DE102017006165B4

DE102017006165B4 - Verfahren zur bestimmung einer verschlechterung eines katalysators

Info

Publication number: DE102017006165B4
Application number: DE102017006165.3A
Authority: DE
Inventors: Kosuke MONNA; Taku Okamoto; Noriko Hirata
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP2018003729A; US10428717B2; JP6691447B2; DE102017006165A1; US20180010506A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Grads einer Verschlechterung eines Katalysators, der eine Gaskomponente oxidiert, die in einem Abgas enthalten ist, das von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird, wobei der Katalysator in einem Abgasweg des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, wobei das Verfahren umfasst:a) Bereitstellen eines Bestimmungssensors stromabwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg, wobei der Bestimmungssensor zum Ausgeben einer elektromotorischen Kraft, die einer NO-Umwandlungsrate entspricht, als Bestimmungsausgabe ausgebildet ist; undb) Bestimmen, ob sich der Katalysator über eine akzeptable Grenze hinaus verschlechtert hat, durch Vergleichen der Bestimmungsausgabe mit einem Schwellenwert, der abhängig von einer Temperatur des Katalysators im Vorhinein festgelegt worden ist,wobei die NO-Umwandlungsrate als Verhältnis von Stickstoffmonoxid, das durch den Katalysator oxidiert wird und stromabwärts von dem Katalysator als Stickstoffdioxid abgegeben wird, bezüglich Stickstoffmonoxid, das in dem Abgas enthalten ist, das stromaufwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg zugeführt wird, festgelegt ist,wobei die Bestimmungsausgabe von dem Bestimmungssensor zunimmt, wenn die Konzentration des Stickstoffmonoxids in dem Abgas zunimmt und wenn die Konzentration des Stickstoffdioxids abnimmt, undwobei ein Zirkoniumoxidsensor des Mischpotenzialtyps in dem Bestimmungssensor verwendet wird, wobei der Zirkoniumoxidsensor eine Erfassungselektrode aufweist, die aus einer Pt-Au-Legierung hergestellt ist, die das Blockieren einer katalytischen Aktivität der Erfassungselektrode ermöglicht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Grads einer Verschlechterung eines Katalysators, der eine vorgegebene Gaskomponente, wie z.B. Stickstoffmonoxid, oxidiert.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlich wurde für die bordeigene Diagnose (OBD) eines Abgasreinigungssystems für Fahrzeuge, d.h., die Funktion eines Bestimmens, ob ein Katalysator in dem System normal arbeitet oder nicht, vorwiegend von Kraftfahrzeugherstellern eine große Zahl von Patentanmeldungen eingereicht. Die meisten dieser Patentanmeldungen betreffen Techniken, bei denen ein Abgastemperatursensor, ein Sauerstoffsensor, ein Weitbereichssauerstoffkonzentrationssensor (λ-Sensor), ein NO_x-Sensor oder ein PM (teilchenförmiges Material)-Sensor verwendet wird, und diese sind für Dreiwegekatalysatoren, Oxidationskatalysatoren, NO_x-Speicherkatalysatoren, Katalysatoren zur selektiven Reduktion von NO_x und Dieselpartikelfilter (DPFs) vorgesehen (vgl. z.B. die japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschriften JP 2001 - 263 048 A , JP 2005 - 240 716 A , JP 2012 - 36 860 A , JP 2014 - 62 541 A und JP 2010 - 156 243 A , und das japanische Patent JP 2 876 793 B2 ).
Von diesen sind für die OBDs, die für Dieseloxidationskatalysatoren (DOCs) vorgesehen sind, gegenwärtig verschiedene Techniken unter Verwendung von bestehenden Sensoren, wie z.B. eines Temperatursensors, eines O₂-Sensors, eines X-Sensors, eines NO_x-Sensors und eines pH-Sensors, einzeln oder in einer Kombination bekannt (vgl. z.B. die japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschriften JP 2001 - 263 048 A , JP 2005 - 240 716 A , JP 2012 - 36 860 A , JP 2014 - 62 541 A und JP 2010 - 156 243 A ). Insbesondere sind z.B. Bestimmungstechniken unter Verwendung der Reaktionswärme eines Kohlenwasserstoffs und von Sauerstoff auf einem Katalysator, der Veränderung der Temperatur eines Oxidationskatalysators, der Sauerstoffspeicherkapazität (OSC), des NO/NO₂-Verhältnisses und des NO₂-Anteils in NO_x als Indikatoren bekannt.
Die Techniken, die in den japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschriften JP 2001 - 263 048 A , JP 2005 - 240 716 A , JP 2012 - 36 860 A , JP 2014 - 62 541 A und JP 2010 - 156 243 A offenbart sind, betreffen alle die indirekte Bewertung des Oxidationsvermögens eines Dieseloxidationskatalysators. Dabei gibt es Probleme mit einer schlechten Bestimmungsgenauigkeit. Ferner macht die Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren das System kompliziert, wodurch ein Problem mit erhöhten Kosten verursacht wird.
Beispielsweise ist in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2001 - 263 048 A eine Technik offenbart, welche die Verwendung einer Beziehung umfasst, gemäß der dann, wenn das Vermögen zum Umwandeln (Oxidieren oder Verbrennen) eines unverbrannten Kohlenwasserstoffs in einem Oxidationskatalysator abnimmt, auch die exotherme Energie abnehmen wird. Im Wesentlichen wird eine Temperaturdifferenz ΔT gemessen, die bei der Kraftstoffeinspritzung in Abgastemperatursensoren auftritt, die vor und hinter (stromaufwärts und stromabwärts) einem Oxidationskatalysator in einem Abgasweg auftritt, und der Grad der Verschlechterung des Vermögens des Umwandelns (Oxidierens oder Verbrennens) eines unverbrannten Kohlenwasserstoffs in dem Oxidationskatalysator wird indirekt aus einem Messwert bestimmt.
In diesem Verfahren kann jedoch eine Fehlerursache aufgrund von Veränderungen bei der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit eines Abgases übermäßig groß sein, wenn die Gassensoren in der Praxis verwendet werden, und der Kraftstoffverbrauch kann sich zwangsläufig verschlechtern, da ein großes Ausmaß einer Kraftstoffeinspritzung zum Beschleunigen der Wärmeerzeugung erforderlich ist.
In der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2005 - 240 716 A ist eine Technik offenbart, welche die Nutzung der Tatsache umfasst, dass sich dann, wenn das Vermögen des Umwandelns eines unverbrannten Kohlenwasserstoffs in einem Oxidationskatalysator abnimmt, die Menge des während der Verbrennung mit Sauerstoff verbrauchten Sauerstoffs verändert. Im Wesentlichen wird auf der Basis einer Differenz Δλ zwischen Ausgabewerten λF und XR von zwei Weitbereichssauerstoffkonzentrationssensoren (λ-Sensoren), die vor und hinter einem Oxidationskatalysator in einem Abgasweg angeordnet sind, oder einer Differenz zwischen Ausgabewerten (Werten der elektromotorischen Kraft) von zwei Sauerstoffsensoren, die Menge von Sauerstoff, der in einem Oxidationskatalysator verbraucht wird, gemessen, und der Grad der Verschlechterung des Vermögens zum Umwandeln eines unverbrannten Kohlenwasserstoffs auf dem Oxidationskatalysator wird indirekt aus einer Veränderung des Messwerts bestimmt.
Die Konzentration von Sauerstoff in einem Dieselabgas, bei dem es sich um eine O₂-Überschussatmosphäre handelt, beträgt jedoch etwa 10 % (= 100000 ppm), wohingegen die Menge (Konzentration) von Kohlenwasserstoff, der durch einen Oxidationskatalysator umgewandelt (oxidiert oder verbrannt) wird, normalerweise in der Größenordnung von mehreren Hundert ppm liegt, und die Menge (Konzentration) von Sauerstoff, der verbraucht wird, wenn eine solche Spurenmenge Kohlenwasserstoff verbrannt wird, nicht mehr als mehrere Hundert ppm beträgt. Dies bedeutet, dass die Bestimmung der Verschlechterung in einem Oxidationskatalysator mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder Sauerstoffsensor eine genaue Berechnung von Δλ oder eine Differenz bei der elektromotorischen Kraft erfordert, die einer Veränderung der Menge von verbrauchtem Sauerstoff in einer ppm-Größenordnung entspricht, jedoch können die Luft-Kraftstoff-Sensoren und Sauerstoffsensoren ursprünglich keine solche Genauigkeit bei der Messung erreichen.
Selbst wenn ein unverbrannter Kohlenwasserstoff mit einer Konzentration von mehreren Tausend bis mehreren Zehntausend ppm durch eine absichtliche Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, weisen die Sensoren, die vor und hinter einem Oxidationskatalysator angeordnet sind, im Prinzip keine Differenz bei der Ausgabe auf.
