DE102017115718A1

DE102017115718A1 - System und verfahren zur überwachung des fahrzeugoxidationskatalysators

Info

Publication number: DE102017115718A1
Application number: DE102017115718.2A
Authority: DE
Inventors: Michelangelo Ardanese; David Edwards; Charles E. Dean
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2018-01-18
Also published as: US20180016962A1; CN107630734A; US9909482B2

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Auswerten des Wirkungsgrades eines Oxidationskatalysators eines Fahrzeugabgassystems beinhaltet ein Diagnosesteuerungssystem mit einer mit dem Abgassystem wirkverbundenen Steuerung und mindestens einem Temperatursensor, der nahe dem Oxidationskatalysator angeordnet ist, um die Temperatur des Abgases zu messen. Die Steuerung bestimmt einen Betriebszustand von mindestens einem der Motor- und Abgassysteme und leitet einen Partikelfilter-Regenerationsprozess als Reaktion auf den erfassten Betriebszustand ein. Die Steuerung definiert einen ersten Diagnoseindexwert und berechnet einen zweiten Diagnoseindexwert basierend auf dem ersten Diagnoseindexwert und einem Versatzwert. Ein Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmodul bestimmt den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zur Überwachung des Fahrzeugoxidationskatalysators.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren beinhalten im Allgemeinen eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung wie beispielsweise Dieselpartikelfilter, Dreiwegekatalysatoren und dergleichen. Verschiedene Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung wurden entwickelt, um Abgasemissionen aus einem Verbrennungsmotor wirkungsvoll zu begrenzen. Bei Selbstzünder- oder Dieselmotoren werden mit großem Aufwand praktische und effiziente Vorrichtungen und Verfahren zur Verminderung der Emissionen von weitgehend kohlenstoffhaltigen Partikeln im Abgas entwickelt. Ein Oxidationskatalysator ist eine der Vorrichtungen, die häufig in Dieselmotoren für einen solchen Zweck bereitgestellt werden.
Typische Abgasanlagen haben einen Oxidationskatalysator eingebaut, um Emissionen aus Dieselmotoren zu reduzieren. Der Oxidationskatalysator oxidiert Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO), das während des Verbrennungsvorgangs des Motors erzeugt wird. Während ihrer Verwendungsdauer verringert sich der Wirkungsgrad von Oxidationskatalysatoren allmählich. In einem Fahrzeug eingebaute diagnostische Systeme können dazu verwendet werden, den Effizienzindex des Oxidationskatalysators während eines Abgassystem-Regeneriervorgangs zu ermitteln. Jedoch kann das Diagnosesystem möglicherweise nicht in der Lage sein, zu unterscheiden, ob ein Oxidationskatalysator unter normalen Betriebsparametern während des Regeneriervorgangs arbeitet.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System und ein Verfahren zum Auswerten des Wirkungsgrades eines Oxidationskatalysators eines Fahrzeugabgassystems beinhaltet ein Diagnosesteuerungssystem mit einer mit dem Abgassystem wirkverbundenen Steuerung und mindestens einem Temperatursensor, der nahe dem Oxidationskatalysator angeordnet ist, um die Temperatur des Abgases zu messen. Das Abgassystem ist in Fluidkommunikation mit einem Auslassanschluss des Motors und behandelt das Abgas. Das Abgassystem beinhaltet einen Oxidationskatalysator und einen Partikelfilter, worin der Partikelfilter konfiguriert ist, um zu regenerieren, wenn das Abgas über eine Regenerationstemperatur erwärmt wird.
Das Diagnosesteuersystem einschließlich der Steuerung ist betreibbar, um einen Betriebszustand von mindestens einem der Motor- und Abgassysteme zu bestimmen und einen Partikelfilter-Regenerationsprozess als Reaktion auf den erfassten Betriebszustand einzuleiten. Ein erster diagnostischer Indexwert wird durch Berechnen eines Verhältnisses eines Wärmefreisetzungswertes zu einer Menge an Nacheinspritzkraftstoff, die in einer Zeitperiode des Partikelfilter-Regenerationsprozesses freigesetzt wird, definiert.
Die Steuerung identifiziert einen Versatzwert basierend auf der Temperatur des Abgases in der Partikelfilter-Regenerationsprozess-Zeitperiode mit dem mindestens einen Temperatursensor und definiert einen zweiten diagnostischen Indexwert durch Berechnen eines Verhältnisses des ersten diagnostischen Indexwertes und des Versatzwertes. Ein Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmodul der Steuerung des Diagnosesteuerungssystems wertet den zweiten diagnostischen Indexwert aus, um die Effizienz des Oxidationskatalysators zu bestimmen.
Der mindestens eine Temperatursensor umfasst ferner einen ersten Temperatursensor, der nahe einem Einlass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromaufwärts des Oxidationskatalysators zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, der nahe einem Auslass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromabwärts des Oxidationskatalysators zu messen. Die Steuerung des Diagnosesteuerungssystems ist betreibbar, um den Wärmefreisetzungswert durch Bestimmen mehrerer Parameter des Oxidationskatalysators, bestimmen des Abgasmassenstroms in den Oxidationskatalysator des Katalysatorwertes aus dem Produkt der Abgasmassenströmungsrate und die Differenz zwischen der Abgastemperatur stromabwärts des Oxidationskatalysators und einer inerten Temperatur und Integrieren des Katalysatorwertes zu berechnen, um den Wärmefreisetzungswert zu bestimmen.
Die Steuerung wertet ein inertes Katalysatortemperaturmodell zum Ermitteln der inerten Temperatur zum Berechnen des spezifischen Wärmewerts des Oxidationskatalysators aus. Die Steuerung integriert den Katalysatorwert, worin eine untere Grenze des Zeitintervalls ein erster Zeitpunkt ist, an dem Abgas stromabwärts des Oxidationskatalysators eine erste Temperatur erreicht, und eine obere Grenze des Zeitintervalls ist ein zweiter Zeitpunkt, an dem Abgas stromabwärts des Oxidationskatalysators eine zweite Temperatur erreicht, die höher als die erste Temperatur ist.
