DE10153769B4

DE10153769B4 - Verfahren und Einrichtung zur Überwachung des Schädigungsgrades eines Katalysators

Info

Publication number: DE10153769B4
Application number: DE10153769A
Authority: DE
Inventors: Daniel V. Westland Orzel; Michele T. Troy Reichenbach; Timothy Joseph Livonia Clark
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: GB0128929D0; GB2372463A; DE10153769A1

Abstract

Verfahren zur Schätzung der Schädigung eines Katalysators (52), der in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, mit den Schritten:
Bestimmung, ob eine NO_x-Menge im Abgas zum Katalysator innerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegt;
Bestimmung einer Änderungsrate des NO_x-Niveaus im Abgasstrom über einen Zeitraum, wenn die NO_x-Menge im Abgas innerhalb des genannten bestimmten Wertebereiches liegt;
Schätzung der Katalysatorschädigung basierend auf dem Vergleich der Änderungsrate des NO_x-Niveaus mit einem vorbestimmten Wert, und
Bestimmung, dass der Katalysator (52) bis auf ein inakzeptables Niveau geschädigt wurde, wenn die Änderungsrate des NO_x-Niveaus größer als der vorbestimmte Wert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Überwachung des Schädigungsgrades eines Katalysators in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schätzen des Grads der Katalysatorschädiqung basierend auf einer Rate, bei der es stromabwärts des Katalysators zu einem NO_x-Durchbruch kommt.
Bekanntlich erzeugen die in Kraftfahrzeugen verwendeten Verbrennungsmotoren im Abgasstrom NO_x-Emissionen, wenn das den Motorzylindern zugeführte Kraftstoff/Luft-Verhältnis (K/L) hinsichtlich der Stöchiometrie mager ist. Um die Emissionen von NO_x in die Atmosphäre zu steuern und zu begrenzen, weisen Fahrzeuge mit Magerbetrieb im Allgemeinen ein oder mehrere Emissionsbegrenzungsvorrichtungen wie zum Beispiel Dreiwegekatalysatoren oder NO_x-Fallen in der Abgasanlage des Fahrzeugs auf. Derartige Emissionsbegrenzungseinrichtungen beinhalten Katalysatoren, die eine begrenzte Menge an NO_x speichern können, wenn der Motor mit einem mageren K/L-Verhältnis betrieben wird. Somit werden Dreiwegekatalysatoren manchmal als NO_x-Absorber bezeichnet. Insbesondere wenn der Motor mit einem mageren K/L-Verhältnis betrieben wird, speichert ein stromabwärtiger Katalysator NO_x bis zu einer bestimmten Kapazität, oberhalb derer die NO_x-Emissionen den Katalysator "durchbrechen".
Es ist bekannt, dass sich der Wirkungsgrad – bezogen auf die Fähigkeit eines Katalysators, NO_x zu speichern – als Funktion der Zeit und der Verwendung verschlechtert. Folglich ist es wünschenswert, den Wirkungsgrad eines Katalysators zu überwachen und den Schädigungsgrad des Katalysators abschätzen zu können. Abgesehen davon, dass die Vorschriften erfüllt werden, ermöglicht es eine Überwachung der Schädigung des Katalysators (bzw. der Katalysatoren) einer Abgasanlage, dass in dem Fahrzeug verschiedene Motorsteuerungsstrategien abhängig vom Ausmaß der Katalysatorschädigung eingesetzt werden können.
Aus der DE 199 22 981 A1 sind verschiedene Verfahren zur Kontrolle der Funktionstüchtigkeit eines NOx-Speicherkatalysators bekannt. Eine erste Gruppe dieser Verfahren beruht auf der Bestimmung der Speicherkapazität des Katalysators, z.B. durch Messung der Dauer der Speicherphase, deren Ende durch einen NOx-Anstieg hinter dem Katalysator angezeigt wird. Eine zweite Gruppe von Verfahren beruht auf der Bestimmung der katalytischen Aktivität des Katalysators, das heißt der Fähigkeit, gespeichertes NOx während der Regenerationsphase abzubauen.