In der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2012 - 36 860 A ist eine Technik zum Bestimmen des Grads der Verschlechterung in einem Oxidationskatalysator, der NO zu NO₂ oxidiert, unter Verwendung eines NO₂-Werts offenbart, der auf der Basis eines Verhältnisses von NO_x-Werten erhalten wird, die stromaufwärts und stromabwärts von dem Oxidationskatalysator in einem Abgasweg gemessen werden. Insbesondere sind die Techniken, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2012-036860 offenbart sind, breit in zwei Techniken unterteilt, nämlich in eine Technik, bei welcher der stromaufwärtige NO_x-Wert auf der Basis eines vorgegebenen Kennfelds erhalten wird, und eine Technik, bei welcher der stromaufwärtige NO_x-Wert durch einen NO_x-Sensor erhalten wird. Bei beiden Techniken wird der stromabwärtige NO_x-Wert durch den NO_x-Sensor gemessen.
Bei beiden Techniken besteht jedoch ein Problem bezüglich einer geringen Bestimmungsgenauigkeit, da der Grad der Verschlechterung des Oxidationskatalysators auf der Basis eines Verhältnisses der zwei NO_x-Werte bestimmt wird. Insbesondere bei der erstgenannten Technik ist es denkbar, dass die Genauigkeit der Abschätzung abhängig von den Nutzungsbedingungen beträchtlich verschlechtert wird, da ein abgeschätzter Wert als NO_x-Wert für das Abgas unmittelbar nach der Abgabe durch einen Motor verwendet wird, oder Faktoren, mit Ausnahme der Drehzahl und einer Motorlast, bei der Festlegung eines solchen abgeschätzten Werts nicht berücksichtigt werden.
In der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2014 - 62 541 A ist eine Technik offenbart, in der ein NO₂-Verhältnis (NO₂-Konzentration/NO-Konzentration) unter Verwendung eines Mehrfachgassensors erhalten wird, der sowohl einen NO_x-Erfassungsteil als auch einen NO₂-Erfassungsteil umfasst, und der Grad der Verschlechterung in einem Oxidationskatalysator wird auf der Basis des NO₂-Verhältnisses bestimmt.
Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass ein solcher Mehrfachgassensor aufgrund des Einbeziehens einer Mehrzahl von Erfassungselektroden eine komplizierte Struktur aufweist und daher teuer ist.
In der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2010 - 156 243 A ist eine Technik zum Bestimmen eines NO₂-Verhältnisses in NO_x auf der Basis einer NO₂-Konzentration in dem Abgas, die durch einen NO_x-Sensor gemessen wird, und des pH-Werts einer Kondensatflüssigkeit, die durch Kondensieren des Abgases erhalten wird, und zur Bestimmung einer Verschlechterung eines Katalysators auf der Basis des NO₂-Verhältnisses offenbart. Da jedoch diese Technik eine Kondensationsvorrichtung zum Erhalten der Kondensatflüssigkeit und einen pH-Sensor neben dem NO_x-Sensor erfordert, wird das Gesamtsystem kompliziert, was ein Problem mit hohen Kosten verursacht.
DE 10 2008 036 733 A1 beschreibt ein Verfahren zur Diagnose einer Abgasreinigungsvorrichtung. DE 10 2013 217 004 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur an Bord erfolgten Überwachung des Leistungsvermögens eines Oxidationskatalysators.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Grads einer Verschlechterung eines Katalysators, der eine vorgegebene Gaskomponente, wie z.B. Stickstoffmonoxid, oxidiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zur Bestimmung des Grads einer Verschlechterung eines Katalysators, der eine vorgegebene Gaskomponente oxidiert, die in einem Abgas enthalten ist, das von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird, wobei der Katalysator in einem Abgasweg des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist: a) Bereitstellen eines Bestimmungssensors stromabwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg, wobei der Bestimmungssensor zum Ausgeben einer elektromotorischen Kraft, die einer NO-Umwandlungsrate entspricht, als Bestimmungsausgabe ausgebildet ist; und b) Bestimmen, ob sich der Katalysator über eine akzeptable Grenze hinaus verschlechtert hat, durch Vergleichen der Bestimmungsausgabe mit einem Schwellenwert, der abhängig von einer Temperatur des Katalysators im Vorhinein festgelegt worden ist, wobei die NO-Umwandlungsrate als Verhältnis von Stickstoffmonoxid, das durch den Katalysator oxidiert wird und stromabwärts von dem Katalysator als Stickstoffdioxid abgegeben wird, bezüglich Stickstoffmonoxid, das in dem Abgas enthalten ist, das stromaufwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg zugeführt wird, festgelegt ist, wobei die Bestimmungsausgabe von dem Bestimmungssensor zunimmt, wenn die Konzentration des Stickstoffmonoxids in dem Abgas zunimmt und wenn die Konzentration des Stickstoffdioxids abnimmt, und wobei ein Zirkoniumoxidsensor des Mischpotenzialtyps in dem Bestimmungssensor verwendet wird, wobei der Zirkoniumoxidsensor eine Erfassungselektrode aufweist, die aus einer Pt-Au-Legierung hergestellt ist, die das Blockieren einer katalytischen Aktivität der Erfassungselektrode ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf der Basis einer Bestimmungsausgabe von einem Bestimmungssensor in Echtzeit bestimmt werden, ob sich der Oxidationskatalysator verschlechtert hat.
Erfindungsgemäß nimmt die Bestimmungsausgabe von dem Bestimmungssensor zu, wenn die Konzentration des Stickstoffmonoxids in dem Abgas zunimmt und wenn die Konzentration des Stickstoffdioxids abnimmt.
Demgemäß kann, ob sich der Oxidationskatalysator verschlechtert hat, auf der Basis einer Bestimmungsausgabe von einem Bestimmungssensor in Echtzeit und mit einer hervorragenden Genauigkeit bestimmt werden.
Folglich ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zum Bestimmen, ob sich der Oxidationskatalysator verschlechtert hat, auf der Basis eines Ausgabewerts von einem Bestimmungssensor mit einer hohen Genauigkeit.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Figurenliste

1 zeigt schematisch den Aufbau eines Dieselmotorsystems 1000, das ein Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 umfasst;
2A und 2B sind schematische Schnittansichten eines Beispielaufbaus eines Bestimmungssensors 100;
3A bis 3C zeigen beispielhaft die Situation des Voranschreitens einer Verschlechterung in einem Oxidationskatalysator 600;
4A und 4B zeigen beispielhaft die Abhängigkeit einer Bestimmungssensorausgabe von dem Bestimmungssensor 100 von den NO- und NO₂-Konzentrationen;
5 zeigt beispielhaft eine Beziehung zwischen einer NO-Umwandlungsrate und der Bestimmungssensorausgabe;
6 zeigt beispielhaft ein Schwellenkennfeld, das eine Beziehung zwischen einer Temperatur des Oxidationskatalysators 600 und der Bestimmungssensorausgabe angibt; und
7 zeigt ein Beispielverfahren für eine Verschlechterungsbestimmung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Überblick über das System
Die 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Dieselmotorsystems (nachstehend auch lediglich als Motorsystem bezeichnet) 1000, das ein Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 umfasst, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 umfasst vorwiegend einen Zirkoniumoxidsensor zum Bestimmen der Verschlechterung eines Katalysators (nachstehend auch einfach als Bestimmungssensor bezeichnet) 100 und eine elektronische Steuereinrichtung 200, bei der es sich um eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des gesamten Motorsystems 1000 handelt.
Das Motorsystem 1000 umfasst zusätzlich zu dem Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 vorwiegend einen Motorhauptkörper 300, bei dem es sich um einen Dieselmotor eines Verbrennungsmotortyps handelt, eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzventilen 301, die einen Kraftstoff in den Motorhauptkörper 300 einspritzen, einen Kraftstoffeinspritzanweisungsteil 400 zum Anweisen der Kraftstoffeinspritzventile 301, einen Kraftstoff einzuspritzen, eine Abgasleitung 500, die einen Abgasweg bildet, der ein Abgas (Motorabgas) G, das in dem Motorhauptkörper 300 erzeugt worden ist, nach außen abgibt, und einen Oxidationskatalysator 600, wie z.B. Platin oder Palladium, der an einem Punkt etwa in der Mitte der Abgasleitung 500 bereitgestellt ist und eine vorgegebene Gaskomponente (z.B. Stickstoffmonoxid (NO)) in dem Abgas G oxidiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird in einer relativen Bedeutung die Position näher an dem Motorhauptkörper 300, bei der es sich um eine Seite der Abgasleitung 500 handelt, als eine stromaufwärtige Seite bezeichnet, und die Position näher an einer Abgasöffnung 510, die gegenüber dem Motorhauptkörper 300 vorliegt, wird als stromabwärtige Seite bezeichnet. Ferner kann das Motorsystem 1000 eine oder eine Mehrzahl von Reinigungsvorrichtung(en) 700 an einem Punkt etwa in der Mitte der Abgasleitung 500 zusätzlich zu dem Oxidationskatalysator 600 umfassen.
