DE102019006150A1 - Verfahren zur diagnose eines katalysatorabbaus und system zur diagnose eines katalysatorabbaus - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus ist ein Verfahren für ein System. Das System umfasst einen Gassensor (702) mit einer Ammoniak-Störungseigenschaft, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Stickstoffoxidkonzentration eines Abgases misst, das durch einen Katalysator (601) hindurchgetreten ist. Mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, wird begonnen und dadurch wird eine vorübergehend erhöhte Menge der Stickstoffoxidkonzentration erfasst. Mit dem Überwachen wird begonnen, wenn eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) mit der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung in einem Fall erneut beginnt, bei dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor (702) erhalten worden ist, größer als ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist. Das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Es wird bestimmt, ob die vorübergehend erhöhte Menge größer als eine Schwellenmenge ist oder nicht.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus bzw. einer Katalysatorverschlechterung und ein System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus und insbesondere ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus und ein System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus für einen Katalysator, in den ein Abgas von einem Verbrennungsmotor eingeführt wird.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Benzinmotor emittiert ein Abgas, das toxische Substanzen enthält, nämlich Stickstoffoxid (NOx), Gesamtkohlenwasserstoff (THC) und Kohlenmonoxid (CO). Ein Katalysator, der zusammen diese drei enthaltenen Substanzen entfernt, d.h., ein Dreiwege-Katalysator (TWC), ist in vielen Benzinmotorfahrzeugen montiert. Der Dreiwege-Katalysator weist eine Wabenstruktur auf. Die Wabenstruktur umfasst vorwiegend einen Teil, der aus einer Keramik aus Ceroxid (CeO2) hergestellt ist, und einen Teil, der aus einem Edelmetall, wie z.B. Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh), hergestellt ist. Pt und Pd werden vorwiegend verwendet, um HC und CO durch eine Oxidation in Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) umzuwandeln. Rh wird vorwiegend zum Reduzieren von NOx verwendet. Ceroxid wird zum Bewirken einer Absorption und Beseitigung von Sauerstoff (O2) verwendet.
  • Ein TWC für einen Benzinmotor muss Sauerstoff speichern, der zum Oxidieren von HC und CO erforderlich ist, während der Sauerstoffgehalt in einem Abgas hoch ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Benzinmotor vorwiegend in Bezug auf einen stöchiometrischen Zustand betrieben wird und daher ein Abgas von einem Benzinmotor anders als ein Abgas von einem Dieselmotor üblicherweise einen niedrigen Sauerstoffgehalt aufweist.
  • Ein Betrieb in einem stöchiometrischen Zustand ist mit anderen Worten ein Betrieb, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, d.h., Luft/Kraftstoff (A/F), etwa 14,6 beträgt. In diesem Fall wird das Volumen von Luft, das in einen Zylinder eingeführt werden soll, auf der Basis der Annahme eingestellt, dass ein Kraftstoff, der in einen Motorzylinder eingeführt wird, vollständig verbrannt wird. Insbesondere wird das Volumen von Luft, das in einen Zylinder eingeführt werden soll, auf der Basis der Annahme eingestellt, dass Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) durch eine vollständige Verbrennung vollständig oxidiert werden. Bei einem tatsächlichen Fahren wird A/F einer Feineinstellung um A/F = etwa 14,6 unterzogen. Ein Zustand, in dem A/F auf einen relativ hohen Wert eingestellt ist, wird als „magerer“ Zustand bezeichnet. Im mageren Zustand enthält ein Abgas von einem Motor eine relativ große Menge an Sauerstoff. Ein gegenteiliger Zustand wird als „fetter“ Zustand bezeichnet. In einem Benzinmotor wird in Bezug auf einen stöchiometrischen Zustand eine genaue Steuerung eines mageren Zustands und eines fetten Zustands durchgeführt.
  • Das Entfernungsvermögen eines TWC in Bezug auf NOx ist während eines fetten Betriebs (in einer reduzierten Atmosphäre) relativ hoch und ist während eines mageren Betriebs (in einer Atmosphäre mit überschüssigem Sauerstoff) relativ niedrig. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Sauerstoffgehalt in einem Abgas während eines fetten Betriebs relativ niedrig ist und daher NOx während eines fetten Betriebs einfach reduziert werden kann. Umgekehrt ist das Entfernungsvermögen eines TWC in Bezug auf HC und CO während eines mageren Betriebs relativ hoch und während eines fetten Betriebs relativ niedrig. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Sauerstoffgehalt in einem Abgas während eines mageren Betriebs relativ hoch ist und daher können HC und CO während eines mageren Betriebs einfach oxidiert werden. Es gibt verschiedene Fälle einer Verschlechterung des Entfernungsvermögens eines TWC. Einige der Hauptabbau- bzw. -verschlechterungsmodi umfassen eine Verminderung der Gesamtentfernungseffizienz in einem fetten Zustand und einem mageren Zustand, eine Verminderung der Entfernungseffizienz in einem mageren Zustand und eine Verminderung der Entfernungseffizienz in einem fetten Zustand.
  • In den letzten Jahren wird je nach den gesetzlichen Anforderungen in einigen Fällen eine Eigendiagnose (OBD) mit einem Fahrzeug (typischerweise einem Automobil) durchgeführt. Gemäß der OBD wird eine Diagnose bezüglich einer Fehlfunktion mittels Funktionen durchgeführt, die in einem Fahrzeug selbst bereitgestellt sind. Wenn eine Fehlfunktion erfasst wird, kann ein Fahrer gewarnt werden.
  • Eine OBD für einen TWC kann z.B. mit einem Sauerstoffspeicherkapazität (OSC)-Verfahren durchgeführt werden. Bei dem OSC-Verfahren wird eine spezifische Oberfläche von Ceroxid in einem TWC indirekt mit Hilfe von O2-Sensoren gemessen, die auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite eines TWC vorgesehen sind. Ein Luft-Kraftstoff-Sensor (A/F) eines Grenzstromtyps ist üblicherweise auf einer stromaufwärtigen Seite eines TWC, d.h. an einer Stelle zwischen einem Motor und einem TWC, vorgesehen, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu messen. Der A/F-Sensor des Grenzstromtyps ist eine Art von O2-Sensor. Ein O2-Sensor des Spannungstyps ist in der Regel auf einer stromabwärtigen Seite eines TWC vorgesehen, d.h. an einer Stelle zwischen einem TWC und einer Abgasöffnung.
  • In dem OSC-Verfahren werden von einem stöchiometrischen Zustand zu jeweils einem mageren Zustand und einem fetten Zustand größere Änderungen als in üblichen Fällen vorgenommen. Wenn ein Motor in einen mageren Zustand gebracht wird, nimmt die Sauerstoffkonzentration in einem Abgas zu. Ein O2-Sensor auf der stromaufwärtigen Seite eines TWC beginnt, eine solche Konzentrationsänderung in kürzester Zeit zu erfassen. Zu diesem Zeitpunkt erfasst ein O2-Sensor auf einer stromabwärtigen Seite des TWC nach wie vor einen stöchiometrischen Zustand oder einen fetten Zustand. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Ceroxid im TWC Sauerstoff im Abgas absorbiert. Da Ceroxid eine begrenzte Menge an Sauerstoff absorbieren kann, beginnt der O2-Sensor auf einer stromabwärtigen Seite des TWC auch nach dem Ablauf einer bestimmten Zeitspanne des mageren Zustands des Motors, den mageren Zustand des Motors zu erfassen. Danach, wenn der Motor in einen fetten Zustand gebracht wird, erkennt der O2-Sensor auf der stromaufwärtigen Seite des TWC diese Änderung in kürzester Zeit. Zu diesem Zeitpunkt erfasst der O2-Sensor auf einer stromabwärtigen Seite des TWC nach wie vor den mageren Zustand. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Ceroxid im TWC Sauerstoff freisetzt. Da Ceroxid eine begrenzte Menge an Sauerstoff freisetzt, beginnt der O2-Sensor auf einer stromabwärtigen Seite des TWC auch nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne des fetten Zustands des Motors, den fetten Zustand zu erfassen. Danach wird der Motor wieder in einen mageren Zustand gebracht. Durch solche wiederholten Zustandswechsel zwischen einem mageren Zustand und einem fetten Zustand im Motor wird die Zeit, die eine Differenz der Erfassungsergebnisse eines fetten Zustandes und eines mageren Zustandes zwischen dem O2-Sensor auf der stromaufwärtigen Seite und dem O2-Sensor auf der stromabwärtigen Seite darstellt, erfasst. Basierend auf der erfassten Zeit und einer Gasflussrate wird ein Maximalwert für eine Sauerstoffabsorptionsmenge von Ceroxid geschätzt. Basierend auf der Schätzung wird bestimmt, ob die OSC des Ceroxids verschlechtert wird oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die OSC von Ceroxid verschlechtert wird, wird in dem OBD ein Diagnoseergebnis erzeugt, das darauf hindeutet, dass der TWC verschlechtert bzw. abgebaut ist.