Die DE 197 08 225 A1 betrifft eine Funktionsdiagnose für Katalysatoren, bei welcher die Schadstoffkonzentration hinter dem Katalysator gemessen wird, um hieraus durch Integration eine mittlere Schadstoff-Emission zu berechnen.
Die DE 197 44 738 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Wirksamkeit einer NOx-Falle, bei welchem die Zeitdifferenz gemessen wird, die ein stromaufwärtiger beziehungsweise stromabwärtiger Sauerstoffsensor zur Detektion einer Gemischanreicherung benötigt.
Die DE 195 22 165 A1 zeigt ein Kontrollverfahren für einen Katalysator, bei welchem die Menge an von NOx verschiedenen Substanzen gemessen wird, die im Katalysator gespeichert werden und seine Reinigungsfähigkeit verringern.
Aus der EP 0 936 349 A2 ist ein Verfahren zur Schätzung der Schädigung eines NOx-Katalysators bekannt, bei welchem während des Magerbetriebs des Motors die Änderungsrate der NOx-Konzentration hinter dem Katalysator wiederholt gemessen wird. Falls diese Änderungsrate einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird dies als Anzeichen für eine Katalysatorschädigung gesehen und ein entsprechender Warnhinweis an den Fahrer gegeben. Der für den Vergleich herangezogene Schwellwert kann insbesondere aus einer Tabelle in Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Luftmassenfluss bestimmt werden.
Die EP 1 039 109 A2 betrifft die Koordination einer ersten und einer zweiten Diagnose eines Katalysators mit einer SOx-Reinigung des Katalysators.
Aus der US 571 31 99 ist ein Verfahren zur Erkennung der Schädigung eines NO_x-Absorptionsmittels in einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung bekannt, bei dem eine Schätzung der Speicherkapazität des NO_X-Absorptionsmittels vorgenommen wird. Insbesondere beinhaltet das beschriebene Verfahren das Füllen des NO_x-Absorptionsmittels mit Sauerstoff und/oder NO_x entsprechend seiner Kapazität und das anschließende Abschätzen der verstrichenen Zeit, die das NO_x-Absorptionsmittel benötigt, um sich selber völlig von dem gespeicherten Sauerstoff/NO_x zu reinigen. Dieses Verfahren erfordert eine relativ lange Durchführungszeit, da es erforderlich ist, dass die Anlage zunächst das NO_x-Absorptionsmittel völlig füllt, bevor dieses gespült wird, um die relative Schädigung abschätzen zu können. Weiterhin ist das in der US 571 31 99 beschriebene Verfahren im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung hinsichtlich der Voraussage der Schädigung des NO_x-Absorptionsmittels relativ ungenau.
Mit der vorliegenden Erfindung soll daher im Allgemeinen ein neuartiges, verbessertes Verfahren und eine neuartige, verbesserte Einrichtung zur Überwachung eines Katalysators bereitgestellt werden, um dessen Schädigungsgrad abzuschätzen.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Schritten gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch eine Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 8 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Schädigung eines Katalysators mit der Rate, bei der ein NO_x-Durchbruch auftritt, in Beziehung steht. Insbesondere zeigt ein wirksamer Katalysator eine langsamere NO_x-Durchbruchrate, während ein geschädigter Katalysator einen plötzlicheren NO_x-Durchbruch aufweist. Somit wird der Anstieg der stromabwärtigen NO_x-Werte, die über einen Zeitraum graphisch dargestellt werden, bei einem geschädigten Katalysator im Vergleich zu einem intakten Katalysator steiler sein. Diese Entdeckung ist in den 3A (wirksamer Katalysator) und 3B (geschädigter Katalysator) verdeutlicht. Demnach schätzen die hier beschriebene neuartige Einrichtung und das hier beschriebene neuartige Verfahren den Grad der Katalysatorschädigung basierend auf der Änderungsrate des NO_x-Niveaus im Abgasstrom über einen Zeitraum ab.