Das Motorsystem 1000 ist typischerweise in einem Fahrzeug montiert und in einem solchen Fall ist der Kraftstoffeinspritzanweisungsteil 400 ein Gaspedal.
In dem Motorsystem 1000 gibt die elektronische Steuereinrichtung 200 ein Kraftstoffeinspritzanweisungssignal sg1 an die Kraftstoffeinspritzventile 301 ab. Das Kraftstoffeinspritzanweisungssignal sg1 wird üblicherweise als Reaktion auf ein Kraftstoffeinspritzanfragesignal sg2 zum Anfordern eines Einspritzens einer vorgegebene Menge eines Kraftstoffs ausgegeben, das während des Betriebs (Laufens) des Motorsystems 1000 von dem Kraftstoffeinspritzanweisungsteil 400 zu der elektronischen Steuereinrichtung 200 bereitgestellt wird (z.B. wird ein Gaspedal gedrückt, so dass eine optimale Kraftstoffeinspritzung, die eine große Zahl von Parametern, wie z.B. die Position eines Gaspedals, die Menge des angesaugten Sauerstoffs, die Motordrehzahl und das Drehmoment, wiedergibt, abgefragt wird). Zusätzlich dazu kann das Kraftstoffeinspritzanweisungssignal sg1 für das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 zum Arbeiten ausgegeben werden.
Ein Überwachungssignal sg3 zum Überwachen von verschiedenen Situationen innerhalb des Motorhauptkörpers 300 wird von dem Motorhauptkörper 300 zu der elektronischen Steuereinrichtung 200 bereitgestellt.
In dem Motorsystem 1000 ist das Abgas G, das von dem Motorhauptkörper 300 abgegeben wird, der ein Dieselmotor ist, ein Gas in einer Sauerstoff (O₂)-Überschussatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von etwa 10 % und umfasst zusätzlich dazu z.B. Kohlendioxid (CO₂), Ruß (Graphit), NO_x (Stickstoffoxid, vorwiegend NO) und Kohlenwasserstoff (HC), wobei NO mit Ausnahme von CO₂ und O₂ in der größten Menge enthalten ist. Ferner liegt das Verhältnis von HC zu NO_x abhängig von der Temperatur etwa im Bereich von HC:NO_x = 1:1,8 (etwa unter 200 °C) bis 1:10 (etwa unter 400 °C). NO_x kann abhängig von dem Betriebszustand des Motorsystems 1000 in einem größeren Verhältnis als in diesen Fällen vorliegen. In der Beschreibung wird Kohlenmonoxid (CO) als eine Art von HC behandelt, und zwar zusätzlich zu typischen Kohlenwasserstoffgasen (Gase, die bezüglich ihrer chemischen Formel als Kohlenwasserstoffe klassifiziert werden), wie z.B. C₂H₄, C₃H₆ und n-C8.
Das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 soll den Grad einer Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 bestimmen (insbesondere den Grad einer Verschlechterung des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators 600). Der Oxidationskatalysator 600 ist zum Oxidieren einer zu verarbeiteten Gaskomponente (z.B. NO und HC) bereitgestellt, die eine vorgegebene Gaskomponente in dem Abgas G ist, das von der stromaufwärtigen Seite geströmt ist, um zu verhindern, dass die zu verarbeitende Gaskomponente am Ende der Abgasleitung 500 aus der Abgasöffnung 510 ausströmt, jedoch verschlechtert sich dessen Oxidationsvermögen im Zeitverlauf. Das Auftreten einer solchen Verschlechterung ist nicht bevorzugt, da es die Menge der zu verarbeitenden Gaskomponente, die nicht durch den Oxidationskatalysator 600 eingefangen wird, sondern stromabwärts strömt, erhöht.
Das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt den Grad einer Verschlechterung des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators 600 auf der Basis des Oxidationsgrads von NO durch den Oxidationskatalysator 600, wobei auf NO geachtet wird, das eine der zu verarbeitenden Gaskomponenten ist und in dem Abgas G ein höheres Häufigkeitsverhältnis aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Verhältnis von NO, das durch den Oxidationskatalysator 600 oxidiert wird und stromabwärts als Stickstoffdioxid (NO₂) abgegeben wird, bezogen auf NO, das in dem Abgas G enthalten ist und stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator 600 zugeführt wird, als NO-Umwandlungsrate bezeichnet. Die NO-Umwandlungsrate kann als Verhältnis einer Differenz zwischen einer NO-Konzentration (N1) in dem Abgas G, das stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator 600 vorliegt, und einer NO-Konzentration (N2) in dem Abgas G, das stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 600 vorliegt, bezogen auf die NO-Konzentration (N1) erhalten werden. Folglich gilt die folgende Gleichung: $NO - Umwandlungsrate (%) = 100 \times (N 1 - N 2) / N 1.$
Eine Verschlechterung des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators 600 steht auch für eine Verminderung der NO-Umwandlungsrate.
Bei der Bestimmung der Verschlechterung wird ein Bestimmungssensor 100 verwendet, der eine Ausgabe bereitstellt, die einem Häufigkeitsverhältnis von NO zu NO₂ entspricht, das durch Oxidieren von NO erhalten wird. Der Bestimmungssensor 100 ist stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 600 in der Abgasleitung 500 angeordnet, wobei ein Ende davon in die Abgasleitung 500 eingesetzt ist.
Die Ausgabe von dem Bestimmungssensor 100 wird der elektronischen Steuereinrichtung 200 als Bestimmungserfassungssignal sg11 zugeführt. In dem Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 ist die elektronische Steuereinrichtung 200 zum Bestimmen ausgebildet, ob sich der Oxidationskatalysator 600 verschlechtert hat oder nicht, und zwar auf der Basis des Bestimmungserfassungssignals sg11, das von dem Bestimmungssensor 100 ausgegeben wird. Ein Beispielaufbau des Bestimmungssensors 100 und Details der Bestimmung der Verschlechterung werden später beschrieben.
Alternativ kann das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 einen Temperatursensor 110 umfassen, der stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator 600 angeordnet ist und eine Temperatur (Abgastemperatur) des Abgases G in dem relevanten Abschnitt erfasst. Der Temperatursensor 110 kann ein herkömmlich bekannter Sensor sein, wie z.B. ein Sensor, der zum Messen der Abgastemperatur in einem gewöhnlichen Motorsystem verwendet wird. Der Temperatursensor 110 ist entsprechend wie der Bestimmungssensor 100 auch so angeordnet, dass eines seiner Enden in die Abgasleitung 500 eingesetzt ist. Der Temperatursensor 110, der für eine Verwendung vorgesehen ist, die von der Bestimmung der Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 verschieden ist, kann für diese Bestimmung der Verschlechterung verwendet werden.
Wenn das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 den Temperatursensor 110 umfasst, erhält die elektronische Steuereinrichtung 200 ein Abgastemperaturerfassungssignal sg12, das von dem Temperatursensor 110 ausgegeben wird, zum Feststellen einer Abgastemperatur. Eine solche Abgastemperatur wird zu diesem Zeitpunkt als Temperatur des Oxidationskatalysators 600 angesehen.
Die elektronische Steuereinrichtung 200 umfasst einen Speicher (nicht gezeigt), wie z.B. einen Speicher oder ein Festplattenlaufwerk (HDD), und der Speicher speichert ein Programm zum Steuern der Vorgänge des Motorsystems 1000 und des Oxidationskatalysatorbestimmungssystems DS1 und speichert auch eine Schwelleninformation, die zum Bestimmen des Grads einer Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 verwendet wird, wie es nachstehend beschrieben wird.
Beispielaufbau eines Bestimmungssensors
Die 2A und 2B sind schematische Schnittansichten eines Beispielaufbaus des Bestimmungssensors 100, der in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Die 2A ist eine vertikale Schnittansicht eines Sensorelements 101, bei dem es sich um eine Hauptkomponente des Bestimmungssensors 100 handelt, entlang der Längsrichtung des Sensorelements 101. Die 2B ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Sensorelements 101 senkrecht zu der Längsrichtung des Sensorelements 101 an einer Position A-A' von 2A umfasst.
