DE10227838A1

DE10227838A1 - Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10227838A1
Application number: DE10227838A
Authority: DE
Inventors: Masumi Kinugawa; Kiyonori Sekiguchi; Tsukasa Kuboshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2022-06-22
Also published as: US7048891B2; DE10227838B4; JP2003106140A; US20020197721A1; JP4122849B2

Abstract

Die Wärmeerzeugungsmenge (qr/r) pro Einheitsdurchsatz einem Katalysator zugeführter brennbarer Stoffe wird auf Grundlage von Informationen über eine stromaufwärtige und stromabwärtige Temperatur und zusätzlich Motorinformationen abgeschätzt. Der Leistungsabbauzustand des Katalysators wird durch eine Beurteilung feststellt, ob die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert (D) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasreinigungssystem, das im Abgas eines Motors enthaltene Schadstoffe reinigt, und insbesondere eine Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung zur präzisen Erfassung des Leistungsabbauzustands eines Katalysators, der zum Oxidieren von im Abgas eines Dieselmotor enthaltenen brennbaren Stoffen (z. B. HC) verwendet wird. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Katalysatorleistungsabbau-Alarmierungsvorrichtung zum Alarmgeben beim Leistungsabbau des Katalysators.
Benzinmotoren sind im Allgemeinen mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor ausgestattet, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas zu erfassen und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Verbrennungskammer dieses Motors eingeleiteten Gasgemisches zu steuern. Der Sauerstoffkonzentrationssensor kann bekanntermaßen auch zum Erfassen des Leistungsabbaus eines Dreiwegekatalysators verwendet werden.
Dieselmotoren zeichnen sich dadurch aus, dass das Luft- Kraftstoff-Verhältnis verglichen mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im mageren Bereich eingestellt wird. Das bei Benzinmotoren eingesetzte Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungsverfahren kann nicht direkt bei Dieselmotoren angewandt werden.
Möglicherweise wäre ein Kohlenwasserstoffsensor (HC- Sensor) nützlich, um den Leistungsabbau eines Katalysators zu beurteilen. Allerdings wurde bislang noch kein zuverlässiger HC-Sensor entwickelt. Außerdem wäre der HC-Sensor teuer.

Die japanische Patentschrift JP 2-593506 B2 offenbart ein Verfahren zur Beurteilung des Leistungsabbauzustands eines Katalysators auf Grundlage der Differenz zwischen einer stromaufwärtigen Abgastemperatur und einer stromabwärtigen Abgastemperatur des Katalysators. Diese Beurteilung ist preiswert, da für diese Beurteilung ein im Katalysatorgehäuse vorgesehener Abgastemperatursensor genutzt werden kann. Allerdings kommt dieses Beurteilungsverfahren in der Praxis nicht zum Einsatz, da die Erfassungsgenauigkeit bislang noch nicht in jedem Betriebsmodus des Motors gewährleistet ist und da die Messgenauigkeit des Abgastemperatursensors bislang nicht zuverlässig ist.

Die japanische Offenlegungsschrift JP 3-50315 A1 offenbart eine Technik zur Optimierung des Erfassungspunkts, mit der sich die Erfassungsgenauigkeit der Abgastemperatur in einem Abgaskatalysator verbessern lässt. Die japanische Offenlegungsschrift JP 7-180536 A1 offenbart eine Technik zur wechselseitigen Korrektur der von zwei Abgastemperatursensoren erhaltenen Temperaturdaten unter bestimmten Bedingungen.

Diese herkömmlichen Techniken reichen jedoch nicht aus, um die angesprochenen Mängel der japanischen Patentschrift JP 2-593506 B2 zu beheben.

Fig. 11 zeigt grafisch den Zusammenhang zwischen dem HC- Durchsatz pro Zeiteinheit (g/Std.) und der Differenz zwischen stromaufwärtiger/stromabwärtiger Temperaturdifferenz (°C) in Bezug auf die Katalysatorreinigungsleistung (η), der experimentell anhand von Motorversuchsläufen ermittelt wurde, die in einem Emissionsmodus- Betriebsbereich durchgeführt wurden, in dem die Konzentration der in den Abgaskatalysator strömenden brennbaren Stoffe (HC) und die Katalysatorreinigungsleistung (η) verschiedenartig wechselten.

Bei diesen Versuchsläufen war die Messung der stromaufwärtigen Abgastemperatur und der stromabwärtigen Abgastemperatur korrekt, und der Messfehler der Abgastemperatursensoren war jeweils vernachlässigbar.

Wie aus Fig. 11 hervorgeht, lässt sich der Leistungsabbauzustand eines Katalysators nur schwer präzise auf Grundlage der Differenz zwischen der stromaufwärtigen/stromabwärtigen Abgastemperatur beurteilen.

Abgesehen davon wird bei Dieselmotoren ein (im Folgenden DPF genannter) Dieselpartikelfilter verwendet, um die als Partikel bezeichneten Abgasemissionen einzufangen. Wenn ein direkt einspritzender Dieselmotor mit einem DPF ausgestattet wird, der einen die brennbaren Stoffe (HC) oxidierenden Katalysator trägt, lässt sich die Katalysatortemperatur in diesem DPF nur schwer direkt messen. Daher muss der Leistungsabbau des Katalysators auf Grundlage der Differenz zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abgastemperatur des DPF erfasst werden. Unter diesen Umständen besteht der dringende Bedarf nach einer hochpräzisen und preiswerten Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung.

Angesichts der oben geschilderten Probleme beim Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der sich der Leistungsabbauzustand eines Katalysators präzise erfassen lässt.

Außerdem soll die Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung eine hochpräzise Erfassung des Katalysatorleistungsabbauzustands ermöglichen, die nicht nachteilig durch einen Messfehler der Abgastemperatur beeinflusst wird.

Um diese und andere damit verwandte Aufgaben zu lösen, sieht die Erfindung eine erste Katalysatorleistungsabbau- Erfassungsvorrichtung vor, mit der sich der Leistungsabbauzustand eines Katalysators erfassen lässt, der sich in einem Katalysatorgehäuse in einem Abgasreinigungssystem befindet, das im Abgas eines Motors enthaltene Schadstoffe reinigt, und die außer einem stromaufwärtigen Abgastemperatursensor zum Messen einer stromaufwärtigen Abgastemperatur, die einer an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht, und einem stromabwärtigen Abgastemperatursensor zum Messen einer stromabwärtigen Abgastemperatur, die einer an der stromabwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht, eine Motorinformationen-Erfassungseinrichtung, um neben den von dem stromaufwärtigen Abgastemperatursensor und dem stromabwärtigen Abgastemperatursensor erhaltenen Temperaturinformationen zusätzliche Motorinformationen zu erfassen, und eine Katalysatorleistungsabbau- Beurteilungseinrichtung umfasst, um auf Grundlage der Temperaturinformationen und der zusätzlichen Motorinformationen die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz dem Katalysator zugeführter brennbarer Stoffe abzuschätzen, die bei der Reaktion der brennbaren Stoffe mit dem Katalysator im Katalysatorgehäuse entsteht. Die Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungseinrichtung fällt die Entscheidung, dass der Katalysator einem Leistungsabbau unterliegt, wenn die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert ist. Die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe wird durch Multiplizieren der Katalysatorreinigungsleistung und der Wärmeerzeugungsmenge der brennbaren Stoffe ermittelt.

Mit dieser Anordnung lässt sich der Leistungsabbauzustand des im Abgasreinigungssystem im Katalysatorgehäuse untergebrachten Katalysators präzise erfassen. Die Erfindung stellt daher eine hochpräzise und preiswerte Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung zur Verfügung.

Mit dieser Anordnung lässt sich die Katalysatorreinigungsleistung präzise ermitteln, wenn die Konzentrationen der brennbaren Stoffe genau eingestellt und die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe abgeschätzt wird. Dies erlaubt es zum Beispiel, bezogen auf eine Bezugslinie für die Katalysatorreinigungsleistung (z. B. 50%) präzise zwischen Kurvenverläufen mit hoher Reinigungsleistung und Kurvenverläufen mit niedriger Reinigungsleistung zu unterscheiden.