Die Einrichtung schließt eine Emissionsbegrenzungsvorrichtung ein, wie zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator, die bzw. der im Abgasstrom des Motors positioniert ist. Stromabwärts des Katalysators ist ein NO_x-Sensor angeordnet. Der NO_x-Sensor liefert ein Signal, das das tatsächliche Niveau des in dem stromabwärtigen Abgas enthaltenen NO_x anzeigt. Der NO_x-Sensor steht mit einer elektronischen Regeleinrichtung in Verbindung, die, basierend auf den Signalen des NO_x-Sensors, den Schädigungsgrad des Katalysators abschätzt.
Die Regeleinrichtung empfängt eine Vielzahl von Signalen von dem NO_x-Sensor, die jeweils das NO_x-Niveau in dem Abgasstrom zu einem bestimmten Zeitpunkt anzeigen. Aus diesen Signalen berechnet die Regeleinrichtung eine Änderungsrate der NO_x- Niveaus in dem Abgasstrom über einen Zeitraum. Die Änderungsrate stellt im Wesentlichen eine Steigung (slope) zwischen einer Vielzahl von NO_x-Niveaus dar, die über einen Zeitraum hinweg graphisch dargestellt werden. Die Regeleinrichtung vergleicht die Änderungsrate des NO_x-Niveaus oder die Steigung mit einem geeichten Referenzwert. Die Regeleinrichtung bestimmt aufgrund dieses Vergleichs, ob der Katalysator bis zu einem inakzeptablen Niveau geschädigt wurde. Insbesondere dann, wenn die Änderungsrate des NO_x-Niveaus größer ist als der geeichte Referenzwert, entscheidet die Regeleinrichtung, dass der Katalysator auf ein inakzeptables Niveau geschädigt wurde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 einen repräsentativen Verbrennungsmotor und eine Katalysator-Überwachungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Flussdiagramm, das die Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert;
3A ein beispielhaftes Diagramm, in dem die Signalausgaben über einen Zeitraum eines stromabwärts eines relativ wirksamen Katalysators positionierten NO_x-Sensors dargestellt sind;
3B ein beispielhaftes Diagramm, in dem die Signalausgaben über einen Zeitraum eines stromabwärts eines relativ geschädigten Katalysators positionierten NO_x-Sensors erläutert sind.
Gemäß 1 wird eine Kraftstoffzufuhreinrichtung 11 eines herkömmlichen Kraftfahrzeugverbrennungsmotors 13 durch eine elektronische Regeleinrichtung 15 wie eine elektronische Motorregelung (EEC) oder eine Antriebsstrangsteuerung (PCM) geregelt. Der Motor 13 weist Kraftstoffeinspritzdüsen 18, die mit einem Verteilerrohr 22 kommunizieren, um Kraftstoff in die Zylinder (nicht gezeigt) des Motors 13 einzuspritzen, und einen Temperaturfühler 132 zum Abtasten der Temperatur des Motors 13 auf. Die Kraftstoffzufuhreinrichtung 11 weist ein Verteilerrohr 22, einen Verteilerrohr-Drucksensor 33, der mit dem Verteilerrohr 22 verbunden ist, eine Kraftstoffleitung 40, die über eine Kupplung 41 an das Verteilerrohr 22 gekoppelt ist, und eine Kraftstoffzufuhreinrichtung 42 auf, die innerhalb des Kraftstofftanks 44 angeordnet ist, um dem Verteilerrohr 22 über die Kraftstoffleitung 40 selektiv Kraftstoff zuzuführen.