Das Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmodul der Steuerung ist konfiguriert, um den zweiten diagnostischen Indexwert mit mindestens einem von einem voreingestellten Schwellenwert schlimmstmöglichen akzeptablen (WPA) Wert und einem voreingestellten Schwellenwert bestmöglichen inakzeptablen (BPU) Wert zu vergleichen. Die Steuerung des Diagnosesteuerungssystems ist in der Lage, zu identifizieren, ob der Oxidationskatalysator als fehlerhaft betrachtet wird, wenn der zweite diagnostische Indexwert unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts, dem höchst möglichen inakzeptablen (BPU) Wert liegt.
Das Diagnosesteuerungssystem startet den Partikelfilter-Regenerationsprozess, wenn die Abgastemperatur am Einlass des Oxidationskatalysators zwischen etwa 200 Grad Celsius und etwa 350 Grad Celsius gemessen wird. Das Abgassystem umfasst ferner einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung weist ein Verfahren zur Verwendung an Bord eines Fahrzeugs einen Motor auf, der ein Abgas erzeugt, ein Abgassystem in Fluidverbindung mit dem Motor, das einen Oxidationskatalysator und einen Partikelfilter beinhaltet, und ein Diagnosesteuerungssystem mit einer Steuerung und mindestens einem Temperatursensor, der nahe dem Oxidationskatalysator in Verbindung mit der Steuerung angeordnet ist. Das Verfahren umfasst das Verwenden der Steuerung, um einen Betriebszustand von mindestens einem der Motor- und Abgassysteme zu bestimmen und einen Partikelfilter-Regenerationsprozess als Reaktion auf den erfassten Betriebszustand einzuleiten.
Die Steuerung berechnet einen Wärmefreisetzungswert zu einer Menge an Nacheinspritzkraftstoff, die in einer Zeitperiode des Partikelfilter-Regenerationsprozesses freigesetzt wird, um einen ersten diagnostischen Indexwert zu definieren, und einen Versatzwert basierend auf der Temperatur des Abgases in der Partikelfilter-Regenerationsprozess-Zeitperiode, gemessen mit dem mindestens einen Temperatursensor, zu bestimmen. Die Steuerung berechnet ein Verhältnis des ersten diagnostischen Indexwertes und des Versatzwertes, um einen zweiten diagnostischen Indexwert zu definieren und verwendet ein Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmodul, um den zweiten diagnostischen Indexwert zu bewerten, um die Effizienz des Oxidationskatalysators zu bestimmen.
Der mindestens eine Temperatursensor umfasst ferner einen ersten Temperatursensor, der nahe einem Einlass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromaufwärts des Oxidationskatalysators zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, der nahe einem Auslass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromabwärts des Oxidationskatalysators zu messen. Der Schritt des Berechnens des Wärmefreisetzungswertes für den ersten diagnostischen Indexwert umfasst ferner das Bestimmen eines oder mehrerer Parameter des Oxidationskatalysators, Bestimmen eines Abgasmassenstroms in den Oxidationskatalysator, Berechnen eines Katalysatorwertes aus dem Produkt der Abgasmassenströmungsrate und die Differenz zwischen der Abgastemperatur stromabwärts des Oxidationskatalysators und einer inerten Temperatur und Integrieren des Katalysatorwertes, um den Wärmefreisetzungswert zu bestimmen.
Die Steuerung wertet ein inertes Katalysatortemperaturmodell zum Ermitteln der inerten Temperatur zum Berechnen des spezifischen Wärmewerts des Oxidationskatalysators aus. Der Schritt des Verwendens des Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmoduls umfasst ferner das Vergleichen des zweiten diagnostischen Indexwertes mit mindestens einem voreingestellten Schwellenwert für möglichste akzeptable (WPA) Werte und einem voreingestellten Schwellenwert bestmöglichen inakzeptablen (BPU)-Wert.
Der Oxidationskatalysator wird als fehlerhaft betrachtet, wenn der zweite diagnostische Indexwert unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts, dem bestmöglichen inakzeptablen (BPU) Wert liegt. Die Steuerung leitet den Partikelfilter-Regenerationsprozess ein, wenn die Abgastemperatur am Einlass des Oxidationskatalysators zwischen etwa 200 Grad Celsius und etwa 350 Grad Celsius gemessen wird.
Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Oxidationskatalysatorsystem;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen und Diagnostizieren des Zustands des Oxidationskatalysators des Abgassystems des in 1 gezeigten Fahrzeugs beschreibt;
3 ist eine grafische Darstellung der Umwandlungseffizienz des Oxidationskatalysators des Abgassystems als eine Funktion der Temperatur am Einlass des Oxidationskatalysators; und
4 ist eine grafische Darstellung eines korrelierten Umwandlungswirkungsgrads des Oxidationskatalysators unter Verwendung des Systems und Verfahrens der vorliegenden Offenbarung.
BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn möglich, werden die gleichen oder ähnliche Verweisziffern in den Zeichnungen und der Beschreibung für gleiche oder ähnliche Teile oder Schritte verwendet. Die Zeichnungen sind vereinfacht und nicht im exakten Maßstab dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit werden Richtungsbezeichnungen wie oben, unten, links, rechts, nach oben, über, unter, unterhalb, hinten und vorn mit Bezug auf die Zeichnungen verwendet. Diese und ähnliche richtungsweisende Begriffe sind in keiner Weise zur Begrenzung des Umfangs der Offenbarung auszulegen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, wird in 1 ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 10 kann ein motorisiertes Fahrzeug wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, normale Personenkraftwagen, SUV, Leicht-LKW, schwere Nutzfahrzeuge, Minivans, Busse, Transitfahrzeuge, Fahrräder, Roboter, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Sport-bezogene Ausrüstung oder jede beliebige andere Transportvorrichtung beinhalten. Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Diagnosesteuerungssystem oder einen Diagnosealgorithmus 100 mit einer Steuerung 40.