Daneben sieht die Erfindung eine zweite Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung vor, mit der sich der Leistungsabbauzustands eines Katalysators erfassen lässt, der sich in einem Katalysatorgehäuse in einem Abgasreinigungssystem befindet, das im Abgas eines Motors enthaltene Schadstoffe reinigt, und die außer einem stromaufwärtigen Abgastemperatursensor zum Messen einer stromaufwärtigen Abgastemperatur, die einer an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht, und einem stromabwärtigen Abgastemperatursensor zum Messen einer stromabwärtigen Abgastemperatur, die einer an der stromabwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht, eine Motorinformationen- Erfassungseinrichtung, um neben den von dem stromaufwärtigen Abgastemperatursensor und dem stromabwärtigen Abgastemperatursensor erhaltenen Temperaturinformationen zusätzliche Motorinformationen zu erfassen, eine Betriebsmodus-Wechseleinrichtung, um den Motorbetriebszustand zwischen einem sich im Hinblick auf die Emissionsmenge der im Abgas des Motors enthaltenen brennbaren Stoffe unterscheidenden ersten Betriebsmodus und zweiten Betriebsmodus zu wechseln, und eine Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungseinrichtung umfasst, um auf Grundlage der Temperaturinformationen und der zusätzlichen Motorinformationen eine erste Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz dem Katalysator während des ersten Betriebsmodus zugeführter brennbarer Stoffe sowie eine zweite Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz dem Katalysator während des zweiten Betriebsmodus zugeführter brennbarer Stoffe abzuschätzen. Die Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungseinrichtung fällt die Entscheidung, dass der Katalysator einem Leistungsabbau unterliegt, wenn eine geschätzte Differenz zwischen der ersten Wärmeerzeugungsmenge und der zweiten Wärmeerzeugungsmenge kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert ist.

Mit dieser Anordnung lässt sich der Leistungsabbauzustand des im Abgasreinigungssystem vom Katalysatorgehäuse gehaltenen Katalysators präzise erfassen. Da bei der zweiten Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung die gleichen Abgastemperatursensoren verwendet werden, um die stromaufwärtige und stromabwärtige Abgastemperatur zu messen, heben sich zwangsläufig die den Sensoren eigenen Messfehler durch die Subtraktion beim Erhalt der Differenz zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abgastemperatur auf. Dadurch lässt sich eine hochpräzise Beurteilung des Katalysatorleistungsabbaus realisieren, die durch die Messfehler der eingesetzten Abgastemperatursensoren im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt.

Bei der erfindungsgemäßen Katalysatorleistungsabbau- Erfassungsvorrichtung ist es vorzuziehen, wenn die zusätzlichen Motorinformationen der Atmosphärentemperatur oder Umgebungstemperatur entsprechen. Die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der dem Katalysator zugeführten brennbaren Stoffe wird unter Berücksichtigung eines Wärmeübertragungsmodells des Abgasreinigungssystems ermittelt, das ein Katalysatorgehäuse enthält. Von diesem Wärmeübertragungsmodell wird ein erster Funktionsausdruck mit einer Variablen herangezogen, die der Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Abgastemperatur und der stromabwärtigen Abgastemperatur entspricht. Außerdem wird von diesem Wärmeübertragungsmodell ein zweiter Funktionsausdruck mit einer Variablen herangezogen, die der Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Abgastemperatur und der Atmosphären- oder Umgebungstemperatur entspricht.

Mit dieser Anordnung lässt sich die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe in dem Katalysatorgehäuse des Abgasreinigungssystems präzise abschätzen. Wenn die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als der vorbestimmte Beurteilungswert ist, wird der Leistungsabbauzustand des Katalysators rückgemeldet.

Bei der erfindungsgemäßen Katalysatorleistungsabbau- Erfassungsvorrichtung ist es vorzuziehen, wenn das Abschätzen der Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe einen Korrekturvorgang beinhaltet, um die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge auf Grundlage der Ansaugluftmenge oder Abgasmenge sowie auf Grundlage der Fahrgeschwindigkeit eines mit dem Abgasreinigungssystem ausgestatteten Fahrzeugs zu korrigieren.

Außerdem ist es vorzuziehen, wenn das Abschätzen der Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe während eines stationären oder quasistationären Betriebszustands des Motors erfolgt.

Darüber hinaus kann die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe durch Multiplizieren der Katalysatorreinigungsleistung und der Wärmeerzeugungsmenge der brennbaren Stoffe ermittelt werden.

Daneben ist es vorzuziehen, wenn der stromaufwärtige Abgastemperatursensor oder der stromabwärtige Abgastemperatursensor aus einem Thermistor oder einem Metallwiderstand besteht, dessen durch die stromaufwärtige Abgastemperatur bzw. die stromabwärtige Abgastemperatur bedingter Auswertungsfunktionsfehler in einem Bereich von ±15% liegt.

Mit dieser Anordnung lässt sich der Auswertungsfunktionsfehler auf ±21% oder weniger unterdrücken. Dies ermöglicht die Entscheidung, den Katalysator bei einer Katalysatorreinigungsleistung von 80% (d. h. bei einer Katalysatorreinigungsleistung von mehr als 50%) als normal zu beurteilen, wenn der Durchsatz der brennbaren Stoffe (HC) pro Zeiteinheit 50 g/Std. beträgt.

Des Weiteren ist es vorzuziehen, wenn der Motor ein direkt einspritzender Dieselmotor ist, der zusätzlich zu einer Hauptkraftstoffeinspritzung selektiv eine nachträgliche Kraftstoffeinspritzung durchführt. Die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung folgt der Hauptkraftstoffeinspritzung um einen vorbestimmten Kurbelwinkel versetzt. In diesem Falle ändert sich die Konzentration der in dem Abgas des direkt einspritzenden Dieselmotors enthaltenen brennbaren Stoffe im Ansprechen auf einen Wechsel zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem sowohl die Hauptkraftstoffeinspritzung als auch die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung vorgenommen werden, und einem zweiten Betriebszustand, in dem lediglich die Hauptkraftstoffeinspritzung vorgenommen wird.

Schließlich ist es vorzuziehen, wenn der Katalysator ein Oxidationskatalysator oder Dreiwegekatalysator ist, der Kohlenwasserstoff (HC) als einen der im Abgas des direkt einspritzenden Dieselmotors enthaltenen Schadstoffe oxidiert, und wenn sich der Katalysator in dem Katalysatorgehäuse auf der Oberfläche eines Dieselpartikelfilters befindet, der von dem direkt einspritzenden Dieselmotor abgegebene Partikel einfängt.

Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des gesamten Aufbaus eines Dieselmotor-Steuerungssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2A eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Hauptkraftstoffeinspritzung und einer nachträglichen Kraftstoffeinspritzung bezogen auf den Kurbelwinkel;
Fig. 2B eine schematische Ansicht der genauen Anordnung eines Abgaskatalysators bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der in einer Motorsteuerungseinheit durchgeführten Prozedur, durch die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsverfahren realisiert wird;
Fig. 4 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der HC-Konzentration r, der Motorgeschwindigkeit Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge qf bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Funktion C2, der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und der Ansaugluftmenge Ga bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 und Fig. 7 ein Ablaufdiagramm einer in der Motorsteuerungseinheit durchgeführten Prozedur, durch die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein weiteres Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsverfahren realisiert wird;
Fig. 8 eine grafische Darstellung der Änderung der HC- Konzentration durch Ausführung der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 9 eine Darstellung eines Wärmeübertragungsmodells des Abgaskatalysators;
Fig. 10 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Gleichungsfunktion (qr/Cp), dem HC- Durchsatz pro Zeiteinheit und der Katalysatorreinigungsleistung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 11 eine grafische Darstellung eines herkömmlichen Zusammenhangs zwischen der stromaufwärtigen/stromabwärtigen Abgastemperatur, dem HC-Durchsatz pro Zeiteinheit und der Katalysatorreinigungsleistung.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In den Zeichnungen sind identische Teile mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Dieselmotor- Steuerungssystems für einen Dieselmotor 1 eines Kraftfahrzeugs. Über eine Commonrail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird Kraftstoff in die Verbrennungskammern der Zylinder des Motors 1 eingespritzt. In dem Auspuffrohr des Motors 1 ist ein Abgaskatalysator 2 eingebaut, der als Abgasreinigungssystem für den Dieselmotor dient. Der Abgaskatalysator 2 oxidiert in dem Abgas enthaltene Schadstoffe zu harmlosen Stoffen. So wandelt der Abgaskatalysator beispielsweise Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) in Kohlendioxid (CO₂) und Wasserdampf (H₂O) um.
Eine zu dem Motor 1 gehörige Katalysatorleistungsabbau- Erfassungsvorrichtung erfasst den Leistungsabbau eines Katalysators, der in dem Abgas des Motors 1 enthaltene brennbare Stoffe (wie HC) oxidiert. Eine ebenfalls zu dem Motor 1 gehörige Katalysatorleistungsabbau-Alarmierungsvorrichtung gibt mit Hilfe einer Warnlampe 41 Alarm, wenn die Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung einen Leistungsabbauzustand des Katalysators feststellt.
Der Motor 1 ist ein direkt einspritzender Dieselmotor, der unter hohen Druck gesetzten Kraftstoff in eine einzelne, von einem Zylinderkopf und der Oberseite eines sich in dem Zylinder hin und her bewegenden Kolbens begrenzte Verbrennungskammer einspritzt. Der eingespritzte Kraftstoff wird zerstäubt, mit einem Wirbel Ansaugluft gemischt und bildet in der Verbrennungskammer ein geschichtetes Gasgemisch.
Die Commonrail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält mehrere Sensoren, die den Betriebszustands des Motors 1, den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs und die Betriebsvorgaben des Fahrers erfassen. Die Commonrail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 3, die auf Grundlage der von den Sensoren erhaltenen Daten die optimale Kraftstoffeinspritzmenge und den optimalen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt berechnet. Die Commonrail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält Aktuatoren, die auf Grundlage der von der ECU 3 zugeführten Steuerungssignale elektromagnetische Kraftstoffeinspritzdüsen 9 betätigt.
Die Commonrail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält eine Kraftstoffleitungsanlage, die mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe (d. h. einer Zuführpumpe für unter Druck gesetzten Kraftstoff) 6 ausgestattet ist. In der Kraftstoffeinspritzpumpe 6 ist eine Zuführpumpe eingebaut, die über einen Kraftstofffilter 5 aus einem im Fahrzeug eingebauten Kraftstofftank 4 Kraftstoff ansaugt. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 6 setzt den angesaugten Kraftstoff unter Druck und gibt diesen unter hohen Druck gesetzten Kraftstoff aus einem Auslass ab. Ein in der Kraftstoffleitungsanlage als Sammelleitung fungierender Commonrail 6 speichert den von der Kraftstoffeinspritzpumpe 6 zugeführten, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe 6 ist mit einem elektromagnetischen Ventil 8 ausgestattet, das die Zufuhrmenge des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs, der dem Commonrail 7 über die Kraftstoffleitungsanlage zugeführt wird, gemäß einem von der ECU 3 zugeführten Steuerungssignal einstellt. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 6 ändert daher den Kraftstoffeinspritzdruck (d. h. den Commonrail- Druck) gemäß dem von der ECU 3 zugeführten Steuerungssignal.
Wenn der in dem Kraftstofftank 4 gespeicherte Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzpumpe 6 angesaugt wird, geht er durch den Kraftstofffilter 5 hindurch und gelangt in die Kraftstoffeinspritzpumpe 6. Der Commonrail 7 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 20 ausgestattet, um den Kraftstoffdruck des in dem Commonrail 7 gespeicherten Kraftstoffs zu erfassen. Die ECU 3 steuert das elektromagnetische Ventil 8 der Kraftstoffeinspritzpumpe 6, um dadurch den Kraftstoffdruck in dem Commonrail 7 entsprechend den Betriebszuständen des Motors 1 zu optimieren.
Der unter hohen Druck gesetzte, in der Kraftstoffleitung fließende Kraftstoff erreicht schließlich die jeweiligen an dem Motorkörper angebrachten Kraftstoffeinspritzdüsen 9. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 9 befinden sich jeweils über der Verbrennungskammer des entsprechenden Zylinders. Die über die Kraftstoffleitung mit dem Commonrail 7 verbundenen Einspritzdüsen 9 spritzen jeweils gemäß einem von der ECU 3 gesendeten Befehlssignal eine vorbestimmte Kraftstoffmenge in die entsprechende Verbrennungskammer ein. Die ECU 3 berechnet den optimierten Befehl (d. h. die Kraftstoffeinspritzmenge qf und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt θ) auf Grundlage des erforderlichen Motordrehmoments T und der Motorgeschwindigkeit Ne. Das erforderliche Motordrehmoment T wird mit Hilfe des Gaspedalstellungssignals ACCP eines Gaspedalstellungssensors 19 ermittelt. Die ECU 3 gibt das auf diese Weise berechnete Befehlssignal an die jeweilige Einspritzdüse 9 des Zylinders aus, um in der entsprechenden Verbrennungskammer ein optimale Kraftstoffverbrennung zu realisieren.
Der bei diesem Dieselmotor 1 durchgeführte Kraftstoffeinspritzvorgang lässt sich grob in eine Hauptkraftstoffeinspritzung und eine nachträgliche Kraftstoffeinspritzung unterteilen. Die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt relativ dicht an dem oberen Totpunkt (OT), um die erforderliche Motorleistung erbringen zu können. Die nachträgliche Kraftstoffverbrennung wird, wie in Fig. 2A gezeigt ist, zusätzlich zur Hauptkraftstoffeinspritzung selektiv zu einem verglichen mit OT späteren Zeitpunkt durchgeführt. Die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung dient dem Zweck, die Temperatur des Abgases zu erhöhen und HC (d. h. brennbare Stoffe) zu dem später beschriebenen Dieselpartikelfilter (DPF) zu senden. Das zu dem DPF gesandte HC reagiert mit dem auf der Oberfläche des DPF gehaltenen Katalysator. Die Temperatur des Abgases nimmt dadurch zu. Die später beschriebenen Partikel (PM) oxidieren und verbrennen schlagartig, wodurch der DPF aufgefrischt wird.