  • In einem TWC treten eine Verschlechterung eines Ceroxidteils und eine Verschlechterung eines Edelmetallteils nicht unbedingt im gleichen Maß auf. Ceroxid ist ein Promotor und toxische Substanzen (insbesondere NOx) werden hauptsächlich durch ein Edelmetall entfernt. Um eine Abbaudiagnose eines TWC mit hoher Genauigkeit durchzuführen, ist es daher bevorzugt, dass der Abbau eines Edelmetallteils genauer bewertet wird. Gemäß dem vorstehend beschriebenen OSC-Verfahren wird die Messung in Bezug auf einen Ceroxidanteil und nicht in Bezug auf einen Edelmetallanteil durchgeführt. Dies kann zu einem Fehler bei der Schätzung der Leistung eines TWC, insbesondere einer NOx-Entfernungsrate, führen.
  • Darüber hinaus kann das OSC-Verfahren durch einen Messfehler beeinträchtigt werden, der durch eine Verschlechterung der O2-Sensoren auf der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite eines TWC verursacht wird. Insbesondere wenn der O2-Sensor auf einer stromabwärtigen Seite eines TWC vom Spannungstyp ist, kann bei der Bestimmung bezüglich eines fetten Zustands und eines mageren Zustands eine Differenz entstehen, da Wasserstoff oder dergleichen an einer Sensorelektrode haftet. Ein solcher Unterschied kann durch eine Zusammensetzung aus Benzin oder Motoröl beeinflusst werden, weshalb es schwierig ist, den Unterschied durch eine Korrektur zu berücksichtigen. Ein Bestimmungsfehler bezüglich eines fetten Zustands und eines mageren Zustands führt direkt zu einem Diagnosefehler des OSC-Verfahrens. Ferner kann der O2-Sensor auf einer stromabwärtigen Seite fälschlicherweise bestimmen, dass ein Zustand näher an einem fetten Zustand liegt als ein Ist-Zustand, und zwar unter dem Einfluss von Wasserstoff oder dergleichen, der in einem TWC erzeugt wird. Ferner kann bei längerem Stillstand des Motors eine große Menge an CO2 an einem Ort absorbiert werden, an dem O2 absorbiert werden soll. Wenn mit einer Diagnose in einem Zustand begonnen wird, in dem das absorbierte CO2 nach dem Starten des Motors nicht ausreichend beseitigt wird, nimmt ein Diagnosefehler zu. Ferner ist bei einem großen Ansaugluftvolumen des Motors ein Verhältnis von Sauerstoff in der Ansaugluft, der nicht in Ceroxid aufgenommen wird, bezogen auf den gesamten Sauerstoff groß. Daher kann ein Fehler bei der Schätzung der OSC zunehmen. Dies ist insbesondere bei der Verwendung einer Abgasrückführung (AGR) problematisch. Die Verminderung der Absorptionsrate von O2 wird auch durch die Temperatur eines Abgases beeinflusst, was zu einem Fehler bei der Schätzung der OSC führen kann.
  • Darüber hinaus gibt es im OSC-Verfahren nur begrenzte Gelegenheiten, bei denen Bedingungen (wie z.B. ein Ansaugluftvolumen, eine Abgastemperatur und eine Motordrehzahl), die für eine Diagnose geeignet sind, erfüllt sind. Insbesondere kann eine Diagnose nur dann mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden, wenn die Motordrehzahl in einem bestimmten Maß hoch gehalten wird und eine Fahrzeuggeschwindigkeit für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen konstant gehalten wird (z.B. 60 km/h bis 90 km/h). Ferner werden z.B. im Gebrauch in einigen Fällen Überwachungsleistungsverhältnisse (IUPR) empfohlen. IUPR sind Verhältnisse, bei denen eine Diagnose bei einem drei- oder mehrmaligen Fahren richtig durchgeführt wird, wenn ein zehnmaliges Fahren durchgeführt wird. Das vorstehend beschriebene OSC-Verfahren kann die erforderliche IUPR gegebenenfalls nicht erfüllen.
  • Als Verfahren zum Lösen der verschiedenen vorstehend beschriebenen Probleme wird ein Verfahren zur direkteren Bewertung des Entfernungsvermögens betrachtet. Insbesondere wird ein Verfahren zum Messen einer NOx-Menge auf einer stromabwärtigen Seite eines TWC betrachtet, um einen Grad der Entfernung von NOx abzuschätzen.
  • Gemäß der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010-1781 wird die Ventilüberschneidung geändert, um die NOx-Konzentration in einem Abgas zu ändern, das einem TWC zugeführt werden soll. Anschließend wird der Abbau eines Katalysators basierend auf einem Überlappungsbetrag zu dem Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Ausgabe von einem Sensor auf einer stromabwärtigen Seite des TWC einen vorgegebenen Wert erreicht. Dementsprechend wird bei diesem Verfahren die für die OBD vorgesehene Motorsteuerung getrennt vom Fahrbetrieb eines Fahrers durchgeführt. Mit anderen Worten, es wird eine aktive OBD durchgeführt. Eine aktive OBD ist hinsichtlich der Fahrbarkeit nicht bevorzugt. Ferner ist ein Fahrzustand (wie z.B. ein Ansaugluftvolumen, eine Abgastemperatur und eine Motordrehzahl), in dem eine solche aktive OBD angewendet werden kann, streng begrenzt, so dass auch die Gelegenheiten zur Durchführung einer Diagnose streng begrenzt sind. Daher ist ein anderes OBD-Verfahren erwünscht.
  • Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-219740 offenbart ein Verfahren zur Bewertung des Entfernungsvermögens eines Katalysators. Insbesondere wird ein Motor so betrieben, dass ein Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem Katalysator zugeführt wird, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer Atmosphäre, in welcher der Katalysator angeordnet ist, mager ist und wenn der Katalysator innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt, in dem der Katalysator eine Katalysatoraktivität aufweist. In diesem Zustand wird eine NOx-Entfernungsrate berechnet, die eine zeitabhängige Änderungsrate einer NOx-Konzentrationsverminderungsmenge auf einer stromabwärtigen Seite eines Katalysators ist. Ferner wird eine NOx-Entfernungsmenge berechnet, die ein integrierter Wert einer NOx-Konzentrationsverminderungsmenge in einem vorgegebenen Zeitraum ist. Basierend auf der NOx-Entfernungsrate und der NOx-Entfernungsmenge wird der Abbau des Katalysators bewertet. Bei diesem Verfahren wird die NOx-Konzentration von einem NOx-Sensor erfasst.
  • Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-138486 offenbart einen NOx-Sensor, der sowohl ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis als auch eine NOx-Konzentration erfassen kann. Der NOx-Sensor weist eine Schichtstruktur auf, die aus Zirkoniumoxid als Festelektrolyt mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit hergestellt ist. In der Schichtstruktur sind eine erste Kammer und eine zweite Kammer vorgesehen, die auf einer stromabwärtigen Seite der ersten Kammer angeordnet sind. Auf einer der ersten Kammer zugewandten Oberfläche ist eine Pumpelektrode mit geringem Reduktionsvermögen in Bezug auf NOx ausgebildet, um O2 zu entfernen und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erfassen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird basierend auf einer Menge an Sauerstoff berechnet, die von der ersten Pumpelektrode gepumpt wird. Eine Pumpelektrode mit hohem Reduktionsvermögen in Bezug auf NOx ist auf einer der zweiten Kammer zugewandten Oberfläche ausgebildet, um NOx zu erfassen.