Die Steuerung 40 kann den Gesamtbetrieb des Motorsteuersystems steuern und ist somit betreibbar zum Berechnen, Auswerten und Steuern des tatsächlichen Kohlenwasserstoffpegels, der schließlich vom Fahrzeug 10 in die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird. Der Steuerung 40 kann die Verwendung eines inerten Temperaturmodells 50 implementieren, um einen oder mehrere Katalysatorparameter, wie Kohlenwasserstoffpegel, zu berechnen. Die Steuerung 40 kann auch konfiguriert sein, um eine Vielzahl von Motorsystemdiagnosen und Steuerungs-Motorsystem-Operationen basierend auf verschiedenen Fahrzeugparametern einschließlich, jedoch nicht einschränkt auf Fahrereingabe, Stabilitätskontrolle und dergleichen durchzuführen. Die Steuerung kann in einem Motorsteuergerät (ECM), einem Fahrzeugrechner oder einer unabhängigen Steuerung ausgeführt sein.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, beispielsweise einen Dieselmotor oder einen Direkteinspritz-Benzinmotor, das Abgassystem 48 und ein Getriebe 14. Der Motor 12 verbrennt eine bestimmte Menge an Umgebungsluftströmung, die mit einer dosierten Kraftstoffmenge 16 gemischt ist, die aus einem Kraftstofftank 18 gezogen wird. In einer möglichen Ausführungsform besteht der Kraftstoff 16 aus Dieselkraftstoff, obwohl auch andere Kraftstoffsorten je nach Aufbau des Verbrennungsmotors 12 verwendet werden können. Es versteht sich, dass das Fahrzeug 10 ein oder mehrere Abgassysteme 48 beinhalten kann.
Die Verbrennung von Kraftstoff 16 erzeugt einen Abgasstrom oder -fluss 22, der letztlich aus dem Fahrzeug 10 in die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird. Energie, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs 16 abgegeben wird, erzeugt Drehmoment auf ein Antriebselement 24 des Getriebes 14. Das Getriebe 14 wiederum überträgt das Drehmoment von Motor 12 auf ein Abtriebsglied 26 zum Antreiben des Fahrzeugs 10 über einen Radsatz 28, von denen zur Vereinfachung nur einer in 1 dargestellt ist.
Das Abgassystem 48 steht in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung 46 des Motors 12, sodass das Abgassystem 48 ein Fluid in Form eines gasförmigen Abgasstroms 22 empfängt und aufbereitet, wenn es in einem gasförmigen oder strömungstechnischen Dampfzustand aus den Auslassöffnungen 46 des Motors 12 durch das Abgassystem 48 strömt. Das Abgassystem 48 behandelt die Abgase, bevor sie in die Umgebungsatmosphäre freigesetzt werden.
Das Abgassystem 48 beinhaltet einen Oxidationskatalysator 30, eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR) 32 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 34. Alternativ kann eine innere Stützfläche des DPF 34 waschbeschichtet sein, wie beispielsweise durch Aufbringen einer feuerfesten Oxidschicht oder einer SCR-Schicht, die an die innere Auflagefläche zur Dispersion von katalytischen Metallen bindet. In einer Diesel-Ausführungsform des Motors 12 kann das Abgassystem 48 eine Anzahl von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen beinhalten, die konfiguriert sind, um aus dem Abgasstrom 26 Partikelmaterial (PM) oder Ruß, d. h. weitgehend kohlenstoffhaltige Nebenprodukte und Emissionsbestandteile der Verbrennung des Motors, zu entfernen. Wie dargestellt, beinhaltet das Abgassystem 48 einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) 30.
Die primäre Funktion des DOC 30 ist die Verringerung von Kohlenmonoxid (CO) und von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC). Zusätzlich kann der DOC 30 konfiguriert sein, um durch den SCR-Katalysator 32, der stromabwärts des DOC 30 angeordnet ist, Stickstoffdioxid (NO₂) zu erzeugen. Der DOC 30 enthält typischerweise eine Katalysatorsubstanz, die aus Edelmetallen wie Platin und/oder Palladium besteht, deren Funktion darin zu den oben genannten Zielen führt. Im Allgemeinen wird der DOC 30 bezüglich der Erzeugung von NO₂ bei erhöhten Temperaturen aktiviert und erreicht seine betriebliche Leistungsfähigkeit.
Andererseits ist der SCR-Katalysator 32 so konfiguriert, dass er NO_X in zweiatomigen Stickstoff (N₂) umwandelt und Wasser (H₂O) mit Hilfe des vom DOC 30 erzeugten NO₂. Ein gasförmiges Reduktionsmittel, typischerweise wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff, wird zu einem Abgasstrom gegeben und auf den SCR-Katalysator 32 absorbiert. Eine innere Oberfläche des SCR-Katalysators 32 kann ferner eine Waschbeschichtung beinhalten, die dazu dient, das gasförmige Reduktionsmittel so anzuziehen, dass das gasförmige Reduktionsmittel mit dem Abgasstrom 22 das Vorhandensein von NO und NO₂ interagieren kann und eine chemische Reaktion zur Verminderung von NO_X Emissionen des Motors 12 bewirken kann.
Nach dem SCR-Katalysator 32 geht der Abgasstrom 22 zum DPF 34 über. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann der DPF 34 zusammen mit und nach einem zweiten DOC angeordnet sein und kann innerhalb eines einzigen Kanisters 42 untergebracht sein, sodass der zweite DOC konfiguriert ist, um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, die im Abgasstrom 22 vorhanden sind, in Kohlendioxid (CO₂) und Wasser zu oxidieren. Obwohl der SCR-Katalysator 32, wie dargestellt, stromaufwärts des DPF 34 angeordnet ist, kann der SCR-Katalysator 32 auch stromabwärts des DPF 34 angeordnet sein, ohne die Wirksamkeit des Abgassystems 48 zu beeinträchtigen.
Der DPF 34 ist konfiguriert, um den vom Motor 12 ausgestoßenen Feinstaub zu sammeln und zu entsorgen, bevor der Abgasstrom 22 in die Umgebungsatmosphäre ausgestoßen wird. Dementsprechend agiert der DPF 34 als Abscheider zum Entfernen des Feinstaubs, speziell Ruß, aus dem Abgasstrom. Ähnlich dem vorstehend beschriebenen DOC 30 enthalten der DOC 34 und der zweite DOC typischerweise Edelmetalle, wie beispielsweise Platin und/oder Palladium, die als Katalysatoren in den gegenständlichen Vorrichtungen zum Erreichen ihrer jeweiligen Ziele fungieren. Nach Durchgang durch den DOC 34 wird der Abgasstrom 22 als vom schädlichen Feinstaub ausreichend gereinigt angesehen und kann dann vom Abgassystem 48 in die Umgebungsatmosphäre freigesetzt werden.
