DE4412191A1 - Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung

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Description

Hintergrund der Erfindung 1. Technischer Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diagnoseeinrichtung für eine in einem Motorsystem installierte Abgasreinigungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Diagnoseeinrichtung für eine Motorenabgasreinigungsvorrichtung, die in Verbindung mit einem sogenannten UEGO-Sensor (universal exhaust gas oxygen sensor/ universeller Abgas-Sauerstoffsensor), der zum Messen eines Kraftstoff-Luft- Verhältnisses in einem breiten Bereich von Kraftstoff-Luft-Verhältniswerten dient, oder einem O₂-Sensor (Sauerstoffsensor), der auf der Grundlage einer plötzlichen Ausgabeänderung nahe eines stöchiometrischen Verhältnisses eine binäre Ausgabe erzeugt, einen Katalysator verwendet (im folgenden werden beide Sensoren kollektiv als "Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor" bezeichnet).
2. Beschreibung der verwandten Technik
Eine allgemein bekannte Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Motors weist einen Katalysator und einen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Feedback-Regler auf. Der Katalysator ist zur Beseitigung von im Abgas enthaltenen HC (Kohlenwasserstoffen), NOx (Stickoxiden) und CO (Kohlenmonoxid) in einen Teil des Auspuffrohrs eingebaut. Der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Feedback-Regler ist eine Vorrichtung, die vorgesehen ist, um den Katalysator dazu zu veranlassen, seine Funktion zufriedenstellend anzuzeigen und der eine Regelung durchführt, um das Kraftstoff- Luft-Verhältnis des Abgases auf einem vorbestimmten Wert zu halten, während das Kraftstoff-Luft-Verhältnis durch Verwendung eines stromaufseitig des Katalysators angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors gemessen wird.
Bei einer derartigen Abgasreinigungsvorrichtung weicht das Kraftstoff- Luft-Verhältnis gelegentlich von dem vorbestimmten Wert ab, wenn eine Verschlechterung der Leistung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors zum Messen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aufgetreten ist, wodurch die Mengen der im Abgas enthaltenen schädlichen Gaskomponenten steigen. Ferner kann das Kraftstoff-Luft- Verhältnis außerhalb eines Verhältnisbereichs geraten, in dem der Katalysator seine Funktion erfüllen kann, und der Wirkungsgrad der Beseitigung (Wirkungsgrad der Umwandlung) des Katalysators für schädliche Gase kann vermindert werden. Wenn hingegen eine Verschlechterung der Leistung des Katalysators selbst aufgetreten ist, vermindert sich Wirkungsgrad der Umwandlung des Katalysators trotz der Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in den Verhältnisbereich, in dem der Katalysator seine Funktion erfüllen kann. Auf diese Weise bewirkt die Verminderung der Leistung des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors oder des Katalysators eine Steigerung der Mengen der schädlichen Gase, die in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Daher wurde eine Diagnoseeinrichtung für die Abgasreinigungsvorrichtung geschaffen, um die Leistung beim Antrieb eines mit der Reinigungsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs zu ermitteln und den Fahrer des Fahrzeugs bei einer Verschlechterung zu warnen. Die Diagnoseeinrichtung ist beispielsweise derart aufgebaut und betrieben, daß die Kraftstoff-Luft-Verhältnissensoren jeweils stromaufseitig und stromabseitig vom Katalysator angeordnet sind, und daß eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Feedback-Regelung auf der Grundlage von zumindest der Ausgabe des stromaufseitig vom Katalysator angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors erfolgt, während die Katalysatorverschlechterung auf der Grundlage der Ausgabe des stromabseitig vom Katalysator angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors erfaßt wird, etc. Derartige Techniken nach bekanntem Stand der Technik sind in den offiziellen Gazetten der offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 91440/1990 und 286160/1991 beschrieben.