Der Bestimmungssensor 100, der in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, wird allgemein als Gassensor des Mischpotenzialtyps bezeichnet. Allgemein bestimmt der Bestimmungssensor 100 eine Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas unter Verwendung einer Potenzialdifferenz, die zwischen einer Erfassungselektrode 10, die auf der Oberfläche des Sensorelements 101 bereitgestellt ist, das vorwiegend aus einer Zirkoniumoxid (ZrO₂)-Keramik hergestellt ist, bei der es sich um einen Sauerstoffionen-leitenden Festelektrolyten handelt, und einer Referenzelektrode 20, die innerhalb des Sensorelements 101 bereitgestellt ist, auftritt, und zwar aufgrund einer Differenz bei der Konzentration der Gaskomponente zwischen Abschnitten in der Nähe der Elektroden auf der Basis des Prinzips des Mischpotenzials.
Das Sensorelement 101 umfasst vorwiegend eine Referenzgaseinführungsschicht 30, einen Referenzgaseinführungsraum 40 und eine Oberflächenschutzschicht 50 zusätzlich zu der Erfassungselektrode 10 und der Bezugselektrode 20, die vorstehend beschrieben worden sind.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das Sensorelement 101 eine Struktur auf, in der sechs Schichten, nämlich eine erste Festelektrolytschicht 1, eine zweite Festelektrolytschicht 2, eine dritte Festelektrolytschicht 3, eine vierte Festelektrolytschicht 4, eine fünfte Festelektrolytschicht 5 und eine sechste Festelektrolytschicht 6, die jeweils aus einem Sauerstoffionen-leitenden Festelektrolyten ausgebildet sind, in der genannten Reihenfolge von der Unterseite der 2A und 2B her laminiert sind. Das Sensorelement 101 umfasst zusätzlich weitere Komponenten vorwiegend zwischen diesen Schichten oder auf einer Außenoberfläche des Elements. Die Festelektrolyten, welche diese sechs Schichten bilden, sind vollständig luftdicht. Ein solches Sensorelement 101 wird z.B. durch Laminieren von Keramikgrünlagen, die den einzelnen Schichten entsprechen, die einem vorgegebenen Verfahren und einem Drucken eines Schaltkreises unterzogen worden sind, und ferner durch Integrieren der laminierten Schichten durch Brennen hergestellt.
In der folgenden Beschreibung wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit die Oberfläche, die als obere Oberfläche der sechsten Festelektrolytschicht 6 in den 2A und 2B angeordnet ist, als vordere Oberfläche Sa des Sensorelements 101 bezeichnet, und die Oberfläche, die als die untere Oberfläche der ersten Festelektrolytschicht 1 in den 2A und 2B angeordnet ist, wird als hintere Oberfläche Sb des Sensorelements 101 bezeichnet. Bei der Bestimmung der Konzentration eines unverbrannten Kohlenwasserstoffgases in einem Messgas mit dem Bestimmungssensor 100 ist ein vorgegebener Bereich, der an einem distalen Ende E1 beginnt, wobei es sich um ein Ende des Sensorelements 101 handelt, das mindestens die Erfassungselektrode 10 umfasst, in einer Messgasatmosphäre angeordnet, und der andere Abschnitt, der ein Basisende E2 gegenüber dem distalen Ende E1 umfasst, ist so angeordnet, dass er nicht mit der Messgasatmosphäre in Kontakt ist.
Die Erfassungselektrode 10 ist eine Elektrode zum Erfassen eines Messgases. Die Erfassungselektrode 10 ist als poröse Cermetelektrode ausgebildet, die aus Pt, das einen vorgegebenen Anteil von Au enhält, nämlich eine Pt-Au-Legierung, und Zirkoniumoxid hergestellt ist. Die Erfassungselektrode 10 ist in der Draufsicht an einer Position näher an dem distalen Ende E1, das ein Ende in der Längsrichtung des Sensorelements 101 auf der vorderen Oberfläche Sa ist, in einer im Wesentlichen rechteckigen Form bereitgestellt.
Die katalytische Aktivität der Erfassungselektrode 10 bezüglich NO und NO₂ wird durch Festlegen der Zusammensetzung der Pt-Au-Legierung, bei der es sich um deren Aufbaumaterial handelt, blockiert. D.h., die Zersetzungsreaktion von NO und NO₂ wird in der Erfassungselektrode 10 verhindert oder vermindert. In dem Bestimmungssensor 100 variiert demgemäß das Potenzial der Erfassungselektrode 10 gemäß den NO- und NO₂-Konzentrationen in dem Messgas.
Die katalytische Aktivität der Erfassungselektrode 10 wird dadurch blockiert, dass Gold (Au) als leitfähige Komponente (Edelmetallkomponente) der Erfassungselektrode 10 zusätzlich zu Platin (Pt), das eine Hauptkomponente ist, enthalten ist. Insbesondere ist die Erfassungselektrode 10 so ausgebildet, dass das Verhältnis von Au (Au-Häufigkeitsverhältnis) in der Erfassungselektrode 10 0,3 oder mehr beträgt. In dieser Beschreibung steht das Au-Häufigkeitsverhältnis für ein Flächenverhältnis des Abschnitts, der mit Au bedeckt ist, zu dem Abschnitt, bei dem Pt in der Oberfläche des Edelmetallteilchens der Erfassungselektrode 10 freiliegt. Das Au-Häufigkeitsverhältnis beträgt 1, wenn die Fläche des Abschnitts, bei dem Pt freiliegt, gleich der Fläche des Abschnitts ist, der mit Au bedeckt ist. In dieser Beschreibung wird das Au-Häufigkeitsverhältnis aus einer Peakintensität eines Peaks berechnet, der für Au und Pt erfasst worden ist und der mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) durch ein relatives Empfindlichkeitskoeffizientenverfahren erhalten wird.
Wenn das Au-Häufigkeitsverhältnis 0,3 oder mehr beträgt, wird Au in der Erfassungselektrode 10 in der Oberfläche des Edelmetallteilchens der Erfassungselektrode 10 angereichert. Insbesondere wird eine Au-reiche Pt-Au-Legierung in der Nähe der Oberfläche eines Pt-reichen Pt-Au-Legierungsteilchens gebildet. Wenn ein solcher Zustand erreicht wird, wird die katalytische Aktivität in der Erfassungselektrode 10 vorzugsweise blockiert und die Abhängigkeit (Empfindlichkeit) des Potenzials der Erfassungselektrode 10 bezüglich der NO- und NO₂-Konzentrationen wird verstärkt.
Es reicht aus, dass das Volumenverhältnis zwischen einer Edelmetallkomponente und Zirkoniumoxid der Erfassungselektrode 10 etwa von 5:5 bis 8:2 beträgt.
Um zu bewirken, dass der Bestimmungssensor 100 dessen Funktion bevorzugt ausübt, beträgt die Porosität der Erfassungselektrode 10 vorzugsweise 10 % oder mehr und 30 % oder weniger und die Dicke der Erfassungselektrode 10 beträgt vorzugsweise 5 µm oder mehr. Insbesondere beträgt die Porosität mehr bevorzugt 15 % oder mehr und 25 % oder weniger und die Dicke beträgt mehr bevorzugt 25 µm oder mehr und 45 µm oder weniger.
Die ebene Größe der Erfassungselektrode 10 kann in einer geeigneten Weise festgelegt werden und es reicht aus, dass z.B. die Länge in der Längsrichtung des Sensorelements etwa 0,2 mm bis 10 mm beträgt und die Länge senkrecht zu der Längsrichtung etwa 1 mm bis 5 mm beträgt.
Die Referenzelektrode 20 ist eine Elektrode mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form in der Draufsicht, die innerhalb des Sensorelements 101 bereitgestellt ist und als Referenz bei der Bestimmung der Konzentration des Messgases dient. Die Referenzelektrode 20 ist als poröse Cermetelektrode aus Pt und Zirkoniumoxid bereitgestellt.
Es reicht aus, dass die Referenzelektrode 20 eine Porosität von 10 % oder mehr und 30 % oder weniger und eine Dicke von 5 µm oder mehr und 15 µm oder weniger aufweist. Die ebene Größe der Referenzelektrode 20 kann kleiner sein als diejenige der Erfassungselektrode 10, wie es in den 2A und 2B gezeigt ist, oder sie kann mit derjenigen der Erfassungselektrode 10 identisch sein.
Die Referenzgaseinführungsschicht 30 ist eine Schicht, die aus porösem Aluminiumoxid hergestellt ist, und die so innerhalb des Sensorelements 101 bereitgestellt ist, dass sie die Referenzelektrode 20 bedeckt. Der Referenzgaseinführungsraum 40 ist ein innerer Raum, der auf dem Basisende E2 des Sensorelements 101 bereitgestellt ist. Luft (Sauerstoff), die als Referenzgas dient, wird von außen in den Referenzgaseinführungsraum 40 eingeführt.