Der Begriff „Bedingung“ betrifft wie vorstehend verwendet, die Temperatursteuerung und/oder die Steuerung des Abgasstroms 22 an verschiedenen Positionen innerhalb des Abgassystems 48. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 36 steht über Steuersignale 38 in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 40 und in Fluidkommunikation mit dem Kraftstofftank 18. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 36 drückt selektiv Kraftstoff 16 in den Abgasstrom 22 ein, der in den DOC 30 und/oder den DPF 34 eintritt, wie durch die Steuerung 40 bestimmt. Der in den Abgasstrom 22 eingespritzte Kraftstoff 16 vor dem DOC 30 wird darin in kontrollierter Weise verbrannt, um darin Wärme für das Regenerieren des DPF 34 zu erzeugen.
Der DOC 30 wirkt in Gegenwart einer gesteuerten Temperatur des Abgasstroms 22 zum Oxidieren oder Verbrennen von Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasstrom eingebracht werden. Es versteht sich auch, dass der DOC 30 einen Zeolithgehalt beinhalten kann, der in der Lage sein kann, erhöhte Mengen von Kohlenwasserstoffen im DOC 30 für Kaltstartbedingungen zu speichern, wie nachstehend ausführlich beschrieben wird. Dies stellt eine ausreichende Temperaturstufe des DPF 34 zum Oxidieren von Partikelmaterial dar, das durch den Filter stromabwärts des DOC 30 eingefangen wurde. Der DPF 34 wird somit relativ frei von möglicherweise verstopfendem Partikelmaterial gehalten.
Der DPF 34 muss regeneriert oder gereinigt werden, nachdem eine bestimmte Menge an Kohlenstoff-basiertem Ruß darauf akkumuliert wurde, um die gesammelten Partikel abzubrennen. Die Regeneration einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung des Abgassystems 48 kann beispielsweise durchgeführt werden, nachdem über einen Zeitraum ein bestimmter Luftmassenstrom zur Verbrennung durch den Motor 12 verbraucht wurde. Im Allgemeinen kann eine derartige Regeneration unter Verwendung eines heißen Abgasstroms 22 durchgeführt werden, um die angesammelten Partikel abzubrennen. Der DPF 34 kann über Kraftstoff regeneriert werden, der stromaufwärts des DPF 34 direkt in den Abgasstrom 22 eingespritzt wird und dann den eingespritzten Kraftstoff zum entsprechenden Zeitpunkt entzündet.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann ein Regenerationsprozess auftreten, wenn die Steuerung 40 die Einspritzung einer Kraftstoffmenge in den Abgasstrom 22 stromaufwärts des DOC 30 anweist, um den Abgasstrom zu überhitzen und ein Aufwärmen des DOC 30 zu erzeugen. Die Steuerung 40 kann einen Regenerationszyklus „n“ und einen nachfolgenden Zyklus „n+1“ gemäß einem in die Steuerung 40 programmierten Zeitplan oder basierend auf dem beurteilten Betrieb des Motors 12 und des Abgassystems 48 beginnen.
Die Steuerung 40 führt eine Motorsystemdiagnose durch und den überwacht den laufenden Betrieb des Abgassystems 48 zum Sicherstellen einer effizienten Kohlenwasserstoffumwandlung. So überwacht und bewertet zum Beispiel die Steuerung 40 den Betrieb des DOC 30. Der Steuerung 40 berechnet einen tatsächlichen Umwandlungswirkungsgrad des Abgassystems 48 und verwendet dieses Ergebnis zum Berechnen der tatsächlichen Kohlenwasserstoffemissionen aus dem Abgassystem, um zu ermitteln, ob der DOC 30 in akzeptablen Bereichen arbeitet. Die Steuerung 40 kann dann die Ergebnisse mit einer kalibrierten Menge oder einem anderen Schwellenwert vergleichen und eine Steuerungsaktion ausführen, um das Ergebnis zu reflektieren, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Die Steuerung 40 kann mit einem Motorkühlmittelsensor 42 in Verbindung stehen, der ein Temperatursignal 11 basierend auf einer erfassten Temperatur der Motorkühlflüssigkeit erzeugt. Die Steuerung 40 kann auch ein Temperatursignal 11 von einem Lufttemperatursensor empfangen, der Temperaturbedingungen der Umgebung erfasst, in der das Fahrzeug betrieben wird.
Die Steuerung 40 empfängt Temperatursignale 11 von verschiedenen Temperatursensoren 42, die zum Messen verschiedener Abgastemperaturen an verschiedenen Stellen innerhalb des Abgassystems 48 angeordnet sind, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf direkt stromaufwärts des DOC 30, direkt stromabwärts des DOC 30, stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators 32 und direkt stromaufwärts des DPF 34. In einer Ausführungsform ist ein Temperatursensor 42 in Nähe zum Motor 12 oder der Eingangsseite des DOC 30 zum Messen oder Erfassen einer Eingangstemperatur in den DOC 30 angeordnet.
Zusätzliche Temperatursensoren 42 können eine entsprechende Ausgangstemperatur vom DOC 30, eine Eingangstemperatur zum SCR-Katalysator 32 und eine Ausgangstemperatur vom SCR-Katalysator 32, eine Eingangstemperatur zum DPF 34 und eine Ausgangstemperatur vom DPF 34 erfassen. Die Temperatursignale 11 werden jeweils durch oder von den Temperatursensoren 42 zur Steuerung 40 übertragen. Die Steuerung 40 befindet sich auch in Verbindung mit dem Motor 12 zum Aufnehmen von Rückmeldesignalen 44, die verschiedene Betriebspunkte des Motors 12, wie Drosselklappenstellung, Drehzahl, Gaspedalposition, Kraftstoffmenge, gefordertes Motordrehmoment, unter einer Vielzahl von Betriebspunkten messen.