  • Ein NOx-Sensor, der für ein Automobil verbreitet verwendet wird, wie er in der vorstehend beschriebenen japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-138486 beschrieben ist, ist in der Regel einer Beeinflussung bzw. Störung durch NH3 ausgesetzt. Typischerweise wird NH3 in der ersten Kammer des Sensors in NO umgewandelt. Wenn das umgewandelte NO in der zweiten Kammer des Sensors erfasst wird, wird die NOx-Konzentration in einer nachteiligen Weise als zu hoher Wert erfasst. Es ist bekannt, dass Ammoniak (NH3) erzeugt werden kann, wenn ein Katalysator, insbesondere ein Dreiwege-Katalysator (TWC), zur Reinigung eines Abgases verwendet wird. So kann NH3 in einem in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-219740 beschriebenen Verfahren zur Bewertung der katalytischen Leistung in einem Abgas enthalten sein, das durch einen Katalysator hindurchgetreten ist. Wenn die NOx-Konzentration eines NH3-enthaltenden Abgases von einem solchen NOx-Sensor, wie er vorstehend beschrieben worden ist, erfasst wird, kann die Genauigkeit der Erfassung der NOx-Konzentration aufgrund der NH3-Störungseigenschaft des NOx-Sensors vermindert werden. Daher ist es schwierig, die Leistungsverminderung, die durch den Abbau eines Katalysators verursacht wird, mit hoher Genauigkeit zu bewerten.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus und ein System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus bereitzustellen, mit denen eine Katalysatorabbaudiagnose basierend auf der NOx-Konzentration in einem Abgas, das durch einen Katalysator hindurchgetreten ist, mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
  • Das Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für ein System. Das System umfasst einen Verbrennungsmotor, der eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, einen Katalysator, in den ein Abgas von dem Verbrennungsmotor eingeführt wird, und einen Gassensor mit einer Ammoniak-Störungseigenschaft umfasst, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Stickstoffoxidkonzentration eines Abgases misst, das durch den Katalysator hindurchgetreten ist. Das Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus umfasst die nachstehenden Schritte. Mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme einer Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor erfasst werden soll, wird begonnen, und dadurch wird eine vorübergehend erhöhte Menge der Stickstoffoxidkonzentration erfasst. Mit dem Überwachen wird begonnen, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einer Kraftstoffunterbrechung in einem Fall, bei dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor erhalten worden ist, größer ist als ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis, erneut mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt. Das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Es wird bestimmt, ob die vorübergehend erhöhte Menge größer als eine Schwellenmenge ist oder nicht.
  • Ein System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Diagnose eines Abbaugrads eines Katalysators, in den ein Abgas von einem Verbrennungsmotor, der eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst, eingeführt wird. Das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus umfasst einen Gassensor und eine Steuervorrichtung. Der Gassensor weist eine Ammoniak-Störungseigenschaft auf und ist so ausgebildet, dass er ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis und eine Stickstoffoxidkonzentration eines Abgases messen kann, das durch den Katalysator hindurchgetreten ist. Die Steuervorrichtung ist so ausgebildet, dass sie den Verbrennungsmotor betreibt. Die Steuervorrichtung umfasst eine Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit und eine Überwachungseinheit. Die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung ist zum Steuern der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgebildet. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit ist zum Bestimmen ausgebildet, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor erhalten wird, größer als ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist oder nicht. Das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Überwachungseinheit ist so ausgebildet, dass sie mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor erfasst werden soll, beginnt, und dadurch eine vorübergehend erhöhte Menge der Stickstoffoxidkonzentration erfasst. Die Überwachungseinheit ist so ausgebildet, dass sie mit dem Überwachen beginnt, wenn die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung eine Anweisung zum erneuten Beginnen mit der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem Fall ausgibt, bei dem das neueste Bestimmungsergebnis, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit erzeugt wird, ob das durch den Gassensor erhaltene Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, nahelegt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor erhalten wird, größer als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist. Die Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge ist ausgebildet, um zu bestimmen, ob die vorübergehend erhöhte Menge, die durch die Überwachungseinheit erfasst wird, größer als eine Schwellenmenge ist oder nicht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Katalysatorabbaudiagnose basierend auf der NOx-Konzentration in einem Abgas, das durch einen Katalysator hindurchgetreten ist, mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das schematisch einen Vorgang des Erfassens einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration im Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Messergebnis einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einer tatsächlichen NOx-Emissionsmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer tatsächlichen NH3-Emissionsmenge in einem ersten Zeitraum eines Experiments mit einem Fahrzeug zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Messergebnis einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einer tatsächlichen NOx-Emissionsmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer tatsächlichen NH3-Emissionsmenge in einem zweiten Zeitraum des Experiments mit einem Fahrzeug zeigt.
    • 6 ist ein Diagramm, das ein Messergebnis einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einer tatsächlichen NOx-Emissionsmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer tatsächlichen NH3-Emissionsmenge in einem dritten Zeitraum des Experiments mit einem Fahrzeug zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer tatsächlichen NOx-Emissionsmenge und der Alterungszeit eines Katalysators in dem Experiment mit einem Fahrzeug zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Konfiguration)
  • Die 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Fahrzeugs (Systems) gemäß dieser Ausführungsform zeigt. In dieser Ausführungsform ist ein Fahrzeug ein Automobil, das von einem Fahrer DR gefahren wird. Das Automobil umfasst einen Benzinmotor 500 (Verbrennungsmotor) mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501, ein Stufengetriebe 400, das mit dem Benzinmotor 500 verbunden ist, einen TWC 601 (Katalysator) und ein System zur Katalysatorabbaudiagnose, das später beschrieben wird.
  • Das Fahrzeug kann ferner ein vom Fahrer DR betätigtes Gaspedal 300 (Fahrbediengerät), einen zusätzlichen Katalysator 602, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 701 und einen Beschleunigungsdetektor 800 umfassen. Das Gaspedal 300 ist ein vom Fahrer DR betätigtes Pedal zum Fahren eines Fahrzeugs. Der zusätzliche Katalysator 602 ist auf einer stromabwärtigen Seite des TWC 601 angeordnet. Beispielsweise ist der zusätzliche Katalysator 602 ein TWC, ein Benzinpartikelfilter (GPF) oder ein selektive katalytische Reduktion (SCR)-Katalysator. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 701 ist zwischen dem Benzinmotor 500 und dem TWC 601 angeordnet. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 701 wird hauptsächlich zur Steuerung des Benzinmotors 500 eingesetzt. Der Beschleunigungsdetektor 800 ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Beschleunigung eines Fahrzeugs. Der Beschleunigungsdetektor 800 ist jedwede Vorrichtung, die eine physikalische Größe misst, mit der schließlich die Beschleunigung berechnet werden kann. Es sollte beachtet werden, dass diese Berechnungsverarbeitung außerhalb des Beschleunigungsdetektors 800 oder innerhalb des Systems zur Diagnose eines Katalysatorabbaus durchgeführt werden kann. Vorzugsweise ist der Beschleunigungsdetektor 800 ein Element, das einen der Beschleunigung entsprechenden Wert selbst erfassen kann, d.h. ein Beschleunigungssensor.
  • Das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus ist ein System zur Diagnose eines Abbaugrades des TWC 601, in den ein Abgas aus dem Benzinmotor 500 eingeführt wird. Das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus umfasst ein elektronisches Steuergerät (ECU) 100 (Steuervorrichtung) und einen Gassensor 702. Das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus kann ferner eine Anzeigeeinheit 200 umfassen. Beispielsweise ist die Anzeigeeinheit 200 eine Lampe oder eine Anzeigevorrichtung.
  • Der Gassensor 702 ist ein Sensor, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die NOx-Konzentration eines durch den TWC 601 geleiteten Abgases messen kann. Der Gassensor 702 hat NH3-Störungseigenschaften in Bezug auf die Messung der NOx-Konzentration. Insbesondere wenn NH3 in einem vom Gassensor 702 zu erfassenden Gas enthalten ist, wird ein Erfassungswert der NOx-Konzentration fälschlicherweise als ein Wert größer als ein Istwert erfasst. Die NH3-Störungseigenschaft kann dadurch verursacht werden, dass NH3 durch eine Oxidationsreaktion in einem Sensor zu NOx (typischerweise NO) umgewandelt wird. Die Oxidationsreaktion kann insbesondere an einer Edelmetallenthaltenden Elektrode (z.B. Pt) im Inneren des Gassensors 702 stattfinden.
  • Als typisches Beispiel weist der Gassensor 702 eine Schichtstruktur auf, die aus Zirkoniumoxid als Festelektrolyt mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit hergestellt ist. In der Schichtstruktur sind eine erste Kammer und eine zweite Kammer vorgesehen, die auf einer stromabwärtigen Seite der ersten Kammer angeordnet sind. Eine erste Pumpelektrode (z.B. eine Pt-enthaltende Elektrode) mit einem geringen Reduktionsvermögen gegenüber NOx ist auf einer der ersten Kammer zugewandten Oberfläche vorgesehen, um O2 zu entfernen und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erfassen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird basierend auf einer Menge an Sauerstoff berechnet, die von der ersten Pumpelektrode gepumpt wird. Eine zweite Pumpelektrode (z.B. eine Rh-enthaltende Elektrode) mit einem hohen Reduktionsvermögen in Bezug auf NOx ist auf einer der zweiten Kammer zugewandten Oberfläche vorgesehen. Die zweite Pumpelektrode hat ein höheres Reduktionsvermögen in Bezug auf NOx als die erste Pumpelektrode. Es sollte beachtet werden, dass eine Hilfspumpelektrode (z.B. eine Pt-enthaltende Elektrode) zusätzlich auf einer der zweiten Kammer zugewandten Oberfläche vorgesehen werden kann, um die O2-Konzentration in der zweiten Kammer zu vermindern.