Der Referenzgaseinführungsraum 40 und die Referenzgaseinführungsschicht 30 stehen miteinander in Verbindung und demgemäß ist bei der Verwendung des Bestimmungssensors 100 die Umgebung der Referenzelektrode 20 durch den Referenzgaseinführungsraum 40 und die Referenzgaseinführungsschicht 30 immer mit Luft (Sauerstoff) gefüllt. Während der Verwendung des Bestimmungssensors 100 weist die Referenzelektrode 20 folglich immer ein konstantes Potenzial auf.
Der Referenzgaseinführungsraum 40 und die Referenzgaseinführungsschicht 30 sind so bereitgestellt, dass sie aufgrund ihrer umgebenden Festelektrolyten nicht mit einem Messgas in Kontakt kommen. Dies verhindert selbst dann, wenn die Erfassungselektrode 10 dem Messgas ausgesetzt ist, dass die Referenzelektrode 20 mit dem Messgas in Kontakt kommt.
In dem Fall, der in der 2A gezeigt ist, ist der Referenzgaseinführungsraum 40 so bereitgestellt, dass ein Teil der fünften Festelektrolytschicht 5 mit dem Äußeren des Basisendes E2 des Sensorelements 101 in Kontakt ist. Die Referenzgaseinführungsschicht 30 ist so bereitgestellt, dass sie sich in der Längsrichtung des Sensorelements 101 zwischen der fünften Festelektrolytschicht 5 und der sechsten Festelektrolytschicht 6 erstreckt. Die Referenzelektrode 20 ist unter Bezugnahme auf die 2A und 2B unterhalb des Schwerpunkts der Erfassungselektrode 10 bereitgestellt.
Die Oberflächenschutzschicht 50 ist eine poröse Schicht, die aus Aluminiumoxid hergestellt ist, und die so bereitgestellt ist, dass sie mindestens die Erfassungselektrode 10 auf der vorderen Oberfläche Sa des Sensorelements 101 bedeckt. Die Oberflächenschutzschicht 50 ist als eine Elektrodenschutzschicht bereitgestellt, welche die Verschlechterung der Erfassungselektrode 10 aufgrund eines kontinuierlichen Aussetzens gegenüber einem Messgas während des Gebrauchs des Bestimmungssensors 100 verhindert oder vermindert. In dem Fall, der in der 2A gezeigt ist, ist die Oberflächenschutzschicht 50 so bereitgestellt, dass sie nicht nur die Erfassungselektrode 10 bedeckt, sondern auch im Wesentlichen die gesamte vordere Oberfläche Sa des Sensorelements 101 mit Ausnahme eines vorgegebenen Bereichs, der an dem distalen Ende E1 beginnt.
Wie es in der 2B gezeigt ist, ist der Bestimmungssensor 100 mit einem Potentiometer 60 ausgestattet, das eine Potenzialdifferenz zwischen der Erfassungselektrode 10 und der Referenzelektrode 20 messen kann. Obwohl die 2B einfach eine Verdrahtung zwischen dem Potentiometer 60 und jeder der Erfassungselektrode 10 und der Referenzelektrode 20 zeigt, sind in dem in der Praxis verwendeten Sensorelement 101 Verbindungsanschlüsse (nicht gezeigt) entsprechend den jeweiligen Elektroden auf der vorderen Oberfläche Sa oder der hinteren Oberfläche Sb auf der Seite des Basisendes E2 bereitgestellt, und Verdrahtungsstrukturen (nicht gezeigt), welche die jeweiligen Elektroden und ihre entsprechenden Verbindungsanschlüsse verbinden, sind auf der vorderen Oberfläche Sa und innerhalb des Elements ausgebildet. Die Erfassungselektrode 10 und die Bezugselektrode 20 sind durch die Verdrahtungsstrukturen und die Verbindungsanschlüsse elektrisch mit dem Potentiometer 60 verbunden.
Das Sensorelement 101 umfasst ferner einen Heizeinrichtungsteil 70, der eine Temperatursteuerung des Erwärmens des Sensorelements 101 durchführt und die Temperatur des Sensorelements 101 aufrechterhält, so dass die Sauerstoffionenleitfähigkeit der Festelektrolyten erhöht wird. Der Heizeinrichtungsteil 70 umfasst eine Heizeinrichtungselektrode 71, eine Heizeinrichtung 72, ein Durchgangsloch 73, eine Heizeinrichtungsisolierschicht 74 und ein Druckverteilungsloch 75.
Die Heizeinrichtungselektrode 71 ist eine Elektrode, die so ausgebildet ist, dass sie mit der hinteren Oberfläche Sb des Sensorelements 101 in Kontakt ist (in den 2A und 2B die untere Oberfläche der ersten Festelektrolytschicht 1). Der Heizeinrichtungsteil 70 kann durch die Heizeinrichtungselektrode 71, die mit einer externen Stromversorgung (nicht gezeigt) verbunden ist, extern mit Strom versorgt werden.
Die Heizeinrichtung 72 ist ein elektrischer Widerstand, der innerhalb des Sensorelements 101 bereitgestellt ist. Die Heizeinrichtung 72 ist durch das Durchgangsloch 73 mit der Heizeinrichtungselektrode 71 verbunden und erzeugt dadurch Wärme, dass sie extern mittels der Heizeinrichtungselektrode 71 mit Strom versorgt wird, so dass die Festelektrolyte, die das Sensorelement 101 bilden, erwärmt werden und deren Temperaturen aufrechterhalten werden.
In dem Fall, der in den 2A und 2B gezeigt ist, ist die Heizeinrichtung 72 eingebettet, während sie derart vertikal sandwichartig zwischen der zweiten Festelektrolytschicht 2 und der dritten Festelektrolytschicht 3 angeordnet ist, dass sie sich von dem Basisende E2 zu der Position unterhalb der Erfassungselektrode 10 in der Nähe des distalen Endes E1 erstreckt. Dies ermöglicht die Einstellung des gesamten Sensorelements 101 auf eine Temperatur, bei der die Festelektrolyte aktiviert werden.
Die Heizeinrichtungsisolierschicht 74 ist eine Isolierschicht, die aus einem Isolator, wie z.B. Aluminiumoxid, auf der oberen und unteren Oberfläche der Heizeinrichtung 72 ausgebildet ist. Die Heizeinrichtungsisolierschicht 74 ist für eine elektrische Isolierung zwischen der zweiten Festelektrolytschicht 2 und der Heizeinrichtung 72 und für eine elektrische Isolierung zwischen der dritten Festelektrolytschicht 3 und der Heizeinrichtung 72 ausgebildet.
Das Druckverteilungsloch 75 ist ein Teil, der zum Durchdringen der dritten Festelektrolytschicht 3 und der vierten Festelektrolytschicht 4 und so bereitgestellt ist, dass er mit dem Referenzgaseinführungsraum 40 in Verbindung steht, und ist so ausgebildet, dass ein Innendruckanstieg, der mit einem Temperaturanstieg in der Heizeinrichtungsisolierschicht 74 einhergeht, vermindert wird.
Bei der Bestimmung des Grads einer Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 unter Verwendung des Bestimmungssensors 100, der den vorstehend genannten Aufbau aufweist, wird Luft (Sauerstoff) dem Referenzgaseinführungsraum 40 zugeführt, wobei das Sensorelement 101 nur in einem vorgegebenen Bereich vorliegt, der an dem distalen Ende E1 beginnt und mindestens die Erfassungselektrode 10 umfasst, die in der Abgasleitung 500 des Motorsystems 1000 angeordnet ist, und wobei das Sensorelement 101 auf dem Basisende E2 von dem Raum entfernt ist. Die Heizeinrichtung 72 erwärmt das Sensorelement 101 auf eine geeignete Temperatur von 300 °C bis 800 °C, vorzugsweise von 400 °C bis 700 °C und mehr bevorzugt von 400 °C bis 600 °C.
In einem solchen Zustand tritt eine Potenzialdifferenz (elektromotorische Kraft (EMK)) zwischen der Erfassungselektrode 10, die dem Messgas (Abgas G) ausgesetzt ist, und der Referenzelektrode 20, die der Luft ausgesetzt ist, auf. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Differenz des Potenzials, das durch das Potentiometer 60 zwischen der Erfassungselektrode 10 und der Referenzelektrode 20 gemessen wird, als Bestimmungserfassungssignal sg11 ausgegeben. Die Potenzialdifferenz kann als Bestimmungssensorausgabe bezeichnet werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist das Potenzial der Erfassungselektrode 10, während das Potenzial der Referenzelektrode 20, die in der Luft angeordnet ist (wobei die Konzentration von Sauerstoff konstant gehalten wird), konstant gehalten wird, eine Abhängigkeit von den jeweiligen Konzentrationen von NO und NO₂ in dem Messgas (Abgas G) auf. Demgemäß variiert die Bestimmungssensorausgabe gemäß den Konzentrationen von NO und NO₂. Wenn ein Messgas sowohl NO als auch NO₂ enthält, entspricht die Bestimmungssensorausgabe dem Häufigkeitsverhältnis von NO zu NO₂. Das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem D1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 unter Verwendung der Abhängigkeit der Bestimmungssensorausgabe von dem Häufigkeitsverhältnis (Komponentenverhältnisse) von NO zu NO₂ in dem Abgas G, was später beschrieben wird.