Unter Bezugnahme nun auf 2 kann das Diagnosesteuerungssystem oder der Diagnosealgorithmus 100 durch die Steuerung 40 ausgeführt werden, um den Wirkungsgrad des DOC 30 zu bewerten. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Steuerung 40 den Wirkungsgrad des DOC 30 bewerten, wenn vorgegebene Motor- und Umweltbedingungen vorliegen. So kann beispielsweise die Steuerung 40 die Umwandlungswirksamkeit des DOC 30 während eines Abgasregenerierungsprozesses auswerten, um eine Varianz im gemessenen Umwandlungswirkungsgrad zu identifizieren, der die Trennung des Umwandlungswirkungsgrads beeinflussen kann.
Die Trennung des Umwandlungswirkungsgrads bezieht sich auf einen Unterschied im Wirkungsgrad zwischen einem am schlechtesten durchführbaren akzeptablen (WPA) oder einem am wenigsten akzeptablen Umwandlungswirkungsgrad des DOC 30 und einem bestmöglichen, nicht akzeptablen (BPU) oder einem maximalen inakzeptablen Umwandlungswirkungsgrad des DOC 30. Wie in den 3 und 4 dargestellt, kann der Unterschied im Umwandlungswirkungsgrad zwischen einer oder mehreren einer WPA-Wirkungsgradverteilung liegen, die durch Datenpunkte 56 oberhalb einer vordefinierten WPA-Grenze 58 und einer BPU-Effizienzverteilung dargestellt ist, die durch Datenpunkte 60 unterhalb einer vordefinierten BPU-Grenze 62, eines 2σ (2 Sigma) Punkts der BPU-Verteilung und eines 4σ-Punktes der WPA-Verteilung und/oder Mittelwerten der WPA- und BPU-Effizienzverteilungen dargestellt wird. Die Trennung des Umwandlungswirkungsgrads zwischen den WPA- und BPU-Effizienzverteilungen kann für die Robustheit des Diagnosesystems relevant sein.
Je kleiner die Trennung des Umwandlungswirkungsgrads ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass ein WPA-DOC 30 und/oder ein BPU-DOC 30 einen Effizienztest fehlschlägt. Die verringerte Trennung des Umwandlungswirkungsgrads kann das Vorhersagen des erwarteten Wirkungsgrads für einen WPA-DOC 30 beeinflussen, was die Trennung des Umwandlungswirkungsgrads verringern kann. Das Diagnosesteuerungssystem 100 kann den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators auswerten und den ordnungsgemäßen Betrieb des DOC 30 überprüfen.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann das Diagnosesteuerungssystem 100 den Wirkungsgrad des DOC 30 bewerten, wenn vorgegebene Motor- und Umweltbedingungen vorliegen. Wie gezeigt in 3 dargestellt, stellt zum Beispiel der Bereich, auf den mit dem genannten Bezugszeichen 64 Bezug genommen wird, einen Temperaturbereich zwischen etwa 0 Grad Celsius bis etwa 150 Grad Celsius dar, während ein zweiter Temperaturbereich, auf den mit dem genannten Bezugszeichen 66 Bezug genommen wird, einen Temperaturbereich von etwa 150 Grad Celsius bis etwa 200 Grad Celsius darstellt.
Eine Kaltphase des Regenerationsprozesses, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, wird durch das Bezugszeichen 68 dargestellt, das zwischen etwa 200 Grad Celsius und etwa 350 Grad Celsius definiert ist. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Temperaturbereichen implementiert werden kann, um eine Vielzahl von Katalysator-Hardware- und On-Board-Diagnose-(OBD-)-Emissionsgrenzen für die Verwendung mit dem System und dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung aufzunehmen. Das Bezugszeichen 70 stellt ein Aufwärm- und Beharrungsphasen-Temperaturfenster für den Regenerationsprozess dar, worin die Temperatur zwischen etwa 350 Grad Celsius und 650 Grad Celsius liegen kann.
Dementsprechend wird ein Verfahren zum Auswerten des Wirkungsgrads eines DOC 30 unter Verwendung eines Diagnosesteuerungssystems 100 offenbart und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet. Das Verfahren 101 kann am Eintrittsblock 102 beginnen, worin die Steuerung das Diagnosesteuerungssystem 100 ausführt, um die Motorsteuerungsdiagnosestrategie zum Bewerten des Wirkungsgrades des DOC 30 einzuleiten. Das Diagnosesteuerungssystem 100 wertet den Betriebszustand und/oder den Zustand des Motors 12 und des Abgassystems 48 des Fahrzeugs bei Schritt oder Block 104 aus und bestimmt, ob das Fahrzeug und der Motor in einem Zustand sind oder geeignet sind, um einen Abgasregenerationsprozess für den DPF durchzuführen.
Wie in 2 dargestellt, kehrt das Verfahren 101 des Diagnosesteuerungssystems 100 zum Eintrittsblock 102 zurück, falls der Motor 12 bei Schritt 104 nicht für einen DPF-Regenerationsprozess erfasst wurde. Alternativ kann das Diagnosesteuerungssystem 100 einen Motorverbrennungsmodus implementieren, um eine Kaltphase eines Regenerationsprozesses bei Schritt 106 zu erzeugen, falls die Steuerung 40 feststellt, dass der Motor für den Regenerationsprozess vorbereitet ist. Es versteht sich auch, dass der Regenerationsprozess ohne Durchführung des Verbrennungsprozesses der Kaltphase eingeleitet werden kann, wenn die DOC-Eingangsabgastemperatur zwischen etwa 200 Grad Celsius und etwa 350 Grad Celsiusliegt
Während es sich versteht, dass eine Regenerationsprozess-Kaltphase durch eine Vielzahl von Faktoren und Bedingungen für die Zwecke dieser Offenbarung definiert werden kann, kann eine Kaltphase eines Regenerationsprozesses vorhanden sein, wobei die Temperatur aus dem Abgasstrom vom Motor, der in den Einlass des DOC 30 eintritt, zwischen etwa 200 Grad Celsius und etwa 350 Grad Celsius liegt, wie durch die Linie, den schattierten Bereich und das Bezugszeichen 68 in 3 dargestellt.
