum Anzeigen einer Störung des SCR-Katalysators beinhaltet, wenn eine Zeitmenge von der Einstellung des Motorbetriebs bis zum Umschalten des stromabwärts befindlichen Abgassensors von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch größer ist als ein Schwellenwert.
  20. System nach Anspruch 16, wobei die Steuerung weiter Anweisungen zum Bestimmen einer Reduktionsmittelspeicherkapazität des SCR-Katalysators basierend darauf beinhaltet, wann der stromabwärts befindliche Abgassensor von überstöchiometrisch zu unterstöchiometrisch umschaltet.
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