  • In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist der Gassensor 702 ein Sensor des Stromtyps. Ein NOx-Sensor des Stromtyps ist weniger anfällig für die Adsorption einer vergiftenden Substanz. Insbesondere kann ein NOx-Sensor des Stromtyps weniger von einer vergiftenden Kontamination mit Schwefel betroffen sein, wenn der NOx-Sensor des Stromtyps bei einer hohen Temperatur arbeitet. Im Gegensatz dazu erzeugt beispielsweise ein O2-Sensor eines elektromotorische Kraft-Typs leicht einen Fehler durch die Adsorption einer vergiftenden Substanz.
  • Das ECU 100 betreibt den Benzinmotor 500. Das ECU 100 umfasst eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit 110, eine Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung 120, eine Überwachungseinheit 130, eine Getriebesteuereinrichtung 140, eine Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge 150, eine Schwellenmenge-Einstelleinheit 160, einen Ergebnisspeicher 170 und eine Diagnoseeinheit 180. Das ECU 100 kann ferner einen Fahrzeugzustandsdetektor 190 umfassen.
  • Das ECU 100 umfasst einen elektrischen Schaltkreis, der mindestens einen integrierten Schaltkreis (IC) umfasst. Der elektrische Schaltkreis umfasst mindestens einen Prozessor (nicht gezeigt). Jede Funktion des ECU 100 kann durch den Prozessor implementiert werden, der eine Software ausführt. Die Software ist als Programm beschrieben und in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert. Der Speicher zum Speichern des Programms kann in das ECU 100 einbezogen werden. Beispielsweise ist der Speicher ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher.
  • Die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung 120 steuert den Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501. Die Getriebesteuereinrichtung 140 steuert den Betrieb des Stufengetriebes 400. Das Stufengetriebe 400 ist ein Leistungsübertragungsmechanismus, der ein Getriebeverhältnis in einer nichtkontinuierlichen Weise ändert.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit 110 bestimmt, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor 702 erhalten wird, größer ist als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis. Das Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis kann ein vorgegebenes Verhältnis sein. Das Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (in dieser Ausführungsform etwa 14,6), und ist vorzugsweise größer als 50. Ein Zustand, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als das Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis, wird nachstehend auch als sehr magerer Zustand bezeichnet.
  • Die Überwachungseinheit 130 bezieht sich auf das neueste Bestimmungsergebnis, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit 110 erzeugt wird, das nahelegt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor 702 erhalten worden ist, größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist oder nicht. Wenn die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung 120 eine Anweisung des erneuten Beginnens mit der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 in einem Fall ausgibt, bei dem das neueste Ergebnis nahelegt, dass das durch den Gassensor 702 erhaltene Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, beginnt die Überwachungseinheit 130 mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration, die durch den Gassensor 702 erfasst werden soll. Auf diese Weise erfasst die Überwachungseinheit 130 eine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration. Beispielsweise ist die vorübergehend erhöhte Menge ein maximaler Wert (Spitzenwert) der NOx-Konzentration, der nach dem Beginn des Überwachens erhalten worden ist.
  • Vorzugsweise beginnt, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Herunterschaltens des Stufengetriebes 400 während eines Langsamerwerdens eines Fahrzeugs erneut mit der Kraftstoffeinspritzung in einem Fall beginnt, bei dem das neueste Bestimmungsergebnis, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit 110 erzeugt wird, nahelegt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor 702 erhalten wird, größer ist als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis, die Überwachungseinheit 130 mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration. Ob ein Fahrzeug langsamer wird oder nicht, kann auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Beschleunigungsdetektors 800 bestimmt werden.
  • Die Überwachungseinheit 130 kann so konfiguriert werden, dass sie nur dann arbeitet, wenn sich ein Zustand eines Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen festgelegten Bereichs befindet. Der Zustand eines Fahrzeugs wird vom Fahrzeugzustandsdetektor 190 erfasst.
  • Die Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge 150 bestimmt, ob die von der Überwachungseinheit 130 erfasste vorübergehend erhöhte Menge größer als eine von der Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 eingestellte Schwellenmenge ist oder nicht. Ein Bestimmungsergebnis wird im Ergebnisspeicher 170 gespeichert.
  • Die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 stellt eine Schwellenmenge ein, die von der Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge 150 in der vorstehend beschriebenen Weise verwendet wird. Die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 kann aus einer Vielzahl von vorgegebenen Mengen eine Menge auswählen. Auf diese Weise kann die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 eine Schwellenmenge einstellen. Diese Auswahl kann basierend auf dem Zustand eines Fahrzeugs durchgeführt werden, wenn die Überwachungseinheit 130 die vorstehend beschriebene vorübergehend erhöhte Menge erfasst. Der Zustand eines Fahrzeugs wird vom Fahrzeugzustandsdetektor 190 erfasst. Wenn beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge größer ist, kann eine höhere Schwellenmenge eingestellt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Schwellenmenge auf einen Wert festgelegt werden kann. In diesem Fall ist die vorstehend beschriebene Auswahl unnötig, und die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 kann ein Speicher sein, der lediglich einen Wert speichert.
  • Der Ergebnisspeicher 170 ist ein Speicher, der ein Bestimmungsergebnis speichert, das von der Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge 150 erzeugt wurde. Die Diagnoseeinheit 180 diagnostiziert basierend auf dem im Ergebnisspeicher 170 gespeicherten Bestimmungsergebnis, ob der TWC 601 stark abgebaut worden ist oder nicht. In diesem Fall kann die Diagnoseeinheit 180 bei Bedarf eine statistische Auswertung des gespeicherten Bestimmungsergebnisses durchführen. Wenn beispielsweise ein Verhältnis der Anzahl von spezifischen erhaltenen Bestimmungsergebnissen zu der vorgegebenen Gesamtzahl der erhaltenen Bestimmungsergebnisse gleich oder größer als ein vorgegebenes Verhältnis ist, bestimmt die Diagnoseeinheit 180, dass der TWC 601 stark abgebaut worden ist. In diesem Beispiel legen insbesondere die spezifischen Bestimmungsergebnisse nahe, dass die vorübergehend erhöhte Menge größer als die Schwellenmenge ist.
  • Der Fahrzeugzustandsdetektor 190 ist ein Abschnitt, der einen Zustand eines Fahrzeugs erfasst. Der Zustand eines Fahrzeugs kann einen Zustand des Benzinmotors 500 umfassen, wie z.B. ein Ansaugluftvolumen, eine Kraftstoffeinspritzung, eine Motordrehzahl, eine AGR-Rate und einen Ladedruck (in dem Fall eines Turbomotors). Der Zustand eines Fahrzeugs kann ferner einen Gangauswahlzustand des Stufengetriebes 400 umfassen. Der vorstehende Zustand kann von einem Sensor oder dergleichen erfasst werden. Alternativ kann der vorstehende Zustand auch in Bezug auf ein Detail einer in dem ECU 100 erzeugten Anweisung erkannt werden. So kann beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf eine Ausgabe der Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung 120 erfasst werden und ein Gangauswahlzustand kann in Bezug auf einen Ausgang der Getriebesteuereinrichtung 140 erfasst werden. Ferner kann der vom Fahrzeugzustandsdetektor 190 erfasste Zustand eines Fahrzeugs einen anderen als den vorstehenden Zustand umfassen und beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine Temperatur des TWC 601 umfassen. Eine Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch einen Geschwindigkeitsdetektor erfasst werden (nicht gezeigt). Eine Temperatur kann mit einem Thermometer erfasst werden (nicht gezeigt).
  • (Diagnoseverfahren)
  • Die 2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus mit dem vorstehenden System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus gemäß dieser Ausführungsform darstellt.
  • Im Schritt S100 erfasst die Überwachungseinheit 130 eine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration. Es sollte beachtet werden, dass ein Detail von Schritt S100 später unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben wird.
  • Im Schritt S200 stellt die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 eine Schwellenmenge ein.
  • Die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 kann aus einer Vielzahl von vorgegebenen Mengen eine Menge auswählen. Auf diese Weise kann die Schwellenmenge-Einstelleinheit 160 eine Schwellenmenge einstellen. Diese Auswahl kann basierend auf dem Zustand eines Fahrzeugs durchgeführt werden, wenn die Überwachungseinheit 130 die vorübergehend erhöhte Menge der NOx-Konzentration erfasst. Wenn beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge größer ist, kann eine höhere Schwellenmenge eingestellt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Schwellenmenge auf einen Wert festgelegt werden kann. In diesem Fall ist die vorstehend beschriebene Auswahl nicht erforderlich.
  • Im Schritt S300 bestimmt die Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge 150, ob die vorübergehend erhöhte Menge größer als die Schwellenmenge ist oder nicht. Im Schritt S400 wird ein Bestimmungsergebnis im Ergebnisspeicher 170 gespeichert.