Der Motor 13 weist weiterhin einen Auspuffkrümmer 48 auf, der mit den Auslasskanälen des Motors (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein Katalysator 52 ist stromabwärts des Auspuffkrümmers 48 beabstandet von diesem angekoppelt. Der Katalysator kann ein herkömmlicher Dreiwegekatalysator, ein NO_x-Katalysator oder eine andere Emissionsbegrenzungsvorrichtung sein, die einen Katalysator aufweist, der während eines mageren Kraftstoff-Luft-Betriebs des Motors NO_x speichern und während eines stöchiometrischen oder angereicherten Kraftstoff-Luft-Betriebs des Motors NO_x freisetzen kann. Ein Abgassauerstoff(EGO)-Sensor 54 befindet sich stromaufwärts des Katalysators 52 in dem Auspuffkrümmer 48. Der Motor 13 weist weiterhin einen Ansaugkrümmer 56 auf, der mit dem Drosselklappengehäuse 58 mit einer darin angeordneten Drosselklappenplatte 60 verbunden ist. Der Ansaugkrümmer 56 ist weiterhin mit einer Gaspendelungseinrichtung 70 verbunden. Ein herkömmlicher NO_x-Sensor 53 befindet sich stromabwärts des Katalysators 52 in dem Auspuffendrohr 49. Der NO_x-Sensor 53 kann aus einer Vielzahl bekannter Typen ausgewählt werden, vorausgesetzt, dass die Ausgangsspannung des NO_x-Sensors im Wesentlichen proportional zu dem Niveau des in dem Auspuffendrohr 49 enthaltenen NO_x ist. Beispiele für brauchbare NO_x-Sensoren sind NO_x-Sensoren vom Typ NTK-030 und NGK-1022.
Die Gaspendelungseinrichtung 70 weist einen Aktivkohlebehälter 72 auf, der mit dem Kraftstofftank 44 über eine Kraftstofftankverbindungsleitung 74 verbunden ist. Die Gaspendelungseinrichtung 70 weist weiterhin ein Gassteuerventil 78 auf, das sich in der Ansauggasleitung 76 zwischen dem Ansaugkrümmer 56 und dem Aktivkohlebehälter 72 befindet.
Die Regeleinrichtung 15 weist eine CPU 114, einen RAM-Speicher 116 (RAM), ein Computer-Speichermedium 118 (ROM) mit einem darin codierten computerlesbaren Code, das in diesem Beispiel ein elektronisch programmierbarer Chip ist, und einen Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Bus 120 auf. Die Regeleinrichtung 15 regelt den Motor 13, indem diese über den E/A-Bus 120 verschiedene Eingangssignale empfängt, wie zum Beispiel den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzufuhreinrichtung 11, der vom Drucksensor 33 abgetastet wird, das relative Kraftstoff/Luft-Verhältnis im Abgas, das von einem EGO-Sensor 54 und dem NO_x-Sensor 53 abgetastet wird, die Temperatur des Motors 13, die von dem Temperaturfühler 132 erfühlt wird, das Maß der angesaugten Luftmasse (MAF) von einem Luftmassensensor 158, die Motordrehzahl (RPM) von einem Drehzahlgeber 160 und die Signale verschiedener anderer Sensoren 156. Die Regeleinrichtung 15 gibt weiterhin verschiedene Ausgangssignale über den E/A-Bus 120 aus, um die verschiedenen Komponenten der Motorregeleinrichtung zu betätigen. Derartige Komponenten schließen Kraftstoffeinspritzdüsen 18, die Kraftstoffzufuhreinrichtung 42 und das Gas steuerventil 78 ein. Der Kraftstoff kann flüssiger Kraftstoff sein, in welchem Fall die Kraftstoffzufuhreinrichtung 42 eine elektronische Kraftstoffpumpe ist.