Die nachträgliche Einspritzung erfolgt beispielsweise bei einem Kurbelwinkel von 20°~50° nach OT. Die Verbrennung des zum Zeitpunkt der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Kraftstoffs ist instabil, da der nachträglich eingespritzte Kraftstoff während des Arbeitshubs des Motors verbrennt. Die instabile Verbrennung des nachträglich eingespritzten Kraftstoffs erhöht die HC-Emission. Dadurch lässt sich die im Abgas enthaltene Konzentration an HC (brennbaren Stoffen) verglichen mit einem gewöhnlichen Motorbetriebsmodus, bei dem lediglich die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt, auf ein höheres Niveau einstellen.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, wird die Luft über einen Luftfilter 10 in eine Ansaugleitung des Motors 1 eingespeist. Ein in der Ansaugleitung stromabwärtig von dem Luftfilter 10 vorgesehener Turbolader 11 verdichtet die Ansaugluft, während ein in der Ansaugleitung stromabwärts von dem Turbolader 11 vorgesehener Ladeluftkühler 12 die Ansaugluft kühlt. Eine in der Ansaugleitung stromabwärtig von dem Ladeluftkühler 12 vorgesehene Drosselklappe 13 stellt die in die Zylinder des Motors 1 eingeleitete Ansaugluftmenge ein.
Die Ansaugluft vermischt sich in den Verbrennungskammern der Zylinder des Motors 1 mit dem zerstäubten Kraftstoff. Das Gasgemisch wird durch die Kolben verdichtet und entzündet sich, sodass es in den Verbrennungskammern verbrennt. Nach Beendigung der Kraftstoffverbrennung lässt der Motor 1 das Abgas aus den Verbrennungskammern in ein Auspuffrohr entweichen. Der Abgasstrom versetzt die in dem Auspuffrohr befindliche Turbine des Turboladers 11 in Drehung. Die in die Ansaugleitung einströmende Ansaugluft wird daher durch den mit Hilfe des Abgasstroms angetriebenen Turbolader 11 verdichtet. Das Abgas geht durch den Abgaskatalysator 2 hindurch, der einen Partikelfilter (DPF) 21 enthält, und entweicht aus dem Auspuffrohr in die Luft.
Das Dieselmotor-Steuerungssystem dieses Ausführungsbeispiels enthält eine Abgasrückführungsvorrichtung (AGR- Vorrichtung), die einen Teil des Abgases über einen AGR- Kühler 14 und ein AGR-Ventil 15 in die Ansaugleitung rückführt. Mit der teilweisen Rückführung des Abgases in die Ansaugleitung ist der Zweck verbunden, die Kraftstoffverbrennung in den Verbrennungskammern zu zügeln und so die Emission an durch die Kraftstoffverbrennung erzeugten Schadstoffen wie NOx zu verringern. Der AGR- Kühler 14 senkt die Temperatur des in der Rückführleitung strömenden Abgases, um die Aufladeeffizienz des rückgeführten Abgases zu erhöhen. Das AGR-Ventil 15 und die Drosselklappe 13 steuern die Abgasrückführmenge gemeinsam gemäß von der ECU 3 zugeführten Steuerungssignalen. Die ECU 3 berechnet auf Grundlage verschiedener Motorinformationen die optimale AGR-Menge. Die Abgasrückführmenge wird auf diese Weise gemäß den Motorbetriebsbedingungen optimiert.
Ein in dem Auspuffrohr eingebauter Sauerstoffkonzentrationssensor 18 erfasst die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Außerdem wird das AGR-Ventil 15 angesteuert, um eine Feineinstellung der Sauerstoffkonzentration vorzunehmen. Die ECU 3 regelt den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 15 auf Grundlage des Signals vom Sauerstoffkonzentrationssensor 18, um die Sauerstoffkonzentration (λ) so auf einen Zielwert einzustellen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 der Abgaskatalysator 2 dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Fig. 2B zeigt den genauen Aufbau des Abgaskatalysators 2.
Der Abgaskatalysator 2 umfasst einen DPF 21, der in einem metallischen Katalysatorgehäuse 22 gehalten wird. Der DPF 21 bildet eine komplizierte Abgasleitung. Der Katalysator wird auf der Oberfläche des DPF 21 gehalten. Der DPF 21fängt die von dem Motor 1 abgegebenen Partikel (nachstehend mit PM bezeichnet) ein, die Ruß, unverbrannten Kraftstoff, Öl und andere polymetrische bzw. langkettige Kohlenwasserstoffe (HC) enthalten. Der DPF 21 ist vom Wandströmungstyp, der sich aus einer porösen Keramik zusammensetzt und den Katalysator auf seiner Oberfläche als Schicht aufgetragen hat. Der DPF 21 kann aber auch durch andere Keramikfilter wie einen Wabenfilter, einen Formfilter, einen Fünferfilter (engl.: fiver filter) usw. gebildet werden. Wahlweise kann der DPF 21 auch ein Metallfilter sein.
Das Katalysatorgehäuse 22 besteht aus einem stromaufwärtigen Kegelstumpfabschnitt, in dem der später beschriebene erste Abgastemperatursensor 23 eingebaut ist, einen Zylinderbehälterabschnitt, in dem der DPF 21 untergebracht ist, und einem stromabwärtigen Kegelstumpfabschnitt, in dem der später beschriebene zweite Abgastemperatursensor 24 eingebaut ist. Das Abgas strömt in der durch den Pfeil angegebenen Richtung. Ein Sensor 26 zum Erfassen der stromaufwärtigen/stromabwärtigen Druckdifferenz ist über Rohre 28 und 29 mit Druckerfassungslöchern in dem Auspuffrohr verbunden, die an den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des DPF 21 vorgesehen sind. Der Sensor für die stromaufwärtige/ stromabwärtige Druckdifferenz 26 nimmt einen stromaufwärtigen Druck Pu und einen stromabwärtigen Druck Pd auf und erzeugt ein für die Differenz zwischen Pu und Pd stehendes Druckdifferenzsignal. Das Druckdifferenzsignal wird zur ECU 3 gesandt.
Der erste Abgastemperatursensor 23 befindet sich unmittelbar stromaufwärts von dem DPF 21, um die stromaufwärtige Abgastemperatur zu messen, während sich der zweite Abgastemperatursensor 24 unmittelbar stromabwärts vom DPF 21 befindet, um die stromabwärtige Abgastemperatur zu messen. Der erste Abgastemperatursensor 23 und der zweite Abgastemperatursensor 24 senden an die ECU 3 ein stromaufwärtiges Abgastemperatursignal und ein stromabwärtiges Abgastemperatursignal.
Der erste Abgastemperatursensor 23 und der zweite Abgastemperatursensor 24 umfassen jeweils ein an dem Katalysatorgehäuse 22 des Abgaskatalysators 2 angebrachtes Schutzrohr, am fernen Ende dieses Schutzrohres einen Thermistor oder einen Widerstand aus Pt oder einem vergleichbaren Metall und eine Signalleitung, die ein Signal von dem Thermistor oder dem Widerstand aus Pt oder dem vergleichbaren Metall ausgibt. Die bei der Erfindung als Motorinformationen-Erfassungseinrichtung dienende ECU 3 wird von einem Mikrocomputer gebildet, der aus einem Steuerungs- und Berechnungsprozessor (CPU), aus Programm- und Datenspeichern (RAM, ROM), aus Zeitgebern und aus E/A-Anschlüssen besteht. Ein an der stromaufwärtigen Seite des Luftfilters 10 vorgesehener Luftströmungsmesser 16 erfasst die Ansaugluftmenge, und ein an der stromabwärtigen Seite des Luftfilters 10 vorgesehener Ansauglufttemperatursensor 17 erfasst die Temperatur der Ansaugluft. Ein in der Nähe der Kurbelwelle des Motors 1 vorgesehener Motorgeschwindigkeitssensor (z. B. ein elektromagnetischer Aufnehmer) erfasst die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 1. Ein in der Ansaugleitung vorgesehener Ansaugluftdrucksensor erfasst den Druck der Ansaugluft.
Die ECU 3 ist mit dem Luftströmungsmesser 16, dem Ansauglufttemperatursensor 17, dem Sauerstoffkonzentrationssensor 18, dem Gaspedalstellungssensor 19, dem Motorgeschwindigkeitssensor, dem Ansaugluftdrucksensor, dem ersten Abgastemperatursensor 23 und dem zweiten Abgastemperatursensor 24 verbunden. Analoge Ausgangssignale dieser Sensoren werden durch A/D-Wandler in digitale Signale umgewandelt, bevor sie zur ECU 3 gesandt werden. Die ECU 3 liest über diese Sensoren verschiedene Motorbetriebsdaten ein. Die ECU 3 ist mit dem Sensor für die stromaufwärtige/stromabwärtige Druckdifferenz 26 verbunden. Das analoge Ausgangssignal des Sensors für die stromaufwärtige/stromabwärtige Druckdifferenz 26 wird in ein Digitalsignal umgewandelt und zur ECU 3 gesandt.
Abgesehen davon bildet die ECU 3 eine Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Leistungsabbauzustands des Katalysators, der auf dem DPF 21 des Abgaskatalysators 2 des Motors 1 gehalten wird. Der Katalysator oxidiert bei diesem Ausführungsbeispiel die im Abgas des Motors 1 enthaltenen brennbaren Stoffe (z. B. HC). Die ECU 3 bildet auch eine Katalysatorleistungsabbau-Alarmierungsvorrichtung, die mit Hilfe einer Warnlampe 41 Alarm gibt, wenn ein Leistungsabbau des Katalysators festgestellt wird.