Bei dem Verfahren, bei dem während der Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Feedback-Regelung die Katalysatorverschlechterung auf der Grundlage der Ausgabe des stromabseitig vom Katalysator angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors erfaßt wird, ist selbstverständlich die Erfassung der Katalysatorverschlechterung unmöglich, während die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Feedback-Regelung stillsteht. Daneben ist die Erfassung der Katalysatorverschlechterung mit großer Wahrscheinlichkeit fehlerhaft, wenn der Katalysator noch nicht aktiviert wurde. Es ist daher erforderlich, die Erfassung der Katalysatorverschlechterung abhängig von den Betriebszuständen des Motors, beispielsweise der Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) und der entsprechenden Belastung, zu ermöglichen und zu unterbinden. Diese Faktoren werden auch bei der in der offiziellen Gazette der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 91440/1990 beschriebenen Technik nach bekanntem Stand der Technik berücksichtigt. Bei einer Verschlechterung des stromaufseitig des Katalysators angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors wird ferner abhängig von deren Ausmaß bzw. Inhalt die Erfassung der Katalysatorverschlechterung beeinflußt. Es ist daher gelegentlich erforderlich, eine Korrektur für ein erfaßtes Ergebnis und die Erfassung der Katalysatorverschlechterung zu unterbinden. In der offiziellen Gazette der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 286160/1991 wird entsprechend die Erfassung der Katalysatorverschlechterung unterbunden, wenn eine Verschlechterung des stromaufseitig vom Katalysator angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors aufgetreten ist.
Zudem strömt, wenn im Verbrennungstakt eine Fehlzündung des Motors aufgetreten ist, Luftsauerstoff zusammen mit unverbranntem Gas in ein Auspuffrohr. Dadurch erzeugt der stromaufseitig vom Katalysator angeordnete Kraftstoff-Luft- Verhältnissensor ein Spitzensignal, das ein mageres Abgas angibt, oder der stromabseitig vom Katalysator angeordnete Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor erzeugt ein Signal, das ein mageres Abgas als das tatsächliche angibt. Dadurch tritt das Problem auf, daß die Genauigkeit der Erfassung der Katalysatorverschlechterung vermindert wird. Wenn eine Fehlfunktion eines zum Einleiten der Luft in das Auspuffrohr vorgesehenen sekundären Luftsystems vorliegt, ist auch das Problem der Verringerung der Erfassungsgenauigkeit dahingehend beteiligt, daß die Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Feedback-Regelung nicht normal erfolgt. Diese Nachteile werden bei keiner der Techniken nach bekanntem Stand der Technik berücksichtigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Verminderung der Genauigkeit der Erfassung der Verschlechterung sowohl eines Kraftstoff-Luft- Verhältnissensors als auch eines Katalysators verhindert wird, selbst wenn eine Fehlzündung eines Motors und eine Fehlfunktion eines sekundären Luftsystems vorliegen.
Wenn eine Fehlzündung des Motors erfaßt wird, erfolgt erfindungsgemäß eine Korrektur für einen Verschlechterungsindex, der das Ausmaß der Verschlechterung eines Katalysators oder eines Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors ausdrückt und der bei der Erfassung der Verschlechterung des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft- Verhältnissensors berechnet wird, oder die Entscheidung über den Verschlechterungsgrad des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors wird während der Erfassung der Fehlzündung unterbrochen. Im übrigen erfolgt einer Fehlfunktion eines sekundären Luftsystems die oben beschriebene Korrektur bzw. Unterbrechung auf ähnliche Weise.
Zufälligerweise kann die Korrektur gut nur erfolgen, wenn die Frequenz der Fehlzündungen verhältnismäßig niedrig oder die Fehlleistung des sekundären Luftsystems vergleichsweise gering ist. Die Entscheidung über den Verschlechterungsgrad des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors kann unterbrochen werden, wenn die Frequenz der Fehlzündungen hoch oder die Fehlleistung des sekundären Luftsystems erheblich ist. In einem derartigen Fall kann der Verschlechterungsgrad des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors nicht bestimmt werden. Im allgemeinen treten jedoch die Fehlzündungen des Motors und die Fehlleistung des sekundären Luftsystems nicht häufig auf, und eine derartige Anordnung ist in vielen Anwendungen zufriedenstellend. Mit dieser Einrichtung ist selbst beim Auftreten einer Fehlzündung des Motors oder einer Fehlleistung des sekundären Luftsystems die Erfassung der Verschlechterung des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft- Verhältnissensors in einem gewissen Ausmaß ohne eine Verringerung der Genauigkeit möglich.
Der Aufbau der vorliegenden Erfindung wird im folgenden genauer beschrieben.