Die Regeleinrichtung 42 für die Kraftstoffzufuhr pumpt auf Anforderung des Motors 13 und unter Regelung der Regeleinrichtung 15 Kraftstoff von dem Kraftstofftank 44 durch die Kraftstoffleitung 40 in das Druckverteilerrohr 22 zur Verteilung auf die Kraftstoffeinspritzdüsen während des herkömmlichen Betriebs. Die Regeleinrichtung 15 regelt die Kraftstoffeinspritzdüsen 18 so, dass ein gewünschtes Kraftstoff/Luft-Verhältnis (K/L) aufrechterhalten bleibt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird im Allgemeinen die Ausgangsspannung des NO_x-Sensors 53 eingesetzt, um den Schädigungsgrad des Katalysators 52 abzuschätzen. Die Erfinder dieser Erfindung haben entdeckt, dass für eine gegebene Menge an NO_x, die dem Katalysator 52 von dem Motor 13 zugeführt wird (d.h. eine gegebene NO_x-Menge im Abgas), die Rate, bei der ein NO_x-Durchbruch in dem Katalysator erfolgt, mit dem Schädigungsgrad des Katalysators in Zusammenhang steht. Die dem Katalysator 52 zugeführte NO_x-Menge im Abgas kann basierend auf verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel der Motordrehzahl und -last, abgeschätzt werden. Die vorliegende Erfindung verwendet die Rate beim NO_x-Durchbruch, um den Schädigungsgrad des Katalysators abzuschätzen und zu bestimmen, wann der Wirkungsgrad des Katalysators sich auf ein inakzeptables Niveau verschlechtert hat.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. In Schritt 200 wird das Verfahren zur Überwachung des Katalysatorwirkungsgrads gemäß der vorliegenden Erfindung gestartet. In Schritt 202 bestimmt die Regeleinrichtung 15 basierend auf verschiedenen Eingangsgrößen, ob der Katalysator 52 derart gespült wurde, dass alle oder die meisten der während des vorherigen mageren K/L-Betriebszyklus in dem Katalysator gespeicherten Stickoxide aus dem Katalysator gelöst wurden. Verfahren zur Spülung bzw. Regeneration eines Katalysators sind im Stand der Technik bekannt. Wenn bestimmt wird, dass der Katalysator 52 gespült wurde, entscheidet die Regeleinrichtung 15, ob die Betriebsvoraussetzungen erfüllt sind, damit das Fahrzeug in einem mageren K/L-Modus arbeiten kann. Diese Bestimmung ist in Schritt 204 in 2 gezeigt. Verschiedene Algorithmen und Parameter sind in der Technik bekannt, um wünschenswerte Bedingungen zu bestimmen, unter denen das Fahrzeug in einem mageren K/L-Modus betrieben werden sollte, und all diese Verfahren liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Wenn bestimmt wird, dass die Voraussetzungen erfüllt sind, um das Fahrzeug in einem mageren K/L-Modus zu betreiben, ermöglicht die Regeleinrichtung 15 einen mageren K/L-Betriebsmodus, wie in Schritt 206 gezeigt. Hierfür regelt die Regeleinrichtung 15 im Allgemeinen die Kraftstoffeinspritzdüsen 18, um ein relativ mageres K/L-Verhältnis in den Motorzylindern zu erhalten. Hierzu sind verschiedene spezifische Verfahren im Stand der Technik bekannt, um einen Fahrzeugmotor in einem mageren durchschnittlichen K/L-Modus zu betreiben, wobei sämtliche dieser Verfahren im Rahmen dieser Erfindung liegen.
Wie in Schritt 207 gezeigt, bestimmt die Regeleinrichtung 15 basierend auf verschiedenen Eingangsgrößen die aktuelle Motordrehzahl und Motorlast. Zur Durchführung dieser Bestimmungen sind verschiedene Verfahren bekannt. In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird die Motordreh zahl vom Drehzahlgeber 160 bestimmt, und die Motorlast wird aus dem Ausgangssignal des Luftmassensensors 158 bestimmt.