Die ECU 3 bildet außerdem eine Betriebsmodus-Wechseleinrichtung, die den Motorbetriebszustand zwischen einem sich im Hinblick auf die Emissionsmenge (d. h. die Konzentration) der in dem Abgas des Motors 1 enthaltenen brennbaren Stoffe (z. B. HC) unterscheidenden ersten Betriebsmodus und zweiten Betriebsmodus wechselt. Während des ersten Betriebsmodus wird zusätzlich zur Hauptkraftstoffeinspritzung eine nachträgliche Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, wohingegen während des zweiten Betriebsmodus lediglich die Hauptkraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Die Emissionsmenge (d. h. die Konzentration) der brennbaren Stoffe (z. B. HC) ist im zweiten Betriebsmodus verglichen mit dem ersten Betriebsmodus auf einen höheren Wert eingestellt.
Neben den von dem ersten Abgastemperatursensor 23 und dem zweiten Abgastemperatursensor 24 erhaltenen Temperaturinformationen werden von dem Luftströmungsmesser 16, dem Einlasstemperatursensor 17, dem Sauerstoffkonzentrationssensor 18, dem Gaspedalstellungssensor 19, dem Motorgeschwindigkeitssensor, dem Ansaugluftdrucksensor usw. weitere Motorinformationen erhalten.
Die ECU 3 ist mit einem Lufttemperatursensor 25 ausgestattet, der die Atmosphärentemperatur (d. h. die Umgebungstemperatur) erfasst. Die ECU 3 ist außerdem mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 verbunden, der die Fahrgeschwindigkeit des mit dem Motor ausgestatteten Fahrzeugs erfasst. Die ECU 3 schaltet die Warnlampe 41 ein, um den Fahrer oder andere Fahrzeuginsassen über ernsthafte Schwierigkeiten oder ein Versagen des Steuerungssystems zu informieren.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der in der ECU 3 durchgeführten Prozedur, durch die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsverfahren (erstes Steuerungsverfahren) realisiert wird. Die in diesem Ablaufdiagramm gezeigte Verarbeitung wird zu regelmäßigen Berechnungszeitpunkten des Mikrocomputers durchgeführt.
In Schritt S1 überprüft die ECU 3 zunächst, ob sich der Motor 1 in einem stationären oder quasistationären Betriebszustand befindet. Wenn das Ergebnis NEIN ist, endet diese Steuerungsroutine und kehrt zu einer Hauptroutine für die Kraftstoffeinspritzungs- und Zündzeitpunktsteuerung des Motors 1 zurück.
Wenn das Ergebnis in Schritt S1 JA ist, d. h. wenn sich der Motor 1 im stationären oder quasistationären Betriebszustand befindet, wird entschieden, dass der Motor 1 derzeit im Wesentlichen mit der gleichen Motorgeschwindigkeit und mit im Wesentlichen der gleichen Kraftstoffeinspritzmenge betrieben wird.
Als nächstes liest die ECU 3 in Schritt S2 die stromaufwärtige Abgastemperatur Tin, die stromabwärtige Abgastemperatur Tout, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, die Lufttemperatur Ta und die Ansaugluftmenge Ga ein.
Als nächstes sucht die ECU 3 in Schritt S3 unter Bezugnahme auf das in Fig. 4 gezeigte Speicherabbild die Konzentration r der in dem Abgas des Motors 1 enthaltenen brennbaren Stoffen (d. h. HC). Das in Fig. 4 gezeigte Speicherabbild gibt den Zusammenhang zwischen der Konzentration r und der Motorgeschwindigkeit Ne in Beziehung zu der Einspritzmenge qf wieder.
Als nächstes sucht die ECU 3 in Schritt S4 unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 gezeigte Speicherabbild den Funktionswert C2. Die ECU 3 berechnet dann in Schritt S5 die Wärmeerzeugungsmenge qr/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe. Dann überprüft die ECU 3 in Schritt S6, ob die berechnete Wärmeerzeugungsmenge qr/r kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert D ist. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S6 NEIN ist (d. h. qr/r ≥ D), schaltet die ECU 3 die Warnlampe 71 aus (Schritt S7). Die Steuerungsroutine endet dann und kehrt zur Hauptroutine zurück.
Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S6 JA ist (d. h. qr/r < D), überprüft die ECU 3, ob die der Gesamtanzahl an Bestätigungen entsprechende gezählte Anzahl (d. h. die Häufigkeit an JA-Entscheidungen) einen vorbestimmten Wert überschreitet (Schritt S8). Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S8 NEIN ist, wird die gezählte Anzahl (d. h. die Gesamtzahl an Bestätigungen) um 1 erhöht (Schritt S9). Die Steuerungsroutine endet dann und kehrt zur Hauptroutine zurück. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S8 JA ist, d. h. wenn die gezählte Anzahl den vorbestimmten Wert überschreitet, speichert die ECU 3 im Speicher einen Ausfallcode, der für den Leistungsabbau des Katalysators steht (Schritt S10) und schaltet die Warnlampe 41 an (Schritt S11). Die Steuerungsroutine endet dann und kehrt zur Hauptroutine zurück.
Das obige erste Steuerungsverfahren erfasst also den Leistungsabbauzustand des Katalysators, der auf dem DPF 21 in dem Katalysatorgehäuse 22 des Abgaskatalysators 2 gehalten wird. Beim Erfassen eines Leistungsabbauzustands des die brennbaren Stoffe (HC) oxidierenden Katalysators gibt das erste Steuerungsverfahren dann Alarm. Bei dieser an Bord stattfindenden Diagnosetechnik zieht das erste Steuerungsverfahren ein Wärmeübertragungsmodell eines Abgasreinigungssystems heran, das einen Katalysator enthält, der im Abgas des Motors 1 enthaltene Kohlenwasserstoffe oxidiert. Das Wärmeübertragungsmodell wird später ausführlich unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert. Das erste Steuerungsverfahren schätzt die Wärmeerzeugungsmenge des Katalysators präzise ab, indem es einen aus diesem Wärmeübertragungsmodell gewonnenen Funktionsausdruck verwendet. Genauer gesagt nimmt das erste Steuerungsverfahren eine präzise Abschätzung der Wärmeerzeugungsmenge qr/r im Katalysatorgehäuse 22 pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe (HC) vor, indem es sich sowohl auf die stromaufwärtige und stromabwärtige Abgastemperatur des Katalysators wie auch auf andere Motorinformationen stützt.
Es wird dann ermittelt, ob die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge qr/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als der Beurteilungswert D ist. Außerdem wird die für die Gesamtanzahl an Bestätigungen stehende gezählte Anzahl (d. h. Häufigkeit an JA-Entscheidungen) mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Wenn die gezählte Anzahl den vorgegebenen Wert überschreitet, wird ein Leistungsabbau des Katalysators festgestellt. In dem Speicher wird dann der für den Leistungsabbau des Katalysators stehende Ausfallcode gespeichert. Gleichzeitig wird die Warnlampe 41 eingeschaltet, um den Fahrer oder andere Fahrzeuginsassen über den Leistungsabbau des Katalysators zu informieren. Das erste Steuerungsverfahren der Erfindung realisiert demnach eine präzise und zweckmäßige Erfassung des Katalysatorleistungsabbauzustands, die vorzugsweise bei einem direkt einspritzenden Dieselmotor zur Anwendung kommt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen zusammen eine in der ECU durchgeführte Prozedur, durch die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein weiteres Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsverfahren (zweites Steuerungsverfahren) realisiert wird. Die in diesem Ablaufdiagramm gezeigte Verarbeitung erfolgt zu regelmäßigen Berechnungszeitpunkten des Mikrocomputers. Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms, mit dem die Konzentration an im Abgas enthaltenen brennbaren Stoffen und die Wärmeerzeugungsmenge an brennbaren Stoffen pro Einheitsdurchsatz Abgas ermittelt wird. Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms, mit dem die Katalysatorleistungsabbaubeurteilung durchgeführt wird.
In Schritt S21 überprüft die ECU 3 zunächst, ob sich der Motor 1 in einem stationären oder quasistationären Betriebszustand befindet. Wenn das Beurteilungsergebnis NEIN ist, endet die Steuerungsroutine und kehrt zu einer Hauptroutine für die Kraftstoffeinspritzungs- und Zündzeitpunktsteuerung des Motors 1 zurück.
Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S21 JA ist, d. h. wenn der Motor 1 sich in einem stationären oder quasistationären Betriebszustand befindet, wird entschieden, dass der Motor 1 derzeit mit im Wesentlichen der gleichen Motorgeschwindigkeit und mit im Wesentlichen der gleichen Kraftstoffeinspritzmenge betrieben wird.