Verschlechterung des Oxidationskatalysators und Ausgabeverhalten des Bestimmungssensors
Die 3A bis 3C zeigen die Situation des Fortschreitens der Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600. Insbesondere zeigen die 3A bis 3C jeweilige Komponentenverhältnisse des Abgases G stromaufwärts und stromabwärts von jedem der drei Oxidationskatalysatoren 600, die sich bezüglich der Gebrauchszeiten unterscheiden. Die 3A, 3B und 3C zeigen Bewertungsergebnisse, wenn die Temperaturen des Abgases G 400 °C, 300 °C bzw. 200 °C betragen. Die Betriebsbedingungen des Motorhauptkörpers 300 sind Bedingungen bei den Temperaturen, die in der später angegebenen TABELLE 1 dargestellt sind.
Insbesondere zeigen die 3A bis 3C Ergebnisse für Komponenten des Abgases G, die stromaufwärts und stromabwärts von diesen drei Oxidationskatalysatoren 600 gemessen werden, wobei „NEUER GEGENSTAND“ einen Gegenstand angibt, der zum ersten Mal verwendet worden ist, „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 1“ einen Gegenstand angibt, der kontinuierlich verwendet worden ist, und „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 2“ einen Gegenstand angibt, der länger als der „GEBRAUCHTE GEGENSTAND 1“ verwendet worden ist. Dabei sind diese drei Oxidationskatalysatoren 600 vom gleichen Typ (Struktur). Ferner sind die in diesen Figuren gezeigten Gaskomponenten auf NO, NO₂ und HC beschränkt, die vorwiegend für das Oxidationsvermögen der Oxidationskatalysatoren 600 relevant sind. Der Grund dafür, warum der Grad der Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 durch ein Komponentenverhältnis des Abgases G auf der stromabwärtigen Seite bewertet werden kann, der Oxidationskatalysator 600 jedoch auch stromaufwärts gemessen wurde, liegt darin, dass die Komponentenverhältnisse des Abgases G vor der Einführung zu den Oxidationskatalysatoren 600 geprüft wurden.
Erstens sind für die Fälle, bei denen die Temperaturen des Abgases G 400 °C und 300 °C betragen, wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, die Konzentrationen der Gaskomponenten, die stromaufwärts gemessen werden, zwischen „NEUER GEGENSTAND“, „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 1“ und „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 2“ nahezu identisch. Dies bedeutet, dass das Abgas G den Oxidationskatalysator 600 mit etwa dem gleichen Komponentenverhältnis erreicht, da der Motorhauptkörper 300 unter denselben Bedingungen betrieben wird. Die 3A zeigt etwa HC:NO_x = 1 :10, wenn die Temperatur des Abgases G 400 °C beträgt, wohingegen die 3B etwa HC:NO_x = 1:5 zeigt, wenn die Temperatur des Abgases G 300 °C beträgt.
Im Gegensatz dazu nimmt an der stromabwärtigen Seite jedes Katalysators, obwohl die Konzentration von NO geringer ist als diejenige an der stromaufwärtigen Seite, während NO₂, das kaum an der stromaufwärtigen Seite vorliegt, reichlich vorliegt, in der aufsteigenden Reihenfolge von „NEUER GEGENSTAND“, „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 1“ und „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 2“ die Konzentration von NO zu und die Konzentration von NO₂ ab. Dies bedeutet eine Erhöhung des Verhältnisses von NO, das als solches stromabwärts abgegeben wird, zu der Gesamtmenge von NO, das stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator 600 eingeführt wird, d.h., eine Verminderung der NO-Umwandlungsrate. Eine solche Tendenz zeigt, dass die Verschlechterung des katalytischen Vermögens (Oxidationsvermögens) des Oxidationskatalysators 600 beim Gebrauch des Oxidationskatalysators 600 fortschreitet.
Wie es aus den 3A und 3B ersichtlich ist, kann selbst dann, wenn der Oxidationskatalysator 600 der „NEUE GEGENSTAND“ ist, dieser nicht das gesamte NO oxidieren, das stromaufwärts davon zugeführt wird. Die NO-Umwandlungsrate, wenn der Oxidationskatalysator 600 der „NEUE GEGENSTAND“ ist, beträgt maximal etwa 55 %.
Beide 3A und 3B zeigen, dass die Konzentrationen von HC auf der stromabwärtigen Seite kleiner sind als diejenigen auf der stromaufwärtigen Seite und folglich die Verhältnisse zu dem gesamten NO_x auf der stromabwärtigen Seite viel kleiner sind als diejenigen auf der stromaufwärtigen Seite. Beispielsweise weist der „GEBRAUCHTE GEGENSTAND 1“ auf der stromabwärtigen Seite in der 3A etwa HC:NO_x = 1:42 auf. Ferner weisen die Konzentrationen von HC auf der stromabwärtigen Seite anders als NO keine ausgeprägte Veränderung auf. Dies bedeutet, dass das Oxidationsvermögen für HC selbst dann ausreichend bewahrt wird, wenn sich das Oxidationsvermögen für NO verschlechtert, und demgemäß sind in einem Zustand, bei dem die Verschlechterung der Oxidationskatalysatoren 600 bezüglich NO Schwierigkeiten verursacht, die Komponentenverhältnisse des Abgases G auf der stromabwärtigen Seite der Oxidationskatalysatoren 600 Werte, die nahezu das Oxidationsvermögen (mit anderen Worten, die NO-Umwandlungsrate) von NO in den Oxidationskatalysatoren 600 wiedergeben.
In dem Fall, bei dem die Temperatur des Abgases G 200 °C beträgt, wie es in der 3C gezeigt ist, gibt es, obwohl nur der „NEUE GEGENSTAND“ eine größere Konzentration von NO₂ auf der stromabwärtigen Seite als auf der stromaufwärtigen Seite zeigt, nahezu keine Differenz bei den Konzentrationen von NO zu NO₂ zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite, wie dies bei dem „GEBRAUCHTEN GEGENSTAND 1“ und dem „GEBRAUCHTEN GEGENSTAND 2“ der Fall ist. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund dafür darin liegt, dass, da die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 für eine Aktivierung unzureichend ist, sich das Oxidationsvermögen für NO bei einer relativ früheren Gebrauchsstufe verschlechtert. Andererseits sind aufgrund einer höheren Konzentration von HC auf der stromaufwärtigen Seite die Konzentrationen von HC auf der stromabwärtigen Seite, die in der 3C gezeigt sind, höher als diejenigen in den 3A und 3B und nehmen in der aufsteigenden Reihenfolge von „NEUER GEGENSTAND“, „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 1“ und „GEBRAUCHTER GEGENSTAND 2“ zu. Dennoch neigt das Verhältnis von HC auf der stromabwärtigen Seite zu dem gesamten NO_x dazu, ausreichend kleiner zu sein, und zwar entsprechend den Fällen, bei denen die Temperaturen des Abgases G 400 °C und 300 °C betragen. Folglich bedeutet dies, dass die Komponentenverhältnisse des Abgases G auf der stromabwärtigen Seite der Oxidationskatalysatoren 600 Werte sind, die nahezu das Oxidationsvermögen (mit anderen Worten, die NO-Umwandlungsrate) von NO wiedergeben, selbst wenn die Temperatur des Abgases G 200 °C beträgt, obwohl der Einfluss von HC größer ist.
Im Hinblick auf solche Situationen des Fortschreitens der Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 bestimmt das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Grad der Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 auf der Basis eines Werts der Bestimmungssensorausgabe, der von dem Bestimmungssensor 100 erhalten wird, und hängt von den Konzentrationen von NO und NO₂ ab, wobei der Bestimmungssensor 100 stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 600 angeordnet ist.
Die 4A und 4B zeigen beispielhaft die Abhängigkeit der Bestimmungssensorausgabe (EMK) von dem Bestimmungssensor 100 von den NO- und NO₂-Konzentrationen. Die insgesamt 18 Arten von Bewertungsgasen mit den folgenden Zusammensetzungen (Volumenverhältnissen) wurden verwendet.

NO oder NO₂: 0 ppm, 100 ppm, 300 ppm, 500 ppm, 700 pm oder 1000 ppm;
C₂H₄: 0 ppm, 100 ppm oder 500 ppm;
O₂: 10 %; und
N₂: Rest.