Dann bestimmt – wie in Schritt 208 gezeigt – die Regeleinrichtung 15, ob die aktuelle NO_x-Menge im Abgas zum Katalysator derart ist, dass es wünschenswert ist, die Änderungsrate der Ausgangsspannung des NO_x-Sensors 53 zu verwenden, um den Schädigungsgrad des Katalysators 52 zu bestimmen. Dieser Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wünschenswert, da der Referenzschwellenwert (wie nachfolgend beschrieben), mit dem die Änderungsrate des NO_x-Niveaus verglichen wird, basierend auf einer bekannten NO_x-Menge im Abgas geeicht ist. Die Motordrehzahl, die Motorlast und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis im Motor sind wichtige Einflußgrößen für die NO_x-Menge im Abgas, die von dem Motor ausgestoßen wird. Da der Motor in einem mageren K/L-Modus mit einem bekannten Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird, ist es möglich, die Menge an NO_x im Abgas basierend auf der Motordrehzahl und -last abzuschätzen. Daher bestimmt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Regeleinrichtung, ob die aktuellen Motordrehzahl- und -lastwerte innerhalb eines definierten Drehzahl/Last-"Fensters" liegen, das in Kombination mit dem bekannten mageren K/L-Verhältnis eine NO_x-Menge im Abgas erzeugen würde, die dem geeichten Referenzschwellenwert entspricht. Das Drehzahl/Last-Fenster kann auf mehrere Arten definiert werden, die alle im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Zum Beispiel kann das Drehzahl/Last-"Fenster" bestimmt werden, indem die aktuelle Motordrehzahl mit einem bestimmten akzeptablen Drehzahlbereich verglichen wird und unabhängig die aktuelle Motorlast mit einem bestimmten akzeptablen Lastbereich verglichen wird. Wenn die aktuelle Motordrehzahl und Motorlast beide in ihren jeweiligen akzeptablen Bereichen liegen, entscheidet die Regeleinrichtung, dass die aktuelle Motordrehzahl/-last innerhalb wobei dann ein Durchschnitt dieser Gefälle berechnet werden kann. Dann würde die Regeleinrichtung 15 das berechnete durchschnittliche Gefälle verwenden, um den Schädigungsgrad des Katalysators 52 zu bestimmen.
Unabhängig von dem Verfahren, das verwendet wird, um das Spannungsgefälle zu berechnen, vergleicht dann die Regeleinrichtung 15 das Gefälle (oder den Durchschnitt der Gefälle) der Ausgangsspannungen über einen Zeitraum mit einem Schwellenreferenzwert, um den Schädigungsgrad des Katalysators zu bestimmen (Schritt 212). In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schwellenreferenzwert ein vorbestimmter Wert, der relativ zu einem bestimmten bekannten Bereich von NO_x-Mengen im Abgas geeicht wurde. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schwellenreferenzwert von der Regeleinrichtung 15 basierend auf einer Vielzahl von Betriebsfaktoren, wie zum Beispiel der Motortemperatur, der Drehzahl, der Last usw. variabel bestimmt werden. Wenn das berechnete Spannungsgefälle (oder der Durchschnitt der Gefälle) geringer ist als der Schwellenreferenzwert, entscheidet die Regeleinrichtung, dass der Wirkungsgrad des Katalysators 52 noch innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegt. Wenn der Wirkungsgrad des Katalysators 52 noch innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegt, wird der Algorithmus zurück zum Anfang (zu Schritt 200) geführt. Wenn andererseits das berechnete Spannungsgefälle (oder der Durchschnitt der Gefälle) größer ist als der Schwellenreferenzwert, wird entschieden, dass der Katalysator 52 auf ein inakzeptables Niveau geschädigt wurde und dass dieser nicht mehr ausreichend wirksam ist. In diesem Fall aktiviert die Regeleinrichtung einen Fehlercode, wie in Schritt 214 erläutert, und der Algorithmus endet (Schritt 216). Ein Fachmann wird verstehen, dass verschiedene Aktionen als Reaktion auf den Fehlercode vorgenommen werden können, einschließlich einer Än derung der Kraftstoff/Luft-Regelungsstrategie im Motor, der Begrenzung oder Ausschaltung der Verwendung des Katalysators 52, der Aktivierung einer Sichtanzeige, um den Fahrer auf den versagenden Katalysator aufmerksam zu machen, usw. des Drehzahl/Last-"Fensters" liegt. Die akzeptablen Drehzahl- und Lastbereiche können vorbestimmt werden oder können variabel durch die Regeleinrichtung 15 basierend auf einer Vielfalt von Parametern bestimmt werden. Zum Beispiel kann der akzeptable Drehzahlbereich basierend auf der aktuellen Motorlast variabel bestimmt werden, und der akzeptable Lastbereich kann basierend auf der aktuellen Motordrehzahl variabel bestimmt werden. Ein Fachmann wird eine Vielfalt von anderen Verfahren und Parametern erkennen, die verwendet werden können, um eine akzeptable NO_x-Menge im Abgas zu schätzen, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen. Wie weiterhin in Schritt 208 gezeigt, beginnt der gesamte Algorithmus von vorn und das Verfahren beginnt wieder bei Schritt 200, wenn die aktuelle NO_x-Menge im Abgas nicht auf einem geeigneten Niveau liegt.