  • Im Schritt S500 diagnostiziert die Diagnoseeinheit 180 anhand des im Ergebnisspeicher 170 gespeicherten Bestimmungsergebnisses, ob der TWC 601 stark abgebaut ist oder nicht. In diesem Fall kann die Diagnoseeinheit 180 bei Bedarf eine statistische Auswertung des gespeicherten Bestimmungsergebnisses durchführen. Wenn die Anzahl der gespeicherten Bestimmungsergebnisse zu klein ist, kann die Verarbeitung ferner von Schritt S500 auf den Schritt S100 zurückgesetzt werden. Auf diese Weise kann ein Bestimmungsergebnis weiter erfasst werden. Es ist bevorzugt, dass ein Diagnoseergebnis von der Anzeigeeinheit 200 angezeigt wird, um dem Fahrer DR gemeldet zu werden.
  • Im vorstehend beschriebenen Schritt S100 wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung in einem Fall erneut mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt, bei dem ein durch den Gassensor 702 erhaltenes neuestes Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis, mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der vom Gassensor 702 zu erfassenden NOx-Konzentration begonnen. Auf diese Weise wird eine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration erfasst. Die 3 ist ein Flussdiagramm, das schematisch einen Vorgang zur Ausführung von Schritt S100 zeigt (2).
  • Im Schritt S110 bestimmt die Überwachungseinheit 130, ob die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 eine Kraftstoffunterbrechung durchführt oder nicht. Mit anderen Worten, die Überwachungseinheit 130 bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung 120 eine Anweisung einer Kraftstoffunterbrechung ausgegeben hat oder nicht. Wenn eine Kraftstoffunterbrechung nicht durchgeführt wird, kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt S110 zurück. Wenn eine Kraftstoffunterbrechung durchgeführt wird, fährt die Verarbeitung zu dem Schritt S120 fort.
  • Im Schritt S120 bestimmt die Überwachungseinheit 130, ob die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 erneut mit der Kraftstoffeinspritzung begonnen hat oder nicht. Mit anderen Worten, die Überwachungseinheit 130 bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung 120 erneut damit begonnen hat oder nicht, eine Anweisung für eine Kraftstoffeinspritzung auszugeben. Wenn mit der Kraftstoffeinspritzung nicht erneut begonnen wird, kehrt die Verarbeitung wieder zu dem Schritt S120 zurück. Wenn mit der Kraftstoffeinspritzung erneut begonnen wird, kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt S130 zurück.
  • Im Schritt S130 bestimmt die Überwachungseinheit 130, ob ein Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit 110 zuletzt mittels des Gassensors 702 erhalten hat, ein sehr magerer Zustand ist oder nicht. Auf diese Weise bestimmt die Überwachungseinheit 130, ob ein Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ein sehr magerer Zustand ist oder nicht, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 erneut mit der Kraftstoffeinspritzung begonnen hat. Der Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ändert sich aufgrund des erneuten Beginns der Kraftstoffeinspritzung stärker zu einem fetten Zustand. Durch Fokussieren darauf, ob ein Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der zuletzt zu dem Zeitpunkt erhalten worden ist, bei dem erneut mit der Kraftstoffeinspritzung begonnen worden ist, ein sehr magerer Zustand ist oder nicht, kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten werden, das kaum durch den erneuten Beginn der Kraftstoffeinspritzung beeinflusst wird. Wenn ein Zustand eines solchen bekannten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kein sehr magerer Zustand ist, kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt S110 zurück. Wenn ein Zustand eines solchen bekannten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ein sehr magerer Zustand ist, fährt die Verarbeitung zu dem Schritt S140 fort.
  • Im Schritt S140 beginnt die Überwachungseinheit 130 mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration, die durch den Gassensor 702 erfasst werden soll. Insbesondere tritt die Überwachungseinheit 130 in einen Zustand des Wartens auf den Notfall einer vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration ein.
  • Im Schritt S150 erfasst die Überwachungseinheit 130 eine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration. Beispielsweise ist die vorübergehend erhöhte Menge ein maximaler Wert (Spitzenwert) der NOx-Konzentration, der zuerst erhalten wird, nachdem die Überwachungseinheit 130 mit dem Warten auf den Notfall einer vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration im Schritt S140 begonnen hat.
  • Vorzugsweise wird der erneute Beginn der Kraftstoffeinspritzung im Schritt S120, der vorstehend beschrieben worden ist, nur aufgrund des Herunterschaltens des Stufengetriebes 400 während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs durchgeführt. In diesem Fall wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Herunterschaltens des Stufengetriebes 400 während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs erneut mit der Kraftstoffeinspritzung in einem Fall beginnt, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor 702 erhalten worden ist, größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, der vorstehend beschriebene Schritt S140 ausgeführt. Üblicherweise werden zum Zeitpunkt des Herunterschaltens des Stufengetriebes 400 während eines Langsamerwerdens eines Fahrzeugs eine Kraftstoffunterbrechung und ein erneuter Beginn der Kraftstoffeinspritzung nach der Kraftstoffunterbrechung durchgeführt, und zwar mit dem Ziel, die Motordrehzahl einzustellen. Folglich können Gelegenheiten zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Schritts S140 mit einer großen Häufigkeit erhalten werden, und zwar selbst bei einem gewöhnlichen Fahren, bei dem es sich nicht um ein Fahren handelt, das für eine Diagnose als solche vorgesehen ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass der vorstehend beschriebene Schritt S140 nur ausgeführt werden kann, wenn der Zustand eines Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen festgelegten Bereichs vorliegt. Wenn der Zustand eines Fahrzeugs nicht innerhalb des vorgegebenen festgelegten Bereichs vorliegt, kann die Verarbeitung zu dem Schritt S110 zurückkeh ren.
  • Im vorstehend beschriebenen Schritt S150 ist es bevorzugt, dass die Überwachungseinheit 130 die vorübergehende Zunahme der NOx-Konzentration, die vom Gassensor 702 zu erfassen ist, nur in einem Zeitraum vorliegt, in dem das vom Gassensor 702 erhaltene Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als die Stöchiometrie. Wird in diesem Zeitraum keine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration erfasst, kann die Verarbeitung zu dem Schritt S110 zurückkehren.
  • (Experiment und Analyse)
  • Die 4 bis 6 sind jeweils ein Diagramm, das die zeitabhängige Änderung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einer NOx-Emissionsmenge, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer NH3-Emissionsmenge zeigt, die in einem Fahrversuch (Prüfstandstest) eines Fahrzeugs mit dem TWC 601 gemessen wurde (1). Die 4 bis 6 zeigen eine zeitabhängige Veränderung in einem ersten bis dritten Zeitraum. Es sollte beachtet werden, dass ein Abtastzyklus für jeden Messdatenteil 1 Sekunde (eine halbe horizontale Skala) beträgt, und die erhaltenen Datenpunkte in den Diagrammen mit einer Geraden verbunden sind.
  • Die NOx-Emissionsmenge und die NH3-Emissionsmenge, die in den Diagrammen dargestellt sind, werden nicht durch den Gassensor 702 (1) erhalten, sondern durch ein für das Experiment installiertes Gasanalysegerät an einer Stelle auf einer stromabwärtigen Seite des Gassensors 702. Im Gegensatz zu dem Gassensor 702 hat das Gasanalysegerät keine NH3-Störungseigenschaft. Somit kann das Gasanalysegerät immer eine tatsächliche NOx-Emissionsmenge und eine tatsächliche NH3-Emissionsmenge erfassen. Es sollte beachtet werden, dass ein solches Gasanalysegerät ohne NH3-Störungseigenschaft ein Messgerät für ein Experiment ist und es normalerweise schwierig ist, ein allgemeines Automobil mit einem solchen Gasanalysegerät auszustatten.
  • Es wurden vier TWCs 601 vorbereitet, die einer hydrothermalen Alterungsbehandlung von 0 Stunden, 2 Stunden, 4 Stunden und 10 Stunden unterzogen wurden, und für jeden der vier TWCs 601 wurde ein Fahrversuch durchgeführt. Die hydrothermale Alterungsbehandlung wurde in einer Atmosphäre, die durch Mischen von 2 % O2 und 10 % H2O in ein Inertgas erhalten wurde, bei einer Temperatur von 1000 °C unter Verwendung eines Elektroofens durchgeführt. Als Fahrzeug mit dem TWC 601 (1) wurde ein „Golf 7“ verwendet. Der „Golf 7“ ist ein Automobil, das mit einem 1,4-Liter-Benzinmotor und einem 6-Gang-Automatikgetriebe von Volkswagen aus dem Jahr 2014 ausgestattet ist. Bezüglich des TWC 601 wurde auch ein Originalprodukt des „Golf 7“ verwendet. Als Fahrmodus für den Fahrversuch wurde das von der „Environmental Protection Agency (EPA)“ der Vereinigten Staaten definierte „Federal Test Procedure-75 (FTP-75)“ verwendet.