Als HC ist C₂H₄ enthalten. Ferner wurde die Temperatur (Katalysatortemperatur) der Gase auf 300 °C eingestellt. In dem Sensorelement 101 wurde die Erfassungselektrode 10, deren Au-Häufigkeitsverhältnis 0,3 oder mehr beträgt, verwendet.
Die Bestimmungssensorausgabe von dem Bestimmungssensor 100 neigt zu einer Zunahme, wenn die NO-Konzentration in einem Bereich zunimmt, in dem HC ausreichend weniger ist, wie es in der 4A gezeigt ist, und neigt zu einer Zunahme, wenn die NO₂-Konzentration abnimmt, wie es in der 4B gezeigt ist.
Mit anderen Worten, wie es aus der Abhängigkeit von den Konzentrationen ersichtlich ist, die in den 4A und 4B gezeigt ist, trägt sowohl eine Zunahme von NO als auch eine Abnahme von NO₂ zu einer Zunahme der Bestimmungssensorausgabe von dem Bestimmungssensor 100 bei, obwohl das Verhältnis von NO in dem Abgas G auf der stromabwärtigen Seite zunimmt und das Verhältnis von NO₂ abnimmt, wenn die Verschlechterung des Oxidationskatalysators 600 fortschreitet, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist. Dies bedeutet, dass die Bestimmungssensorausgabe von dem Bestimmungssensor 100 eine hervorragende Empfindlichkeit bezüglich des Fortschreitens der Verschlechterung des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators 600 aufweist, insbesondere bezüglich des Fortschreitens der Verschlechterung des Oxidationsvermögens von NO (mit anderen Worten, einer Verminderung der NO-Umwandlungsrate).
Darüber hinaus ist, obwohl eine Zunahme der Konzentration von HC den Wert der Bestimmungssensorausgabe gemäß den 4A und 4B stark beeinflusst, die Konzentration von HC auf der stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 600 ausreichend niedriger als diejenige von NO_x, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist. Ein beispielhaftes Verhältnis beträgt etwa HC:NO_x = 1:6, und zwar selbst in der 3C, bei der die Konzentration von HC relativ höher ist und die Temperatur des Abgases G 200 °C beträgt. Folglich ist es weniger erforderlich, den Einfluss der Konzentration von HC bei der Bestimmung der Verschlechterung zu berücksichtigen, und die Bestimmungssensorausgabe kann so betrachtet werden, dass sie den Grad der Verschlechterung des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators 600 bezüglich NO wiedergibt (mit anderen Worten, den Grad der Verschlechterung der NO-Umwandlungsrate).
Die 5 zeigt beispielhaft eine Beziehung zwischen der NO-Umwandlungsrate und der Bestimmungssensorausgabe. Die 5 bestätigt, dass die Bestimmungssensorausgabe eine Tendenz dahingehend aufweist, zuzunehmen, wenn die NO-Umwandlungsrate niedriger ist, und zwar ungeachtet der Temperatur des Oxidationskatalysators 600.
Folglich gibt in dem Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei dem der Bestimmungssensor 100 stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 600 angeordnet ist, wie es in der 1 gezeigt ist, die Bestimmungssensorausgabe von dem Bestimmungssensor 100 den Grad der Verschlechterung des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators 600 wieder. Folglich kann im Prinzip die Bestimmungssensorausgabe mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden und bestimmt werden, dass sich der Oxidationskatalysator 600 über eine akzeptable Grenze hinaus (bis zu einem Ausmaß, das einen Ersatz erfordert) verschlechtert hat, wenn die Bestimmungssensorausgabe den Schwellenwert überschreitet.
Insbesondere unterscheidet sich, wie es aus den Differenzen zwischen den „NEUEN GEGENSTÄNDEN“ bei dem Komponentenverhältnis auf der stromabwärtigen Seite ersichtlich ist, wie es z.B. in den 3A bis 3C gezeigt ist, das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 600 abhängig von der Temperatur des Abgases G und folglich muss ein Schwellenwert, der als Referenz zum Bestimmen dient, ob sich der Oxidationskatalysator 600 verschlechtert hat, gemäß der Temperatur des Abgases G verändert werden. Da tatsächlich die Temperatur des Abgases G, das den Oxidationskatalysator 600 erreicht, als die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 betrachtet wird, kann die Temperatur des Abgases G in der folgenden Beschreibung als die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 bezeichnet werden. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird dann, wenn das Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 den Temperatursensor 110 umfasst, die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 auf der Basis des Abgastemperaturerfassungssignals sg12 erfasst, das durch den Temperatursensor 110 ausgegeben wird.
Im Hinblick auf eine solche Differenz bei dem Oxidationsvermögen abhängig von der Temperatur des Oxidationskatalysators 600 wird in dem Oxidationskatalysatorbestimmungssystem DS1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Beziehung zwischen der Temperatur des Oxidationskatalysators 600 und einem Schwellenwert der Bestimmungssensorausgabe für die Temperatur im Vorhinein bestimmt und als Schwelleninformation in dem Speicher der elektronischen Steuereinrichtung 200 gespeichert. Dann wird für die Verschlechterungsbestimmung die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 identifiziert und die Verschlechterungsbestimmung wird unter Verwendung eines Schwellenwerts für die identifizierte Temperatur durchgeführt. Das Format der Schwelleninformation weist keine spezielle Beschränkung auf, solange sie mit einem Wert der Bestimmungssensorausgabe verglichen wird, der als Bestimmungserfassungssignal g11 angegeben wird.
Die 6 zeigt beispielhaft ein Schwellenkennfeld, das auf der Basis der Schwelleninformation gezeigt ist und die Beziehung zwischen der Temperatur des Oxidationskatalysators 600 (horizontale Achse) und der Bestimmungssensorausgabe (vertikale Achse) angibt. Insbesondere soll die Schwelleninformation, welche die Basis für das in der 6 gezeigte Schwellenkennfeld ist, einen Wert der Bestimmungssensorausgabe (EMK), wenn die NO-Umwandlungsrate 30 % beträgt, als Schwellenwert einstellen, und dieser wird durch Betreiben des Motorsystems 1000, das den Oxidationskatalysator 600 enthält, dessen NO-Umwandlungsrate 30 % beträgt, bei fünf Betriebsbedingungen zum Erreichen verschiedener Temperaturen (150 °C, 200 °C, 300 °C, 400 °C und 500 °C) des Oxidationskatalysators 600, die in der nachstehenden TABELLE 1 angegeben sind, erhalten. [TABELLE 1]

MOTORDREHZAHL (U/min) λ MENGE DER ANSAUGLUFT (kg/Stunde) KATALYSATORTEMPERATUR (°C)

1600 1,21 145 500

1600 1,58 131 400

1600 2,22 117 300

1600 4,02 103 200

1600 5,48 95 150
Gemäß dem Schwellenkennfeld in der 6 wird bestimmt, dass sich der Oxidationskatalysator 600 in einem Ausmaß verschlechtert hat, dass die NO-Umwandlungsrate unter 30 % fällt (unter eine akzeptable Grenze), wenn ein Wert der Bestimmungssensorausgabe größer ist als ein Wert auf einer Grenze L, wohingegen bestimmt wird, dass der Oxidationskatalysator 600 selbst bei einer geringen Verschlechterung kein Problem bei dessen Gebrauch aufweist und normal ist, wenn der Wert der Bestimmungssensorausgabe kleiner als oder gleich ein(em) Wert auf der Grenze L ist.
Wenn eine tatsächliche Verschlechterungsbestimmung durchgeführt wird, ist es bevorzugt, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 mit der Temperatur identisch ist, für welche die Schwelleninformation festgelegt worden ist. Wenn jedoch eine Temperatur des Oxidationskatalysators 600 eine andere Temperatur ist, kann mit der Temperatur in einer geeigneten Weise eine Interpolation auf der Basis der Schwelleninformation zum Identifizieren eines Schwellenwerts für die Temperatur durchgeführt werden. Alternativ kann dann, wenn ein Wert der Bestimmungssensorausgabe, der ein Schwellenwert sein soll, bezüglich der Temperatur des Oxidationskatalysators 600 als nahezu konstant betrachtet wird, wie dies in dem Schwellenkennfeld von 6 in einem Bereich von höher als oder gleich 300 °C der Fall ist, ein Schwellenwert für den Temperaturbereich eingestellt werden.