Nachdem die Regeleinrichtung 15 bestimmt hat, dass der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeugs derart ist, dass die NO_x-Menge im Abgas innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, analysiert die Regeleinrichtung 15 die Änderungsrate der Spannungsausgabe des NO_x-Sensors 53 über einen bestimmten Zeitraum, um den Schädigungsgrad des Katalysators 52 zu bestimmen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung berechnet die Regeleinrichtung 15 eine oder mehrere Steigungen der Spannungsausgaben des NO_x-Sensors 53 über einen Zeitraum. Insbesondere kann eine einzige Steigung der Spannungsausgaben durch die Regeleinrichtung basierend auf zwei Abtastwerten der Ausgangsspannungen des NO_x-Sensors und den entsprechenden Zeiten, zu denen diese Muster von dem NO_x-Sensor gemessen wurden, berechnet werden. Dann kann die Regeleinrichtung diese berechnete Steigung verwenden, um den Schädigungsgrad des Katalysators 52 zu bestimmen. Alternativ können viele Steigungen der Spannungsausgaben unter Verwendung des beschriebenen Verfahrens berechnet werden,

Claims

Verfahren zur Schätzung der Schädigung eines Katalysators (52), der in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, mit den Schritten: Bestimmung, ob eine NO_x-Menge im Abgas zum Katalysator innerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegt; Bestimmung einer Änderungsrate des NO_x-Niveaus im Abgasstrom über einen Zeitraum, wenn die NO_x-Menge im Abgas innerhalb des genannten bestimmten Wertebereiches liegt; Schätzung der Katalysatorschädigung basierend auf dem Vergleich der Änderungsrate des NO_x-Niveaus mit einem vorbestimmten Wert, und Bestimmung, dass der Katalysator (52) bis auf ein inakzeptables Niveau geschädigt wurde, wenn die Änderungsrate des NO_x-Niveaus größer als der vorbestimmte Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bestimmung einer Änderungsrate des NO_x-Niveaus das Berechnen eines Steigungswertes aufweist, der aus den NO_x-Niveauwerten über einen Zeitraum abgeleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bestimmung, ob eine aktuelle NO_x-Menge im Abgas innerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegt, auf wenigstens einem Fahrzeugbetriebsparameter basiert.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbetriebsparameter die Motordrehzahl und die Motorlast einschließen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbetriebsparameter mit jeweiligen Referenzwertebereichen verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwertebereiche basierend auf den Fahrzeugbetriebsbedingungen variabel bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch den Schritt der Änderung einer Motorregelungsstrategie zum Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses im Motor (13) basierend auf dem geschätzten Grad der Katalysatorschädigung.
Einrichtung zum Schätzen der Katalysatorschädigung in einem Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Katalysator (52), der sich in einem von einem Kraftfahrzeugmotor (13) ausgehenden Abgasstrom befindet; einen NO_x-Sensor (53), der sich stromabwärts des Katalysators (52) befindet und der ein Signal für das NO_x-Niveau liefert, das ein NO_x-Niveau in dem Abgasstrom anzeigt; und eine Regeleinrichtung (15) in Verbindung mit dem NO_x-Sensor (53) zur Schätzung der Katalysatorschädigung basierend auf dem Signal für das NO_x-Niveau, wobei die Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob eine NO_x-Menge im Abgas zum Katalysator innerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegt; eine Änderungsrate des NO_x-Niveaus im Abgasstrom über einen Zeitraum zu bestimmen, wenn eine NO_x-Menge im Abgas innerhalb des genannten bestimmten Wertebereiches liegt; und die Katalysatorschädigung basierend auf dem Vergleich der Änderungsrate des NO_x-Niveaus mit einem Referenzwert zu schätzen.
Einrichtung nach Anspruch 8, wobei die Regeleinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob eine aktuelle N0_x-Menge im Abgas innerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegt, indem wenigstens ein Fahrzeugbetriebsparameter mit Referenzwertebereichen verglichen wird.