  • In dem mittleren Diagramm in jeder der 4 bis 6 wird ein Wert eines vom Gassensor 702 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Bereich zwischen 14,6 (Stöchiometrie) und etwa 50 angezeigt. Unter Bezugnahme auf die mittleren Diagramme von 4 bis 6 zeigt jeder von einem Pfeil AF1, einem Pfeil AF5 und einem Pfeil AF11 einen Zeitpunkt an, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf 50 oder größer zugenommen hatte. Ferner zeigt jeder von einem Pfeil AF2, einem Pfeil AF6 und einem Pfeil AF12 einen Zeitpunkt an, zu dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf weniger als 50 vermindert wurde. Ferner zeigt jeder von einem Pfeil AF3, einem Pfeil AF7 und einem Pfeil AF9 einen Zeitpunkt an, zu dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf 14,6 (Stöchiometrie) oder weniger vermindert wurde. Ferner zeigt jeder von einem Pfeil AF4, einem Pfeil AF8 und einem Pfeil AF10 einen Zeitpunkt an, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 14,6 (Stöchiometrie) überschreitet.
  • Unter Bezugnahme auf die mittleren Diagramme von 4 und 6 entspricht jeder der Zeitpunkte NE1 bis NE4 einem Zeitpunkt, bevor ein Zustand in einen fetten Zustand versetzt wurde (Luft-Kraftstoff-Verhältnis < 14,6), und zwar unmittelbar nachdem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 (1) nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Herunterschaltens während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs mit der Kraftstoffeinspritzung erneut begonnen hat. Bei den Zeitpunkten NE1 bis NE4 wurde eine vorübergehende Erhöhung einer NOx-Emissionsmenge festgestellt. Die 7 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen der Alterungszeit und einer NOx-Emissionsmenge bei jedem der Zeitpunkte NE1 bis NE4 zeigt. Wie es aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, war ein Spitzenwert der NOx-Emissionsmenge bei jedem der Zeitpunkte NE1 bis NE4 weitgehend proportional zur Alterungszeit.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf die untersten Diagramme von 4 und 6 war eine NH3-Emissionsmenge bei jedem der Zeitpunkte NE1 bis NE4 etwa Null. Somit können auch bei einer Verwendung des Gassensors 702 (1) mit einer NH3-Störungseigenschaft Werte nahezu so genau wie die Werte des Gasanalysegeräts bei den Zeitpunkten NE1 bis NE4 erfasst werden, ohne dass eine Störung auftritt. Die folgende Tabelle zeigt einen vom Gasanalysegerät erhaltenen Erfassungswert (ppm) und ein Erfassungssignal (V) von dem Gassensor 702 (1) bei den Zeitpunkten NE1 bis NE4. [Tabelle 1]
    NOx-Emissionsmenge [ppm] NOx-Sensorausgabe [V]
    0 Stunden 2 Stunden 4 Stunden 10 Stunden 0 Stunden 2 Stunden 4 Stunden 10 Stunden
    NE1 46,3 65,6 79,0 103,8 0,22 0,31 0,38 0,49
    NE2 75,6 96,8 123,8 151,9 0,36 0,47 0,59 0,73
    NE3 62,5 104,8 150,7 171,7 0,30 0,50 0,72 0,82
    NE4 13,7 52,8 68,3 118,0 0,07 0,25 0,33 0,57
  • Basierend auf den vorstehend genannten Ergebnissen wurde festgestellt, dass Messwerte proportional zur Alterungszeit durch Erfassen einer NOx-Emissionsmenge mit dem Gassensor 702 (1) bei einem der Zeitpunkte NE1 bis NE4 erhalten werden können. Die Zeitpunkte NE1 bis NE4 sind Zeitpunkte, bevor ein Zustand in einen fetten Zustand versetzt wurde (Luft-Kraftstoff-Verhältnis < 14,6), und zwar unmittelbar nachdem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 (1) die Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Herunterschaltens während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs erneut begonnen hat. Um folglich eine NOx-Emissionsmenge bei den Zeitpunkten NE1 bis NE4 zu erhalten, kann mit einem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration zu dem Zeitpunkt begonnen werden, zu dem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung durch Herunterschalten während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs wieder mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt. Zeitpunkte, bei denen die NOx-Emissionsmenge nach dem Beginn des Überwachens einen Maximalwert aufweist, entsprechen den Zeitpunkten NE1 bis NE4.
  • Es sollte beachtet werden, dass nach dem Zeitpunkt NE3 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem mageren Zustand in einen fetten Zustand geändert wurde, wie es durch den Pfeil AF7 angegeben ist. Dann wurde die Emission von NH3 festgestellt, wie es durch eine Klammer HE1 im untersten Diagramm von 4 angegeben ist. Um die NOx-Konzentration mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des Gassensors 702 mit einer NH3-Störungseigenschaft zu erfassen, ist es daher bevorzugt, dass die vorübergehende Zunahme der NOx-Konzentration nur in einem Zeitraum eines mageren Zustands überwacht wird.
  • Unter Bezugnahme auf die 5 entsprechen die Zeitpunkte Q1 bis Q3 auch den Zeitpunkten unmittelbar nachdem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einer Kraftstoffunterbrechung durch Herunterschalten während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs erneut mit der Kraftstoffeinspritzung begonnen hat. Ein proportionaler Zusammenhang zwischen einem Spitzenwert einer NOx-Emissionsmenge und der Alterungszeit zu den Zeitpunkten Q1 bis Q3 wurde nicht so deutlich festgestellt wie zu den Zeitpunkten NE1 bis NE4. Dies kann als Folge der Tatsache angesehen werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht ausreichend groß war oder ein Zeitraum mit einem relativ großen Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar vor den Zeitpunkten Q1 bis Q3 kurz war, da ein Zeitraum einer Kraftstoffunterbrechung unmittelbar vor den Zeitpunkten Q1 bis Q3 kurz war. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht ausreichend groß ist oder ein Zeitraum mit einem relativ großen Luft-Kraftstoff-Verhältnis kurz ist, wird Sauerstoff in einem Ceroxidanteil im TWC 601 nicht ausreichend absorbiert (1). Es wird davon ausgegangen, dass eine solche unzureichende Absorption zu einer Verringerung der vorstehend beschriebenen proportionalen Beziehung führt. Um ein proportionales Verhältnis zwischen einem Spitzenwert einer NOx-Emissionsmenge und der Alterungszeit zu verbessern, wird daher davon ausgegangen, dass ein Spitzenwert einer NOx-Emissionsmenge erst dann erfasst werden kann, wenn ein ausreichend großes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst wird. Änderungen in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis treten nicht sofort, sondern in einem bestimmten Maße kontinuierlich auf. Daher wird davon ausgegangen, dass die Sauerstoffaufnahme auch dann ausreichend fortschreitet, wenn ein Zeitraum kurz ist, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis identisch oder größer als dieses ist, vorausgesetzt, dass ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ausreichend zugenommen hat. Gemäß einer Untersuchung der Erfinder der vorliegenden Erfindung kann eine proportionale Beziehung unter der Bedingung, dass ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis auf mehr als 50 zunimmt, deutlich verbessert werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass, obwohl das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar vor dem Zeitpunkt NE2 (4) kleiner war als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar vor den Zeitpunkten Q1 bis Q3, das vorstehende Verhältnis zum Zeitpunkt NE2 ausreichend erreicht wird. Dies kann als Folge der Tatsache angesehen werden, dass ein Zustand mit einem relativ hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar vor dem Zeitpunkt NE2 über einen längeren Zeitraum in einem bestimmten Ausmaß (etwa 2 Sekunden) fortbestand. In Anbetracht dessen kann die Verarbeitung des Beginns der Überwachung einer vorübergehenden Erhöhung der NOx-Konzentration bei einem erneuten Beginn der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung unter der Voraussetzung veranlasst werden, dass ein Zustand, in dem ein vom Gassensor 702 erhaltenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis, für einen vorgegebenen Zeitraum oder mehr (z.B. etwa 2 Sekunden) andauert. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Diagnosegenauigkeit erhalten bleiben kann und ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis niedriger eingestellt werden kann.