Beispiel für ein Bestimmungsverfahren
Die 7 zeigt ein Beispielverfahren einer Verschlechterungsbestimmung, die in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt werden soll. Die Verschlechterungsbestimmung in der vorliegenden Ausführungsform beginnt zuerst mit einem Prüfen durch die elektronische Steuereinrichtung 200, ob die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen gelten, unter der Bedingung, dass das Motorsystem 1000 betrieben wird (Schritt S1). Die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen umfassen die folgenden drei Bedingungen:

Erste Bedingung: Die Temperatur des Oxidationskatalysators 600 liegt innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs (z.B. 300 °C bis 400 °C);
zweite Bedingung: Der Motorhauptkörper 300 liegt in einem vorgegebenen Betriebszustand vor (Betriebsbedingungen wie z.B. die Motordrehzahl, die Luftmenge, die Einspritzmenge, der zeitliche Ablauf des Einspritzens und die Abgasrückführung (EGR) genügen einem vorgegebenen Bedingungsbereich); und
dritte Bedingung: Die NO_x-Konzentration auf der stromaufwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 600 liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs (z.B. 500 ppm ± 25 ppm).

Von diesen Bedingungen kann die erste Bedingung auf der Basis eines Messwerts des Temperatursensors 110 beurteilt werden. Alternativ können die erste und die zweite Bedingung so eingestellt werden, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators 600, wenn die zweite Bedingung gilt, in einen Temperaturbereich fällt, der in der ersten Bedingung festgelegt ist, und die erste Bedingung kann sich von selbst einstellen, wenn die zweite Bedingung gilt.
Ferner kann die zweite Bedingung durch Betreiben des Motorhauptkörpers 300 unter den Bedingungen gelten, die mit denjenigen zum Erhalten der Schwelleninformation identisch sind und die z.B. in der TABELLE 1 angegeben sind.
Darüber hinaus stellt sich die dritte Bedingung von selbst ein, wenn die zweite Bedingung gilt, da die NO_x-Konzentration auf der stromaufwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 600 nahezu eindeutig festgelegt ist, sobald ein Betriebszustand des Motorhauptkörpers 300 festgelegt ist. Dennoch kann ein NO_x-Sensor stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator 600 bereitgestellt werden, um auf der Basis von dessen Messwert zu prüfen, ob die dritte Bedingung gilt. Der NO_x-Sensor kann stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 600 bereitgestellt werden, da sich die NO_x-Konzentration zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 600 nicht ändert.
Wenn die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen nicht gelten (Nein im Schritt S1), werden die nachfolgenden Vorgänge nicht durchgeführt. Wenn die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen gelten (Ja im Schritt S1), erhält die elektronische Steuereinrichtung 200 von dem Bestimmungssensor 100 das Bestimmungserfassungssignal sg11, d.h., die Bestimmungssensorausgabe (Schritt S2). Ferner fragt die elektronische Steuereinrichtung 200 einen Schwellenwert, der mit den gehaltenen Verschlechterungsbestimmungsbedingungen übereinstimmt (insbesondere mit der ersten Bedingung übereinstimmt), von der im Vorhinein in dem Speicher gespeicherten Schwelleninformation ab (Schritt S3).
Nach dem Erhalten der Bestimmungssensorausgabe und dem Abfragen des Schwellenwerts vergleicht die elektronische Steuereinrichtung 200 beide Werte (Schritt S4). Wenn die Bestimmungssensorausgabe größer ist als der Schwellenwert (Ja im Schritt S4), wird bestimmt, dass sich der Oxidationskatalysator 600 bis zu einem inakzeptablen Ausmaß verschlechtert hat (NG) (beispielsweise einen Ersatz erfordert) (Schritt S5). Wenn die Bestimmungssensorausgabe kleiner als der Schwellenwert oder gleich dem Schwellenwert ist (Nein im Schritt S4), wird bestimmt, dass sich der Oxidationskatalysator 600 nicht verschlechtert hat (OK) (Schritt S6).
Wenn die Bestimmung nach dem Ende der Bestimmung ungeachtet davon, ob die Bestimmung NG oder OK ist, wiederholt wird (Ja im Schritt S7), werden die Vorgänge ausgehend von der Prüfung, ob die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen gelten, wiederholt. Wenn nicht, endet die Bestimmung sofort (Nein im Schritt S7).
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Grad der Verschlechterung des Oxidationsvermögens eines Oxidationskatalysators bestimmt, der an einem Punkt etwa in der Mitte einer Abgasleitung bereitgestellt ist, die mit einem Motorhauptkörper, bei dem es sich um einen Dieselmotor handelt, in einem Motorsystem verbunden ist, und der eine vorgegebene Gaskomponente oxidiert, die in einem Abgas enthalten ist, und zwar auf der Basis eines Ausgabewerts eines Bestimmungssensors, der stromabwärts von dem Oxidationskatalysator bereitgestellt ist und der eine Ausgabe bereitstellt, die einer NO-Umwandlungsrate des Oxidationskatalysators entspricht. Demgemäß kann ohne die Verwendung irgendeines Ausgabewerts von einer Mehrzahl von Sensoren auf der Basis eines Ausgabewerts von einem Sensor bestimmt werden, ob sich der Oxidationskatalysator verschlechtert hat. Ferner weist, da eine Ausgabe von dem Bestimmungssensor zunimmt, wenn NO zunimmt und wenn NO₂ abnimmt, der Bestimmungssensor eine hervorragende Empfindlichkeit bezüglich der Verschlechterung des Oxidationskatalysators auf. Folglich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Echtzeit und mit einer hervorragenden Genauigkeit bestimmt werden, ob sich der Oxidationskatalysator verschlechtert hat.
Während die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, dient die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten der Veranschaulichung und ist nicht beschränkend. Es sollte daher beachtet werden, dass zahlreiche Modifizierungen und Variationen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Grads einer Verschlechterung eines Katalysators, der eine Gaskomponente oxidiert, die in einem Abgas enthalten ist, das von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird, wobei der Katalysator in einem Abgasweg des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, wobei das Verfahren umfasst: a) Bereitstellen eines Bestimmungssensors stromabwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg, wobei der Bestimmungssensor zum Ausgeben einer elektromotorischen Kraft, die einer NO-Umwandlungsrate entspricht, als Bestimmungsausgabe ausgebildet ist; und b) Bestimmen, ob sich der Katalysator über eine akzeptable Grenze hinaus verschlechtert hat, durch Vergleichen der Bestimmungsausgabe mit einem Schwellenwert, der abhängig von einer Temperatur des Katalysators im Vorhinein festgelegt worden ist, wobei die NO-Umwandlungsrate als Verhältnis von Stickstoffmonoxid, das durch den Katalysator oxidiert wird und stromabwärts von dem Katalysator als Stickstoffdioxid abgegeben wird, bezüglich Stickstoffmonoxid, das in dem Abgas enthalten ist, das stromaufwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg zugeführt wird, festgelegt ist, wobei die Bestimmungsausgabe von dem Bestimmungssensor zunimmt, wenn die Konzentration des Stickstoffmonoxids in dem Abgas zunimmt und wenn die Konzentration des Stickstoffdioxids abnimmt, und wobei ein Zirkoniumoxidsensor des Mischpotenzialtyps in dem Bestimmungssensor verwendet wird, wobei der Zirkoniumoxidsensor eine Erfassungselektrode aufweist, die aus einer Pt-Au-Legierung hergestellt ist, die das Blockieren einer katalytischen Aktivität der Erfassungselektrode ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: c) Prüfen, ob Verschlechterungsbestimmungsbedingungen gelten, vor der Bestimmung in dem Schritt (b), wobei die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen die folgende erste bis dritte Bedingung umfassen: Erste Bedingung: die Temperatur des Katalysators liegt innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs; zweite Bedingung: der Verbrennungsmotor liegt in einem vorgegebenen Betriebszustand vor; und dritte Bedingung: die Konzentration von Stickstoffoxid stromaufwärts von dem Katalysator in dem Abgasweg liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, wobei der Grad der Verschlechterung des Katalysators in dem Schritt (b) auf der Basis eines Werts des Schwellenwerts und der Bestimmungsausgabe bestimmt wird, nachdem in dem Schritt (c) geprüft worden ist, dass die Verschlechterungsbestimmungsbedingungen gelten, wobei der Schwellenwert auf der Basis einer akzeptablen Grenze der NO-Umwandlungsrate festgelegt wird, wobei der Schwellenwert für den vorgegebenen Temperaturbereich bestimmt wird, der bei der ersten Bedingung festgelegt worden ist, und in dem Schritt (b) bestimmt wird, dass sich der Katalysator nicht über die akzeptable Grenze hinaus verschlechtert hat, wenn die Bestimmungsausgabe kleiner als der Schwellenwert oder gleich dem Schwellenwert ist; und bestimmt wird, dass sich der Katalysator über die akzeptable Grenze hinaus verschlechtert hat, wenn die Bestimmungsausgabe größer ist als der Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Abgas ein Gas in einer Sauerstoffüberschussatmosphäre ist und Kohlenwasserstoff (HC) und Stickstoffoxid (NO_x) in einem Häufigkeitsverhältnis HC:NO_X = 1:1,8 bis 1:10 enthält.