Die reduzierte Einlasstemperatur kann durch Einstellen einer Vielzahl von Motorbetriebsparametern erzeugt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Verringerung der Ansaugdrosselung, erhöhte Luftmasse, Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, Reduzieren oder Beenden von Kraftstoffeinspritzungen und dergleichen, um die Abgastemperatur zu verringern, die in den Einlass des DOC 30 eintritt. Das Diagnosesteuerungssystem 100 überwacht die Einlass- und Auslasstemperaturen des DOC 30 während der Kaltphase des Regenerationsprozesses über die Temperatursensoren 42, die einen ersten und einen zweiten Temperatursondensensor beinhalten können, die mit der Steuerung 40 in Verbindung stehen, wie es nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Bei Schritt 108 kann die Steuerung 40 programmiert werden, um eine Diagnoseprozedur durchzuführen, um den Umwandlungswirkungsgrad des DOC 30 zu bestimmen. In einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt die Steuerung einen diagnostischen Indexwert (Diag_Index), der den Umwandlungswirkungsgrad des DOC 30 darstellt. Der Diagnoseindex wird basierend auf einem Verhältnis zwischen der während des Regenerationsprozesses freigesetzten Wärme und der in der Zeitperiode oder Dauer des Regenerationsprozesses freigesetzten Menge an Nacheinspritzkraftstoff erzeugt, wie durch die nachfolgende Gleichung dargestellt ist:
Der Wärmeabgabewert kann als das Produkt der Abgasmassenströmungsrate und der Differenz zwischen dem DOC-Auslasstemperatursensor und einer im Diagnosesteuerungssystem 100 gespeicherten inerten thermischen Modelltemperatur 50 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Wärmeabgabewert-Berechnung abgebrochen werden kann, wenn die Dauer der Integration zu kurz oder zu lang ist, da es schwer erkennbar sein kann, eine exotherme Kohlenwasserstoffreaktion zu erkennen, wenn die Beschleunigung zu schnell erfolgt. Zusätzlich kann die Wärmeabgabewert-Berechnung abgebrochen werden, wenn der gespeicherte Pegel von Kohlenwasserstoffen im DOC 30 gegenüber einer vordefinierten Kohlenwasserstoffgrenze zu hoch liegt, die in der Steuerung 40 gespeichert ist.
Es wird in Erwägung gezogen, dass eine geringe Menge an Nacheinspritzung von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 36 verwendet werden kann, um die im DOC 30 gespeicherten Kohlenwasserstoffe zu erhöhen. Die Nacheinspritzung wird in den Abgasstrom 22 eingebracht und als feste Kraftstoffmenge eingegeben und kann entweder bis zum Ende einer Integrationszeit verwendet werden oder kann durch eine kumulative Menge der Kohlenwasserstoffe begrenzt sein.
Bei Schritt 110 erfasst das Diagnosesteuerungssystem 100, um den Umwandlungswirkungsgrad am DOC 30 zu bestimmen, Temperaturdaten von den ersten und zweiten Temperatursensoren 42, um einen Versatzwert zum Bestimmen der Differenz zwischen den beiden Sensorablesungsänderungen für eine Dauer zu identifizieren. So kann beispielsweise der zweite Temperatursensor 42 die Temperatur am Ausgang des DOC 30 (T_DOCout) messen, während der erste Temperatursensor die Temperatur und den Einlass des DOC (T_DOCin) in einer definierten Überwachungszeitdauer misst.
Das Diagnosesteuerungssystem 100 kann auch die gemessene Temperaturratenerhöhung am DOC 30 mit gespeicherten Referenzaufwärmraten des DOC 30 vergleichen. Die gespeicherten Referenzaufwärmraten des DOC 30 können empirisch berechnet und mit einer Menge der im DOC 30 zur Verfügung stehenden Katalysatorsubstanz korreliert werden, um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren.
Bei Schritt 112 korreliert das Diagnosesteuerungssystem 100 den berechneten Diagnoseindex (Diag_Index) gegen die erfassten Betriebszustände des Motors, um einen zweiten diagnostischen Indexwert zu bestimmen und einen korrigierten Oxidationskatalysatorwirkungsgrad zu identifizieren. Der Wirkungsgrad kann die am wenigsten zulässigen Wirkungsgrad-WPA-Werte beinhalten. Die WPA-Werte können kalibrierte Werte beinhalten, die im Speicher vorgegeben und gespeichert sind, und/oder Werte, die während der Überwachung des Umwandlungswirkungsgrades erzeugt werden. Der durchschnittliche Wirkungsgrad kann basierend auf Tabellen, Gleichungen und/oder Effizienzmodellen des DOC 30 erzeugt werden.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann ein Wirkungsgrad-Validierungsmodul des Diagnosesteuermoduls 100 bei Schritt 114 den Schwellenwertwirkungsgrad basierend auf einer Funktion des modellierten Wirkungsgrads (gewünschter oder erwarteter Wirkungsgrad) und des kalibrierbaren Versatzwertes bestimmen. Der modellierte Wirkungsgrad bezieht sich auf den erwarteten Wirkungsgrad eines DOC 30 während der gesamten Lebensdauer des DOC 30. Der modellierte Wirkungsgrad kann einen Wirkungsgrad für den DOC 30 beinhalten, die der Verwendung oder dem Alter entsprechen (z. B. Wirkungsgrad über 0–120.000 Meilen des Betriebs an einem Fahrzeug).
Der kalibrierbare Versatzwert kann basierend auf einer WPA-/BPU-Verteilung vorgegeben, gespeichert und bestimmt werden. Das Wirkungsgrad-Validierungsmodul kann einen kalibrierbaren Versatzwert basierend auf gespeicherten Karten auswählen. Karten mit kalibrierbaren Versatzwerten zu WPA-/BPU-Verteilungswerten können im Speicher des Diagnosesteuermoduls 100 gespeichert und zum Auswählen des kalibrierbaren Versatzwertes verwendet werden. Der modellierte Wirkungsgrad, der kalibrierbare Versatzwert und die WPA-/BPU-Verteilung können während der Kalibrierung vorgegeben und im Speicher gespeichert werden.
Die WPA-/BPU-Verteilung beinhaltet eine WPA-Verteilung und eine BPU-Verteilung. Die Trennung des Umwandlungswirkungsgrades kann basierend auf einer Differenz zwischen einem 2σ(2 Sigma)-Punkt der BPU-Verteilung und einem 4σ(4-Sigma)-Punkt der WPA-Verteilung bestimmt werden. Der 2σ(2 Sigma)-Punkt kann größer sein als ein Mittelwert der BPU-Verteilung. Der 4σ(4 Sigma)-Punkt kann geringer sein als ein Mittelwert der WPA-Verteilung sein. Je größer die Trennung des Umwandlungswirkungsgrades ist, desto unwahrscheinlicher ist, dass eine falsche Anzeige eines DOC 30 bei einem Umwandlungswirkungsgrad-Test fehlschlägt.