Als nächstes liest die ECU 3 in Schritt S22 die stromaufwärtige Abgastemperatur Tin, die stromabwärtige Abgastemperatur Tout, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, die Lufttemperatur Ta und die Ansaugluftmenge Ga ein.
Als nächstes beurteilt die ECU 3 in Schritt S23, ob sich der Motor 1 im ersten Betriebsmodus befindet, in dem zusätzlich zur Hauptkraftstoffeinspritzung die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Und zwar wird der erste Betriebsmodus durchgeführt, um die Konzentration an brennbaren Stoffen (HC) zu erhöhen.
Fig. 8 zeigt eine grafische Darstellung der HC- Konzentration, die die Durchführung der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung mit sich bringt. Die Daten von Fig. 8 wurden anhand eines Motorversuchslaufs erzielt, der unter Betriebsbedingungen erfolgte, bei denen das Zylindervolumen 2,0 Liter, die Motorgeschwindigkeit 1700 U/min und das Motordrehmoment 15 Nm betrugen. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist die Konzentration an brennbaren Stoffen (HC) während des ersten Betriebsmodus (mit nachträglicher Kraftstoffeinspritzung) höher als im zweiten Betriebsmodus (ohne nachträgliche Kraftstoffeinspritzung).
Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S23 JA ist, d. h. wenn die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung erfolgt, sucht die ECU 3 unter Bezugnahme auf das in Fig. 4 gezeigte Speicherabbild die Konzentration r1 der in dem Abgas des Motors 1 enthaltenen brennbaren Stoffe (d. h. HC) (Schritt S24). Als nächstes sucht die ECU 3 in Schritt S25 unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 gezeigte Speicherbild den Funktionswert C2. Dann berechnet die ECU 3 in Schritt S26 die Wärmeerzeugungsmenge qr1 pro Einheitsdurchsatz Abgas. Die ECU 3 berechnet dann in Schritt S27 die Mittelwerte für die Konzentration r1 und die Wärmeerzeugungsmenge qr1, indem sie jeweils unter Verwendung von Rekursionszusammenhängen den Durchschnitt des derzeitigen Werts und eines vorigen Werts ermittelt. Die ECU 3 speichert die berechneten Mittelwerte rlm und qrlm dann in Schritt S28 im Speicher.
Wenn das Beurteilungsergebnis dagegen in Schritt S23 NEIN ist, d. h. wenn keine nachträgliche Kraftstoffeinspritzung erfolgt, sucht die ECU 3 unter Bezugnahme auf ein ähnliches Speicherabbild wie in Fig. 4 die Konzentration r2 der in dem Abgas des Motors 1 enthaltenen brennbaren Stoffe (d. h. HC) (Schritt S29). Als nächstes sucht die ECU 3 in Schritt S30 unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 gezeigte Speicherabbild den Funktionswert C2. Dann berechnet die ECU 3 in Schritt S31 die Wärmeerzeugungsmenge qr2 pro Einheitsdurchsatz Abgas. Die ECU 3 berechnet dann in Schritt S23 die Mittelwerte der Konzentration r2 und der Wärmeerzeugungsmenge qr2, indem sie jeweils unter Verwendung von Rekursionszusammenhängen den Durchschnitt des derzeitigen Werts und eines vorigen Werts ermittelt. Die ECU 3 speichert die berechneten Mittelwerte r2 m und qr2 m dann in Schritt S33 im Speicher.
Wie weiter in dem Ablaufdiagramm von Fig. 7 gezeigt ist, liest die ECU 3 als nächstes qr1m, qr2m, r1m und r2m (Schritt S34) ein. Die ECU 3 berechnet dann in Schritt S35 eine erste Wärmeerzeugungsmenge Δqr1m/r1m pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe während des ersten Betriebsmodus (mit nachträglicher Kraftstoffeinspritzung). Außerdem berechnet die ECU 3 eine zweite Wärmeerzeugungsmenge Δqr2m/r2m pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe während des zweiten Betriebsmodus (ohne nachträgliche Kraftstoffeinspritzung).
Die ECU 3 berechnet dann in Schritt S36 die Differenz zwischen der ersten Wärmeerzeugungsmenge Δqr1m/r1m und der zweiten Wärmeerzeugungsmenge Δqr2m/r2m, um die Wärmeerzeugungsmengendifferenz Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe zu ermitteln. Die ECU 3 überprüft dann in Schritt S37, ob die berechnete Wärmeerzeugungsmengendifferenz Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert D' ist. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S37 NEIN ist (d. h. Δq/r ≥ D'), schaltet die ECU 3 die Warnlampe 41 aus (Schritt S38). Die Steuerungsroutine endet dann und kehrt zur Hauptroutine zurück.
Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S37 JA ist (d. h. Δq/r < D'), überprüft die ECU 3, ob eine der Gesamtzahl an Bestätigungen entsprechende gezählte Anzahl (d. h. Häufigkeit an JA-Entscheidungen) einen vorbestimmten Wert überschreitet (Schritt S39). Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S39 NEIN ist, wird die gezählte Anzahl (d. h. die Gesamtanzahl an Bestätigungen) um 1 erhöht (Schritt S40). Die Steuerungsroutine endet dann und kehrt zur Hauptroutine zurück. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S39 JA ist, d. h. wenn die gezählte Anzahl den vorbestimmten Wert überschreitet, speichert die ECU 3 einen für den Leistungsabbau des Katalysators stehenden Ausfallcode im Speicher (Schritt S41) und schaltet die Warnlampe 41 an (Schritt S42). Die Routine endet dann und kehrt zur Hauptroutine zurück.
Wie oben beschrieben ist, liest das zweite Steuerungsverfahren die während des ersten Betriebsmodus ermittelten Daten r1m und qr1m und die während des zweiten Betriebsmodus ermittelten Daten r2m und qr2m ein. Das zweite Steuerungsverfahren berechnet die Wärmeerzeugungsmengendifferenz Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe, die den Einfluss der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung wiedergibt.
Es wird dann entschieden, ob die berechnete Wärmeerzeugungsmenge Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als der Beurteilungswert D' ist. Außerdem wird die für die Gesamtanzahl an Bestätigungen stehende gezählte Anzahl (d. h. Häufigkeit an JA-Entscheidungen) mit einem gegebenen Wert verglichen. Wenn die gezählte Anzahl den gegebenen Wert überschreitet, wird der Leistungsabbau des Katalysators festgestellt und im Speicher der für den Leistungsabbau des Katalysators stehende Ausfallcode gespeichert. Gleichzeitig wird die Warnlampe 41 eingeschaltet, um den Fahrer oder einen anderen Fahrzeuginsassen über den Leistungsabbau des Katalysators zu informieren.
Wie oben angesprochen wurde, erfolgt die Hauptkraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt (OT), um die erforderliche Motorleistung erbringen zu können. Zusätzlich zur Hauptkraftstoffeinspritzung wird selektiv bei einem Kurbelwinkel von 20°~50° nach OT die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Die Verbrennung des zum Zeitpunkt der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Kraftstoffs ist instabil, da der nachträglich eingespritzte Kraftstoff während des Arbeitshubs des Motors verbrennt. Die instabile Verbrennung des nachträglich eingespritzten Kraftstoffs erhöht die HC-Emission. Durch Ausnutzen dieses Effektes lässt sich die in dem Abgas enthaltene Konzentration an HC (brennbaren Stoffen) verglichen mit einem gewöhnlichen Motorbetriebsmodus, bei dem lediglich die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt, auf ein höheres Niveau einstellen.
Wenn der Motor für eine vorgegebene Zeit in einen Motorbetriebsbereich zur Beurteilung des Leistungsabbauzustands des Katalysators eintritt, führt der Motor abwechselnd den ersten Betriebsmodus mit der Hauptkraftstoffeinspritzung und der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung und den zweiten Betriebsmodus mit lediglich der Hauptkraftstoffeinspritzung durch. Während dieses Vorgangs wird die in den Ablaufdiagrammen der Fig. 6 und 7 gezeigte Steuerung durchgeführt.
Das zweite Steuerungsverfahren der Erfindung veranlasst den Motor also, abwechselnd zwei verschiedene Betriebsmodi durchzuführen (d. h. den ersten und zweiten Betriebsmodus), die sich im Hinblick auf die Konzentration der dem Katalysator zugeführten brennbaren Stoffe unterscheiden. Das zweite Steuerungsverfahren der Erfindung schätzt dabei die Wärmeerzeugungsdifferenz Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe ab, die auf die Durchführung der nachträglichen Kraftstoffeinspritzung zurückzuführen ist. Wie bei dem ersten Steuerungsverfahren ermittelt das zweite Steuerungsverfahren die Wärmeerzeugungsmengendifferenz Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe unter Bezugnahme auf das in Fig. 9 gezeigte Wärmeübertragungsmodell.