  • (Effekt)
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung in einem Fall wieder mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt, wobei ein durch den Gassensor 702 neu erhaltenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis, mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der vom Gassensor 702 zu erfassenden NOx-Konzentration begonnen. Auf diese Weise wird eine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration erfasst. Die vorübergehend erhöhte Menge weist eine Korrelation mit der Verschlechterung des TWC 601 auf. Ferner wird durch das Einstellen eines Zeitpunkts für das Erfassen einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration, wie es vorstehend beschrieben worden ist, der Zeitpunkt für die Erfassung einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration so verschoben, dass er sich von einem Zeitpunkt unterscheidet, an dem eine große Menge an NH3 von dem TWC 601 erzeugt wird. Mit dieser Konfiguration wird die Beeinflussung durch NH3 bei der Messung der NOx-Konzentration vermindert, so dass die NOx-Konzentration genauer gemessen werden kann. Somit kann eine Katalysatorabbaudiagnose basierend auf der NOx-Konzentration in einem Abgas, das durch den TWC 601 hindurchgetreten ist, mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
  • In der Regel wird eine Kraftstoffunterbrechung zum Zeitpunkt des Langsamerwerdens beim Fahren eines Fahrzeugs durchgeführt, wodurch eine sehr magere Atmosphäre erzeugt wird. Wenn eine Kraftstoffunterbrechung ausgesetzt wird (d.h. wenn mit der Kraftstoffeinspritzung neu begonnen wird), wird in der Regel eine Steuerung durchgeführt, um die sehr magere Atmosphäre in eine fette Atmosphäre umzuwandeln. Diese Steuerung wird durchgeführt, weil die NOx-Entfernungsleistung nicht in einem Zustand sichergestellt werden kann, in dem ein Katalysator aufgrund einer sehr mageren Atmosphäre eine maximale Menge an Sauerstoff absorbiert. Die NOx-Entfernungsleistung kann durch die Beseitigung von Sauerstoff in einem bestimmten Grad in einer fetten Atmosphäre sichergestellt werden. Der Betrieb des Aussetzens einer Kraftstoffunterbrechung erfolgt mehrmals während der normalen Fahrt. Insbesondere wenn ein Herunterschalten aufgrund eines Langsamerwerdens beim Fahren durchgeführt wird, wird mit der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung mit dem Ziel der Einstellung einer Motordrehzahl neu begonnen. Somit kann ein für eine OBD geeigneter Zustand eines Fahrzeugs gemäß dieser Ausführungsform mit einer großen Häufigkeit erreicht werden, ohne dass eine absichtliche Motorsteuerung für eine OBD durchgeführt wird. Daher ist eine OBD gemäß dieser Ausführungsform geeignet, als passive OBD verwendet zu werden, die eine Art von OBD ist, bei der keine absichtliche Motorsteuerung für eine OBD durchgeführt wird.
  • Im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen OSC-Verfahren basiert die Diagnose gemäß dieser Ausführungsform auf der NOx-Konzentration, so dass ein diagnostisches Ergebnis erzielt werden kann, das die NOx-Entfernungsleistung direkter widerspiegelt. Ferner kann die Diagnose gemäß dieser Ausführungsform in einem kürzeren Zeitraum (typischerweise 1 Sekunde oder weniger) im Vergleich zu dem OSC-Verfahren durchgeführt werden.
  • Wenn ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis größer als 50 ist, besteht eine stärkere Korrelation zwischen einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration und einem Abbaugrad des Gassensors 702. Dadurch kann die Genauigkeit der Katalysatorabbaudiagnose weiter verbessert werden. Es sollte beachtet werden, dass ein Zustand, in dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als 50 ist, nur dann eintritt, wenn eine Kraftstoffunterbrechung für einen bestimmten Zeitraum andauert und somit häufig im normalen Fahrbetrieb auftreten kann. Selbst wenn ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis auf größer als 50 eingestellt wird, gehen daher die Gelegenheiten für eine OBD nicht wesentlich verloren.
  • Vorzugsweise wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung durch Herunterschalten des Stufengetriebes 400 während des Langsamerwerdens eines Fahrzeugs in einem Fall wieder mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt, wobei ein durch den Gassensor 702 zuletzt erhaltenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der vom Gassensor 702 zu erfassenden NOx-Konzentration begonnen. Das Herunterschalten des Stufengetriebes 400 aufgrund eines Langsamerwerdens eines Fahrzeugs tritt häufig beim normalen Fahren eines Fahrzeugs auf. Wenn also zum Zeitpunkt eines solchen Herunterschaltens mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration begonnen wird, kann die Katalysatorabbaudiagnose mit einer großen Häufigkeit durchgeführt werden. Ferner werden zum Zeitpunkt des Herunterschaltens in der Regel eine Kraftstoffunterbrechung und ein erneuter Beginn der Kraftstoffeinspritzung nach der Kraftstoffunterbrechung durchgeführt. Eine Kraftstoffunterbrechung und ein erneuter Beginn der Kraftstoffeinspritzung nach der Kraftstoffunterbrechung müssen daher nicht nur mit dem Ziel durchgeführt werden, eine Katalysatorabbaudiagnose durchzuführen. Somit kann die Katalysatorabbaudiagnose als passive OBD durchgeführt werden. Ferner kann zum Zeitpunkt des Herunterschaltens während des Langsamerwerdens ein Zustand eines Fahrzeugs leicht einen Zustand nahe an einem vorgegebenen Zustand erreichen. Insbesondere in einem Automatikgetriebe-Fahrzeug kann ein Herunterschalten während des Langsamerwerdens durchgeführt werden, wenn ein Prozessor des ECU 100 ein bestimmtes Programm ausführt. Dementsprechend sind die Unterschiede bei den Zuständen eines Fahrzeugs zum Zeitpunkt der OBD relativ gering. Mit dieser Konfiguration kann die Variation eines Korrelationskoeffizienten zwischen einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration und einem Abbaugrad des Gassensors 702, die durch eine Zustandsdifferenz eines Fahrzeugs verursacht wird, vermindert werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Katalysatorabbaudiagnose weiter verbessert werden.
  • Eine Schwellenmenge, die mit einer vorübergehend erhöhten Menge in der Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge 150 zu vergleichen ist, kann basierend auf dem Zustand eines Fahrzeugs eingestellt werden, wenn eine vorübergehend erhöhte Menge einer NOx-Konzentration erfasst wird. Mit dieser Konfiguration kann eine Differenz bei einem Korrelationskoeffizienten zwischen einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration und einem Abbaugrad des Gassensors 702, die durch eine Differenz in den Zuständen eines Fahrzeugs verursacht wird, korrigiert werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Katalysatorabbaudiagnose weiter verbessert werden.
  • Mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der vom Gassensor 702 zu erfassenden NOx-Konzentration kann nur begonnen werden, wenn sich der Zustand eines Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen festgelegten Bereichs befindet. In diesem Fall kann die Variation eines Korrelationskoeffizienten zwischen einer vorübergehend erhöhten Menge einer NOx-Konzentration und einem Abbaugrad des Gassensors 702, die durch eine Zustandsdifferenz eines Fahrzeugs verursacht wird, vermindert werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Katalysatorabbaudiagnose weiter verbessert werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die vorübergehende Erhöhung der NOx-Konzentration, die vom Gassensor 702 zu erfassen ist, nur in einem Zeitraum überwacht wird, in dem ein vom Gassensor 702 erhaltenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist als die Stöchiometrie. In diesem Fall kann ein Einfluss von NH3, der entsteht, nachdem ein vom Gassensor 702 erhaltenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett geändert wurde, auf den Gassensor 702 mit einer größeren Sicherheit vermindert werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Katalysatorabbaudiagnose weiter verbessert werden.
  • (Modifizierung des Getriebes)
  • Anstelle des Stufengetriebes 400 (1) kann ein stufenloses Getriebe (CVT) verwendet werden. Anders als das Stufengetriebe 400 ist das CVT ein Leistungsübertragungsmechanismus, der ein Übersetzungsverhältnis in einer kontinuierlichen Weise ändern kann. In einem Fahrzeug, das ein CVT umfasst, kann eine spezifische Änderung des Übersetzungsverhältnisses ähnlich einem Gangwechsel, der durch das Stufengetriebe 400 durchgeführt wird, durch eine Steuerung, die mittels des CVT durch das ECU durchgeführt wird, in einer Weise durchgeführt werden, bei welcher der Gangwechsel des Stufengetriebes 400 simuliert wird. Das Herunterschalten, das mit diesem Verfahren in einer solchen simulierenden Weise implementiert wird, wird hier als Pseudo-Herunterschalten bezeichnet. Insbesondere kann in einem Fahrzeug, das Schaltwippen umfasst, ein Pseudo-Herunterschalten als Reaktion auf eine Betätigung durchgeführt werden, die mit den Schaltwippen durch den Fahrer DR durchgeführt wird (1).