Obwohl 2σ (2 Sigma) und 4σ(4 Sigma)-Punkte beschrieben sind, kann die Trennung des Umwandlungswirkungsgrades auf anderen Standardabweichungspunkten basieren. Die Standardabweichungspunkte können sich auf empirische Daten beziehen, die zum Bestimmen des kalibrierbaren Versatzwertes verwendet werden. Auch kann die Trennung des Umwandlungswirkungsgrades alternativ basierend auf Folgendes bestimmt werden: einer Differenz zwischen den Mittelwerten der WPA-Verteilung und der BPU-Verteilung; einem Abstand zwischen der WPA-Verteilung und der BPU-Verteilung; usw.
Versatzwert kann als Wert zwischen einer WPA-Verteilung und einer BPU-Verteilung zwischen den 2σ (2 Sigma) und 4σ (4 Sigma) Punkten oder zwischen anderen Standardabweichungspunkten bei der Einstellung des Wirkungsgradschwellenwertes gewählt werden. Als Beispiel kann der Schwellenwertwirkungsgrad innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des 2σ (2 Sigma) Punktes ausgewählt werden. Der DOC 30 kann einen Umwandlungswirkungsgrad durchführen, wenn der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad größer ist als der Schwellenwertwirkungsgrad und/oder einer der durchschnittlichen Wirkungsgrade. Der DOC 30 kann ein fehlschlagen eines Umwandlungswirkungsgrades bewirken, wenn der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad kleiner oder gleich dem Schwellenwertwirkungsgrad und/oder einem durchschnittlichen Wirkungsgrad ist, wie beispielsweise unterhalb des Mittelwerts des σ (2 Sigma) Schwellenwerts für die BPU-Verteilung.
Als ein weiteres Beispiel kann der DOC 30 einen Umwandlungswirkungsgrad durchführen, wenn der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad größer als der 4σ (4 Sigma) Punkt der WPA-Verteilung ist. Der DOC 30 kann beispielsweise einen Umwandlungswirkungsgrad durchführen, wenn der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad kleiner oder gleich dem 2σ (2 Sigma) der BPU-Verteilung ist.
Bei Schritt 116 bestimmt ein Wirkungsgrad-Validierungsmodul, ob der DOC 30 und/oder der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad absolviert ist. Die Aufgabe 120 kann durchgeführt werden, wenn der DOC 30 und/oder der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad fehlgeschlagen ist. Die Aufgabe 118 kann durchgeführt werden, wenn der DOC 30 und/oder der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad absolviert ist.
Bei 120 kann eine Gegenmaßnahme durchgeführt werden, wenn das Validierungssignal anzeigt, dass der DOC 30 den Umwandlungswirkungsgrad-Test nicht bestanden hat. Die Gegenmaßnahmen können beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Motordrehzahl begrenzen und/oder andere Abhilfemaßnahmen durchführen. Die Steuerung 40 kann konfiguriert sein, um das Signal zu erzeugen, das anzeigt, dass der DOC 30 ausgefallen ist, falls die Menge an Katalysatorsubstanz, die im DOC 30 verfügbar ist, unter den Schwellenwert gesunken ist. Das von der Steuerung 40 erzeugte Signal kann dazu ausgelegt sein, das Servicepersonal und/oder den Bediener des Fahrzeugs 10 über den Zustand der Betriebseffizienz des DOC 30 zu informieren. Weiterhin kann das Signal ein vorbestimmter diagnostischer numerischer Code oder eine visuelle oder akustische Anzeige für das Servicepersonal und/oder den Bediener des Fahrzeugs 10 sein, die anzeigt, dass der DOC 30 ausgefallen ist. Das Verfahren kann bei Schritt 122 nach der Aufgabe 118 oder der Aufgabe 120 enden.
Die Steuerung 40 kann wie ein digitaler Computer, der als Fahrzeugsteuerung arbeitet und/oder als Proportional-Integral-Differential-(PID)-Steuervorrichtung mit einem Mikroprozessor oder einer Zentraleinheit (CPU), Nur-Lese-Speicher (ROM), Random Access Memory (RAM), elektronisch löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EEPROM), eine Hochgeschwindigkeitsuhr, Analog-zu-Digital-(A/D)- und/oder Digital-zu-Analog-(D/A)-Schaltkreis und jegliche benötigten Ein-/Ausgabe-Schaltkreise und zugehörigen Geräte sowie jegliche benötigte Signalaufbereitungs- und/oder Signalpufferungsschaltkreise konfiguriert sein. Das Diagnosesteuerungssystem oder der Algorithmus 100 und beliebige erforderliche Referenzkalibrierungen oder Nachschlagetabellen werden innerhalb oder leicht zugänglich in der Steuerung 40 zum Bereitstellen der Funktionen, die nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben werden, gespeichert.