Bei jeder JA-Entscheidung, ob die berechnete Wärmeerzeugungsmengendifferenz Δq/r pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als der Beurteilungswert D' ist, wird die Gesamtanzahl an Bestätigungen gezählt.
Wenn die gezählte Anzahl den vorgegebenen Wert überschreitet, wird ein Leistungsabbau des Katalysators festgestellt.
Durch das zweite Steuerungsverfahren wird es möglich, dass sich die den beiden Abgastemperatursensoren 23 und 24 eigenen Messfehler durch die Subtraktion beim Erhalt der Wärmeerzeugungsmengendifferenz (Δq/r) pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe zwischen dem sich im Hinblick auf die Konzentration der dem Katalysator zugeführten brennbaren Stoffe (HC) unterscheidenden ersten und zweiten Betriebsmodus aufheben.
Fig. 9 zeigt das bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten Steuerungsverfahren verwendete Wärmeübertragungsmodell des Abgaskatalysators 2. Bei diesem Wärmeübertragungsmodell wird der Abgaskatalysator 2 zu insgesamt sechs Wärmeübertragungen in Beziehung gesetzt.
Zunächst wird die Einströmmenge an brennbaren Stoffen r×Ge ermittelt, indem die Konzentration r an brennbaren Stoffen (HC) mit der Abgasmenge Ge multipliziert wird. Die Abgasmenge Ge ist proportional zur Ansaugluftmenge Ga.
Als nächstes wird die Wärmeerzeugungsmenge Qr ermittelt, die durch die Oxidation der brennbaren Stoffe hervorgerufen wird, indem die Katalysatorreinigungsleistung η, die Wärmeerzeugungsmenge H der brennbaren Stoffe (HC) und die Einströmmenge an brennbaren Stoffe r×Ge multipliziert werden. Die Wärmeerzeugungsmenge Qr wird also durch η×H×r×Ge ausgedrückt.
Darüber hinaus wird die einströmende Wärmemenge Qin ermittelt, indem die Wärmekapazität Cp des Abgases, die Abgasmenge Ge und die stromaufwärtige Abgastemperatur Tin multipliziert werden. Die einströmende Wärmemenge Qin wird daher durch Cp×Ge×Tin ausgedrückt.
Indem die Temperaturdifferenz Tin - Tc zwischen der stromaufwärtigen Abgastemperatur Tin und der Katalysatorgehäusetemperatur Tc, der Wärmeübertragungskoeffizient αe vom Abgas auf das Katalysatorgehäuse 22 und die Wärmeabstrahlfläche Ae vom Abgas auf das Katalysatorgehäuse 22 multipliziert werden, wird die Wärmeübertragungsmenge Qec ermittelt, die vom Abgas auf das Katalysatorgehäuse 22 übertragen wird. Die Wärmeübertragungsmenge Qec wird daher durch αe×Ae×(Tin - Tc) ausgedrückt.
Die Wärmeübertragungsmenge Qec kann indessen auch ermittelt werden, indem die Differenz Tout - Tc zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur Tout und der Katalysatorgehäusetemperatur Tc, der Wärmeübertragungskoeffizient Gte vom Abgas auf das Katalysatorgehäuse 22 und die Wärmeabstrahlfläche Ae vom Abgas auf das Katalysatorgehäuse 22 multipliziert werden. Die Wärmeübertragungsmenge Qec wird dann durch αe×Ae×(Tout - Tc) ausgedrückt.
Indem die Wärmekapazität Cp des Abgases, die Abgasmenge Ge und die stromabwärtige Abgastemperatur Tout multipliziert werden, wird die ausströmende Wärmemenge Qout ermittelt. Die ausströmende Wärmemenge Qout wird daher durch Cp×Ge×Tout ausgedrückt.
Darüber hinaus wird die Wärmeübertragungsmenge Qdc, die vom Katalysator auf das Katalysatorgehäuse 22 übertragen wird, ermittelt, indem die Temperaturdifferenz Tout - Tc zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur Tout und der Katalysatorgehäusetemperatur Tc, die Wärmeleitfähigkeit λ und die Wärmeleitungslänge×Fläche V multipliziert werden. Die Wärmeübertragungsmenge Qdc wird daher durch λ×V×(Tout - Tc) ausgedrückt.
Schließlich wird die Atmosphärenwärmeabstrahlungsmenge Q1 ermittelt, indem die Temperaturdifferenz Tc - Ta zwischen der Katalysatorgehäusetemperatur Tc und der Lufttemperatur Ta, der Wärmeübertragungskoeffizient αa vom Katalysatorgehäuse 22 zur Luft und die Wärmeabstrahlungsfläche Aa vom Katalysatorgehäuse 22 zur Luft multipliziert werden. Die Atmosphärenwärmeabstrahlungsmenge Q1 wird daher durch αa×Aa×(Tc - Ta) ausgedrückt.
Die Wärmeerzeugungsmenge qr pro Einheitsdurchsatz des Abgases ist durch die Gleichung qr = Qr/Ge definiert.
Anhand des obigen Wärmeübertragungsmodells lässt sich die Wärmeerzeugungsmenge qr pro Einheitsdurchsatz Abgas ermitteln, indem die Katalysatorreinigungsleistung η, die Wärmeerzeugungsmenge H der brennbaren Stoffe (HC) und die Konzentration r der brennbaren Stoffe (HC) multipliziert werden. Die Wärmeerzeugungsmenge qr pro Einheitsdurchsatz Abgas wird daher durch η×H×r ausgedrückt. Genauer gesagt wird die Wärmeerzeugungsmenge qr pro Einheitsdurchsatz Abgas unter Verwendung des Funktionsausdrucks {C1×(Tout - Tin) + C2×(Tout - Ta)} definiert.
Die Wärmeerzeugungsmenge H der brennbaren Stoffe (HC) ist in diesem Fall konstant. C1(= Cp, entspricht der Wärmekapazität des Abgases) ist konstant. C2 (= αa×Aa× (αe×Ac+λ×v)/(αa×Aa+αe×Ac+λ×V)/Ge) stellt eine Funktion (aa) der messbaren Fahrzeuggeschwindigkeit und der Abgasmenge Ge dar. C2 lässt sich durch das in Fig. 5 gezeigte Speicherabbild ermitteln.
Die Katalysatorreinigungsleistung η lässt sich daher leicht ermitteln, wenn die Konzentration r der im Abgas enthaltenen brennbaren Stoffe (HC) präzise gesteuert und die stromabwärtige Abgastemperatur Tout, die stromaufwärtige Abgastemperatur Tin und die Lufttemperatur Ta gemessen werden.
Fig. 10 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Beurteilungsfunktion qr/Cp, der HC- Menge pro Zeiteinheit (g/Std.) und der Katalysatorreinigungsleistung (%), die auf ähnlichen Daten wie in Fig. 11 fußt.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, lassen sich bezogen auf eine Bezugslinie für eine Katalysatorreinigungsleistung von 50% Kurvenverläufe mit hoher Reinigungsleistung korrekt von Kurvenverläufen mit niedriger Reinigungsleistung unterscheiden. Es ist daher möglich, unter Bezugnahme auf den in Fig. 10 gezeigten Zusammenhang den Leistungsabbau eines die brennbaren Stoffe (HC) oxidierenden Katalysators zu beurteilen. Wenn die Menge der in dem Abgas enthaltenen brennbaren Stoffe (HC) 50 g/Std. beträgt, muss der Auswertungsfunktionsfehler auf ±21% oder weniger gedrückt werden, damit sichergestellt ist, dass ein Katalysator mit einer Katalysatorreinigungsleistung von 80% als normal (d. h. als eine Reinigungsleistung von mehr als 50% habend) beurteilt werden kann.
Um dieses Erfordernis zu erfüllen, muss die Messgenauigkeit der stromaufwärtigen Abgastemperatur Tin und der stromabwärtigen Abgastemperatur Tout auf ±15% oder weniger gedrückt werden. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um das erfindungsgemäße Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungsverfahren realisieren zu können, und wird durch einen hochpräzisen Abgassensor erfüllt, der aus einem Thermistor oder aus einem Widerstand aus Pt oder einem vergleichbaren Metall besteht.
Abgesehen davon lässt sich die Katalysatorleistungsabbaubeurteilung auch leicht dadurch erreichen, dass zwischen zwei wie in Fig. 10 gezeigten Punkten A und B der Gradient der Auswertungsfunktion ermittelt wird. Die ECU 3 kann also das erfindungsgemäße Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsverfahren (zweites Steuerungsverfahren) präzise durchführen, indem die Temperaturdifferenz Tout - Tin zwischen der stromaufwärtigen Abgastemperatur Tin und der stromabwärtigen Abgastemperatur Tout auf Grundlage einer Subtraktion zwischen zwei von denselben Abgastemperatursensoren an zwei Punkten gemessenen Abgastemperaturen ermittelt wird. Durch diesen Subtraktionsvorgang hebt sich zwangsläufig der diesen Sensoren eigene Messfehler auf. Es lässt sich daher eine hochpräzise Katalysatorleistungsabbaubeurteilung realisieren, die nicht durch die Messfehler der eingesetzten Abgastemperatursensoren beeinflusst wird.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Abgaskatalysator 2 ein oxidierender Abgaskatalysator, der Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) in Kohlendioxid (CO₂) und Wasserdampf (H₂O) oxidiert. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem Dreiwege-Abgaskatalysator Anwendung finden, der nicht nur Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) oxidiert, sondern auch Stickoxide (NOX) in harmlose Stoffe wie Kohlendioxid (CO₂), Wasserdampf (H₂O) und Stickstoff (N₂) reduziert.