  • Bei dieser Modifizierung beginnt, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Pseudo-Herunterschaltens des CVT während eines Langsamerwerdens eines Fahrzeugs in einem Fall mit der Kraftstoffeinspritzung erneut beginnt, bei dem das neueste Bestimmungsergebnis, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit 110 erzeugt wird, nahelegt, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor 702 erhalten wird, größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, die Überwachungseinheit 130 mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration. Durch diese Konfiguration wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 (1) nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Pseudo-Herunterschaltens während eines Langsamerwerdens eines Fahrzeugs in einem Fall erneut mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor 702 (1) erhalten worden ist, größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration, die durch den Gassensor 702 erfasst werden soll, begonnen.
  • Gemäß dieser Modifizierung wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Pseudo-Herunterschaltens während eines Langsamerwerdens eines Fahrzeugs in einem Fall erneut mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor 702 erhalten worden ist, größer als ein Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme der NOx-Konzentration, die durch den Gassensor 702 erfasst wird, begonnen. Zum Zeitpunkt des Pseudo-Herunterschaltens werden üblicherweise eine Kraftstoffunterbrechung und ein erneuter Beginn der Kraftstoffeinspritzung nach der Kraftstoffunterbrechung durchgeführt. Folglich müssen eine Kraftstoffunterbrechung und ein erneuter Beginn der Kraftstoffeinspritzung nach der Kraftstoffunterbrechung nicht nur mit dem Ziel des Durchführens einer Katalysatorabbaudiagnose durchgeführt werden. Folglich kann das Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus als passive OBD durchgeführt werden.
  • (Weitere Modifizierung)
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine Katalysatorabbaudiagnose des TWC 601 (1) durchgeführt. Zusätzlich zu oder anstelle der Katalysatorabbaudiagnose des TWC 601 kann jedoch eine Katalysatorabbaudiagnose des zusätzlichen Katalysators 602 mit einem ähnlichen Verfahren wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden.
  • Die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschreibt einen Gassensor 702, der sowohl ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis als auch eine NOx-Konzentration messen kann. Ein Gassensor kann jedoch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorelement und ein NOx-Element mit einer NH3-Störungseigenschaft umfassen, die getrennt voneinander ausgebildet sind.
  • Die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem ein Fahrzeug von einem Fahrer DR gefahren wird. Ein Fahrzeug kann jedoch automatisch gefahren werden. In diesem Fall kann die Anzeigeeinheit 200 zum Anzeigen von Informationen für einen Insassen (nicht den Fahrer DR) vorgesehen werden, oder die Anzeigeeinheit 200 kann weggelassen werden. Ferner kann bei einer automatischen Fahrt eines Fahrzeugs das Gaspedal 300 entfallen.
  • Während die Erfindung gezeigt und ausführlich beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Es sollte deshalb beachtet werden, dass zahlreiche, hier nicht veranschaulichte Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 20101781 [0013]
    • JP 2012219740 [0014, 0016]
    • JP 2004138486 [0015, 0016]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus für ein System, wobei das System einen Verbrennungsmotor (500), der eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) umfasst, einen Katalysator (601), in den ein Abgas von dem Verbrennungsmotor (500) eingeführt wird, und einen Gassensor (702) mit einer Ammoniak-Störungseigenschaft umfasst, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Stickstoffoxidkonzentration eines Abgases misst, das durch den Katalysator (601) hindurchgetreten ist, wobei das Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus die Schritte umfasst: Beginnen mit einem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme einer Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, und dadurch Erfassen einer vorübergehend erhöhten Menge der Stickstoffoxidkonzentration, wobei mit dem Überwachen begonnen wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) nach einer Kraftstoffunterbrechung erneut mit einer Kraftstoffeinspritzung in einem Fall beginnt, bei dem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor (702) erhalten worden ist, größer als ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist, wobei das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist; und Bestimmen, ob die vorübergehend erhöhte Menge größer ist als eine Schwellenmenge oder nicht.
  2. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach Anspruch 1, bei dem der Katalysator (601) ein Dreiwege-Katalysator ist.
  3. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis größer als 50 ist.
  4. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die vorübergehende Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, nur in einem Zeitraum überwacht wird, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, magerer ist als die Stöchiometrie.
  5. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das System ein Fahrzeug ist, das ein Stufengetriebe (400) oder ein stufenloses Getriebe umfasst, das mit dem Verbrennungsmotor (500) verbunden ist, und mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, begonnen wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) mit der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Herunterschaltens des Stufengetriebes (400) oder eines Pseudo-Herunterschaltens des stufenlosen Getriebes während eines Langsamerwerdens des Fahrzeugs in einem Fall erneut beginnt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das zuletzt durch den Gassensor (702) erhalten worden ist, größer als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist.
  6. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das System ein Fahrzeug ist, und das Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus ferner den Schritt des Einstellens der Schwellenmenge auf der Basis eines Zustands des Fahrzeugs, wenn das Erfassen der vorübergehend erhöhten Menge durchgeführt wird, umfasst.
  7. Verfahren zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das System ein Fahrzeug ist, und mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, nur begonnen wird, wenn ein Zustand des Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen festgelegten Bereichs liegt.
  8. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus, das einen Abbaugrad eines Katalysators (601) diagnostiziert, in den ein Abgas von einem Verbrennungsmotor (500), der eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) umfasst, eingeführt wird, wobei das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus umfasst: einen Gassensor (702), der eine Ammoniak-Störungseigenschaft aufweist und so ausgebildet ist, dass er ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Stickstoffoxidkonzentration eines Abgases messen kann, das durch den Katalysator (601) hindurchgetreten ist; und eine Steuervorrichtung (100), die zum Betreiben des Verbrennungsmotors (500) ausgebildet ist, wobei die Steuervorrichtung (100) umfasst: eine Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung (120), die zum Steuern der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) ausgebildet ist; eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit (110), die zum Bestimmen, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, größer als ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist oder nicht, ausgebildet ist, wobei das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis größer ist als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis; eine Überwachungseinheit (130), die zum Beginnen mit dem Überwachen einer vorübergehenden Zunahme einer Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, und dadurch Erfassen einer vorübergehend erhöhten Menge der Stickstoffoxidkonzentration ausgebildet ist, wobei die Überwachungseinheit (130) zum Beginnen mit dem Überwachen ausgebildet ist, wenn die Kraftstoffeinspritzung-Steuereinrichtung (120) eine Anweisung zum erneuten Beginnen mit der Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) in einem Fall ausgibt, wenn ein neuestes Bestimmungsergebnis, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit (110) erzeugt wird, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, größer als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist oder nicht, nahelegt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, größer als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist; und eine Einheit zur Bestimmung einer erhöhten Menge (150), die zum Bestimmen ausgebildet ist, ob die vorübergehend erhöhte Menge, die durch die Überwachungseinheit (130) erfasst worden ist, größer als eine Schwellenmenge ist.
  9. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach Anspruch 8, bei dem der Katalysator (601) ein Dreiwege-Katalysator ist.
  10. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis größer als 50 ist.
  11. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Überwachungseinheit (130) eine vorübergehende Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration, die durch den Gassensor (702) erfasst werden soll, nur in einem Zeitraum überwacht, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, magerer als die Stöchiometrie ist.
  12. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus ein System für ein Fahrzeug ist, das ein Stufengetriebe (400) oder ein stufenloses Getriebe umfasst, und die Überwachungseinheit (130) mit dem Überwachen der vorübergehenden Zunahme der Stickstoffoxidkonzentration beginnt, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (501) nach einer Kraftstoffunterbrechung aufgrund eines Herunterschaltens des Stufengetriebes (400) oder eines Pseudo-Herunterschaltens des stufenlosen Getriebes während eines Langsamerwerdens des Fahrzeugs in einem Fall erneut mit der Kraftstoffeinspritzung beginnt, wenn das neueste Bestimmungsergebnis, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungseinheit (110) bestimmt wird, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, größer als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis ist oder nicht, nahelegt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Gassensor (702) erhalten wird, größer ist als das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Schwellenverhältnis.
  13. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus ein System für ein Fahrzeug ist, und die Steuervorrichtung (100) ferner eine Schwellenmenge-Einstelleinheit (160) umfasst, wobei die Schwellenmenge-Einstelleinheit (160) zum Einstellen der Schwellenmenge auf der Basis eines Zustands des Fahrzeugs, wenn die Überwachungseinheit (130) die vorübergehend erhöhte Menge erfasst, ausgebildet ist.
  14. System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das System zur Diagnose eines Katalysatorabbaus ein System für ein Fahrzeug ist, und die Überwachungseinheit (130) nur dann arbeitet, wenn ein Zustand des Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen festgelegten Bereichs liegt.
DE102019006150.0A 2018-09-07 2019-08-29 Verfahren zur diagnose eines katalysatorabbaus und system zur diagnose eines katalysatorabbaus Ceased DE102019006150A1 (de)

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