Die Steuerung 40 beinhaltet ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) einschließlich aller nichtflüchtigen (z. B. konkreten) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden können (z. B. durch den Prozessor eines Computers). Ein derartiges Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nicht-flüchtige Medien und flüchtige Medien. Nicht-flüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von einem computerlesbaren Medium beinhalten beispielsweise eine Floppy Disk, eine flexible Platte, Festplatte, Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datendepots oder andere hier beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zur Speicherung, zum Zugriff und zum Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in einem Computergerät beinhaltet sein, das ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der vorstehend aufgeführten, einsetzt und auf das über ein Netzwerk in einer oder mehreren der Vielzahl von Arten zugegriffen werden kann. Ein Dateisystem kann durch ein Computerbetriebssystem zugänglich sein und Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren, wie beispielsweise die vorstehend aufgeführte PL/SQL-Sprache, einsetzen.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Motor, der ein Abgas erzeugt; ein Abgassystem in Fluidverbindung mit dem Motor zur Behandlung des Abgases einschließlich eines Oxidationskatalysators und eines Partikelfilters, worin der Partikelfilter konfiguriert ist, um zu regenerieren, wenn das Abgas über eine Regenerationstemperatur erwärmt wird; mindestens einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des Abgases; und ein Diagnosesteuerungssystem, das eine mit dem Motor verbundene Steuerung, ein Abgassystem und mindestens einen Temperatursensor beinhaltet, der betreibbar ist um: einen Betriebszustand von mindestens einem der Motor- und Abgassysteme zu bestimmen, einen Partikelfilter-Regenerationsprozess als Reaktion auf den erfassten Betriebszustand einzuleiten, einen ersten diagnostischen Indexwert zu definieren, indem ein Verhältnis eines Wärmefreisetzungswerts zu einer in einem Zeitraum des Partikelfilter-Regenerationsprozesses freigesetzten Menge des Nacheinspritzkraftstoffs berechnet wird, einen Versatzwert basierend auf der Temperatur des Abgases in der Partikelfilter-Regenerationsprozesszeitperiode mit dem mindestens einen Temperatursensor zu identifizieren, einen zweiten diagnostischen Indexwert zu definieren, indem ein Verhältnis des ersten diagnostischen Indexwertes und des Versatzwertes berechnet wird, und den zweiten diagnostischen Indexwert mit einem Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmodul zu bewerten, um den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators zu bestimmen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin der mindestens eine Temperatursensor ferner einen ersten Temperatursensor umfasst, der nahe einem Einlass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromaufwärts des Oxidationskatalysators zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, der nahe einem Auslass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromabwärts des Oxidationskatalysators zu messen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin des Diagnosesteuersystems betreibbar ist, um den Wärmefreisetzungswert zu berechnen, durch: das Bestimmen eines oder mehrerer Parameter des Oxidationskatalysators, das Bestimmen einer Abgas-Massenstromrate in den Oxidationskatalysator, das Berechnen eines Katalysatorwertes aus dem Produkt der Abgas-Massenstromrate und der Differenz zwischen der Abgastemperatur hinter dem Oxidationskatalysator und einer inerten Temperatur, und das Integrieren des Katalysatorwertes zum Ermitteln des Wärmeabgabewerts.
Fahrzeug nach Anspruch 3, worin die Steuerung ein Inert-Katalysatortemperatur-Modell zum Ermitteln der inerten Temperatur zum Berechnen des spezifischen Wärmewerts des Oxidationskatalysators auswertet.
Fahrzeug nach Anspruch 3, worin die Steuerung den Katalysatorwert integriert, worin eine untere Grenze des Zeitintervalls ein erster Zeitpunkt ist, an dem Abgas hinter dem Oxidationskatalysator eine erste Temperatur erreicht und eine obere Grenze des Zeitintervalls einem zweiten Zeitpunkt ist, an dem Abgas hinter dem Oxidationskatalysator eine zweite Temperatur erreicht, die höher ist als die erste Temperatur.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin das Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmodul der Steuerung konfiguriert ist, um den zweiten diagnostischen Indexwert mit mindestens einem von einem voreingestellten Schwellenwert schlimmstmöglichen akzeptablen (WPA) Wert und einem voreingestellten Schwellenwert bestmöglichen inakzeptablen (BPU) Wert zu vergleichen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, worin die Steuerung des Diagnosesteuerungssystems betreibbar ist, um zu identifizieren, ob der Oxidationskatalysator als fehlerhaft betrachtet wird, wenn der zweite diagnostische Indexwert unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts, dem höchst möglichen inakzeptablen (BPU) Wert liegt.
Verfahren zur Verwendung an Bord eines Fahrzeugs, das einen Motor aufweist, der ein Abgas erzeugt, ein Abgassystem in Fluidverbindung mit dem Motor, das einen Oxidationskatalysator, einen Partikelfilter beinhaltet, und ein Diagnosesteuerungssystem mit einer Steuerung und mindestens einem Temperatursensor, der nahe dem Oxidationskatalysator in Verbindung mit der Steuerung angeordnet ist, das Verfahren umfassend: das Verwenden der Steuerung, um einen Betriebszustand von mindestens einem der Motor- und Abgassysteme zu bestimmen, das Einleiten eines Partikelfilter-Regenerationsprozesses als Reaktion auf den erfassten Betriebszustand; das Berechnen eines Verhältnisses eines Wärmefreisetzungswerts zu einer in einem Zeitraum des Partikelfilter-Regenerationsprozesses freigesetzten Menge des Nacheinspritzkraftstoffs, um einen ersten diagnostischen Indexwert zu definieren; das Bestimmen eines Versatzwertes basierend auf der Temperatur des Abgases in der Partikelfilter-Regenerationsprozesszeitperiode, gemessen mit dem mindestens einen Temperatursensor; das Berechnen eines Verhältnisses des ersten diagnostischen Indexwertes und des Versatzwertes, um einen zweiten diagnostischen Indexwert zu definieren; und das Verwenden eines Oxidationskatalysator-Wirkungsgrad-Validierungsmoduls der Steuerung, um den zweiten diagnostischen Indexwert zum Bestimmen des Wirkungsgrades des Oxidationskatalysators zu bewerten.
Verfahren nach Anspruch 8, worin der Schritt des Bestimmens eines Versatzwertes mit dem mindestens einen Temperatursensor ferner umfasst: das Verwenden eines ersten Temperatursensors, der nahe einem Einlass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromaufwärts des Oxidationskatalysators zu messen; und das Verwenden eines zweiten Temperatursensors, der nahe einem Auslass des Oxidationskatalysators angeordnet ist, der konfiguriert ist, um die Abgastemperatur stromabwärts des Oxidationskatalysators zu messen.
Verfahren nach Anspruch 8, worin der Schritt des Berechnens des Wärmefreisetzungswertes für den ersten diagnostischen Indexwert ferner umfasst: das Bestimmen eines oder mehrerer Parameter des Oxidationskatalysators; das Bestimmen einer Abgas-Massenstromrate in den Oxidationskatalysator; das Berechnen eines Katalysatorwertes aus dem Produkt der Abgas-Massenstromrate und der Differenz zwischen der Abgastemperatur hinter dem Oxidationskatalysator und einer inerten Temperatur; und das Integrieren des Katalysatorwertes zum Ermitteln des Wärmeabgabewerts.