Claims

1. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Leistungsabbauzustands eines Katalysators, der sich in einem Katalysatorgehäuse in einem Abgasreinigungssystem befindet, das im Abgas eines Motors enthaltene Schadstoff reinigt, wobei die Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung folgendes umfasst:
einen stromaufwärtigen Abgastemperatursensor (23) zum Messen einer stromaufwärtigen Abgastemperatur (Tin), die einer an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht;
einen stromabwärtigen Abgastemperatursensor (24) zum Messen einer stromabwärtigen Abgastemperatur (Tout), die einer an der stromabwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht;
eine Motorinformationen-Erfassungseinrichtung (3) zum Erfassen zusätzlicher Motorinformationen neben den von dem stromaufwärtigen Abgastemperatursensor (23) und dem stromabwärtigen Abgastemperatursensor (24) erhaltenen Temperaturinformationen; und
eine Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungseinrichtung zum Abschätzen einer Wärmeerzeugungsmenge (qr/r) pro Einheitsdurchsatz dem Katalysator zugeführter brennbarer Stoffe auf Grundlage der Temperaturinformationen und der zusätzlichen Motorinformationen, wenn die brennbaren Stoffe mit dem Katalysator in dem Katalysatorgehäuse reagieren, und zum Fällen einer Entscheidung, dass der Katalysator einem Leistungsabbau unterliegt, wenn die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert (D) ist, wobei die Wärmeerzeugungsmenge (qr/r) pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe durch Multiplizieren einer Katalysatorreinigungsleistung (η) und der Wärmeerzeugungsmenge (H) der brennbaren Stoffe ermittelt wird.

2. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Leistungsabbauzustands eines Katalysators, der sich in einem Katalysatorgehäuse in einem Abgasreinigungssystem befindet, das im Abgas eines Motors enthaltene Schadstoff reinigt, wobei die Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung folgendes umfasst:
einen stromaufwärtigen Abgastemperatursensor (23) zum Messen einer stromaufwärtigen Abgastemperatur (Tin), die einer an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht;
einen stromabwärtigen Abgastemperatursensor (24) zum Messen einer stromabwärtigen Abgastemperatur (Tout), die einer an der stromabwärtigen Seite des Katalysators vorliegenden Temperatur des Abgases entspricht;
eine Motorinformationen-Erfassungseinrichtung (3) zum Erfassen zusätzlicher Motorinformationen neben den von dem stromaufwärtigen Abgastemperatursensor (23) und dem stromabwärtigen Abgastemperatursensor (24) erhaltenen Temperaturinformationen;
eine Betriebsmodus-Wechseleinrichtung (3) zum Wechseln des Motorbetriebszustands zwischen einem sich im Hinblick auf die Emissionsmenge der im Abgas des Motors enthaltenen brennbaren Stoffe unterscheidenden ersten Betriebsmodus und zweiten Betriebsmodus; und
eine Katalysatorleistungsabbau-Beurteilungseinrichtung zum Abschätzen einer ersten Wärmeerzeugungsmenge (qr1/r) pro Einheitsdurchsatz dem Katalysator während des ersten Betriebsmodus zugeführter brennbarer Stoffe sowie einer zweiten Wärmeerzeugungsmenge (qr2/r) pro Einheitsdurchsatz dem Katalysator während des zweiten Betriebsmodus zugeführter brennbarer Stoffen auf Grundlage der Temperaturinformationen (Tin, Tout) und der zusätzlichen Motorinformationen und zum Fällen einer Entscheidung, dass der Katalysator einem Leistungsabbau unterliegt, wenn eine geschätzte Differenz (Δq/r) zwischen der ersten Wärmeerzeugungsmenge (qr1/r) und der zweiten Wärmeerzeugungsmenge (qr2/r) kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert (D') ist.

3. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der
die zusätzlichen Motorinformationen der Atmosphären- oder Umgebungstemperatur (Ta) entsprechen und
die Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe auf Grundlage eines ersten Funktionsausdrucks mit einer der Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Abgastemperatur (Tin) und der stromabwärtigen Abgastemperatur (Tout) entsprechenden Variablen sowie einem zweiten Funktionsausdruck mit einer der Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Abgastemperatur und der Atmosphären- oder Umgebungstemperatur (Ta) entsprechenden Variablen ermittelt wird.

4. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Abschätzen der Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe einen Korrekturvorgang beinhaltet, um die geschätzte Wärmeerzeugungsmenge auf Grundlage einer Ansaugluftmenge (Ga) oder einer Abgasmenge (Ge) sowie einer Fahrgeschwindigkeit (αa(Vs)) eines mit dem Abgasreinigungssystem ausgestatteten Fahrzeugs zu korrigieren.

5. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Abschätzen der Wärmeerzeugungsmenge pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe während eines stationären oder quasistationären Betriebszustands des Motors erfolgt.

6. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Wärmeerzeugungsmenge (Δq/r) pro Einheitsdurchsatz der brennbaren Stoffe durch Multiplizieren der Katalysatorreinigungsleistung (η) und der Wärmeerzeugungsmenge (H) der brennbaren Stoffe ermittelt wird.

7. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der stromaufwärtige Abgastemperatursensor oder der stromabwärtige Abgasternperatursensor aus einem Thermistor oder einem Metallwiderstand besteht, dessen durch die stromaufwärtige Abgastemperatur beziehungsweise stromabwärtige Abgastemperatur bedingter Auswertungsfunktionsfehler in einem Bereich von ±15% liegt.

8. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der
der Motor ein direkt einspritzender Dieselmotor ist, der zusätzlich zu einer Hauptkraftstoffeinspritzung selektiv eine nachträgliche Kraftstoffeinspritzung durchführt, die der Hauptkraftstoffeinspritzung um einem vorbestimmten Kurbelwinkel versetzt folgt, und
sich die Konzentration der im Abgas des direkt einspritzenden Dieselmotors enthaltenen brennbaren Stoffe im Ansprechen auf einen Wechsel zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem sowohl die Hauptkraftstoffeinspritzung als auch die nachträgliche Kraftstoffeinspritzung vorgenommen werden, und einem zweiten Betriebszustand, in dem lediglich die Hauptkraftstoffeinspritzung vorgenommen wird, ändert.

9. Katalysatorleistungsabbau-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der
der Katalysator ein oxidierender Katalysator oder ein Dreiwegekatalysator ist, der Kohlenwasserstoff als einen der im Abgas des direkt einspritzenden Dieselmotors enthaltenen Schadstoffe oxidiert, und
sich der Katalysator in dem Katalysatorgehäuse auf der Oberfläche eines Dieselpartikelfilters befindet, der von dem direkt einspritzenden Dieselmotor abgegebene Partikel einfängt.