Mit dem ersten Leistungsmerkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung geschaffen, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung auf ein Motorsystem ausgerichtet ist, das mit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regler ausgerüstet ist, der ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis des von dem Motor ausgestoßenen Abgases erfaßt und eine Menge des eingespritzten Kraftstoffs einstellt, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases auf einem vorbestimmten Wert zu halten und das Abgas durch einen Katalysator reinigt; wobei die Diagnoseeinrichtung einen ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor, der das Kraftstoff- Luft-Verhältnis des Abgases auf der Stromaufseite des Katalysators erfaßt; einen zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases auf der Stromabseite des Katalysators erfaßt; eine Berechnungseinrichtung für den Katalysatorverschlechterungsindex, die den aus Ausgabesignalen des ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors und des zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors ermittelten Verschlechterungsgrad des Katalysators angibt; eine mit einem vorbestimmten Schwellenwert ausgestattete Entscheidungseinrichtung für die Katalysatorverschlechterung zum Bestimmen des Grads der Katalysatorverschlechterung durch Vergleich des Schwellenwerts mit dem Katalysatorverschlechterungsindex, eine Anomalienerfassungseinrichtung zum Erfassen jeder Anomalie des Motorsystems, die den Katalysatorverschlechterungsindex beeinflußt; und zumindest ein Bauteil umfaßt, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus der Korrektureinrichtung für den Katalysatorverschlechterungsindex zur Korrektur des Katalysatorverschlechterungsindex beim Erfassen einer Anomalie durch die Anomalienerfassungseinrichtung und der Einrichtung zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung beim Erfassen einer Anomalie durch die Anomalienerfassungseinrichtung besteht.
Dabei kann die Anomalienerfassungseinrichtung eine Fehlzündungs- Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Verbrennungszustands des Motors zum Feststellen des Auftretens einer Fehlzündung des Motors umfassen.
Die Funktionsweise des ersten Leistungsmerkmals der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Die Berechnungseinrichtung für den Katalysatorverschlechterungsindex berechnet den Katalysatorverschlechterungsindex, der den aus Ausgabesignalen des ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors und des zweiten Kraftstoff-Luft- Verhältnissensors ermittelten Verschlechterungsgrad des Katalysators angibt. Die Entscheidungseinrichtung für die Katalysatorverschlechterung bestimmt durch Vergleich des Schwellenwerts mit dem Katalysatorverschlechterungsindex den Verschlechterungsgrad des Katalysators. Die Korrektureinrichtung für den Katalysatorverschlechterungsindex korrigiert Katalysatorverschlechterungsindex beim Erfassen einer Anomalie durch die Anomalienerfassungseinrichtung, und die Einrichtung zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung unterbricht die Entscheidung der Entscheidungseinrichtung für die Katalysatorverschlechterung, wenn durch die Anomalienerfassungseinrichtung eine Anomalie erfaßt wird.
Es ist auch zulässig, daß das Motorsystem ein sekundäres Luftsystem umfaßt, das Luft in einen zwischen dem Motor und dem Katalysator gelegenen Teil eines Auspuffrohrs einleitet, und daß die Anomalienerfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fehlfunktion des sekundären Luftsystems umfaßt.
Im zweiten Leistungsmerkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung geschaffen, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung auf ein Motorsystem ausgerichtet ist, das mit einem Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Regler ausgerüstet ist, die ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis des von dem Motor ausgestoßenen Abgases erfaßt und eine Menge des eingespritzten Kraftstoffs einstellt, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases auf einem vorbestimmten Wert zu halten und das Abgas durch einen Katalysator reinigt; wobei die Diagnoseeinrichtung einen Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases erfaßt; eine Berechnungseinrichtung für den Sensorverschlechterungsindex zur Berechnung eines Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors, der den aus einem Ausgabesignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors ermittelten Verschlechterungsgrad des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors angibt; eine mit einem vorbestimmten Schwellenwert ausgestattete Entscheidungseinrichtung für die Verschlechterung des Sensors zum Bestimmen des Grads der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors durch Vergleich des Schwellenwerts mit dem Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors; eine Anomalienerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anomalie des Motorsystems, die den Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors beeinflußt; und zumindest ein Bauteil umfaßt, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus der aus der Korrektureinrichtung für den Sensorverschlechterungsindex zur Korrektur des Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors beim Erfassen einer Anomalie durch die Anomalienerfassungseinrichtung und der Einrichtung zum Unterbrechen der Entscheidung über die Sensorverschlechterung beim Erfassen einer Anomalie durch die Anomalienerfassungseinrichtung besteht.
Dabei kann die Anomalienerfassungseinrichtung eine Fehlzündungs- Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Verbrennungszustands des Motors zum Feststellen des Auftretens einer Fehlzündung des Motors umfassen.
Es ist auch zulässig, daß das Motorsystem ein sekundäres Luftsystem umfaßt, das Luft in einen zwischen dem Motor und dem Katalysator gelegenen Teil eines Auspuffrohrs einleitet, und daß die Anomalienerfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fehlfunktion des sekundären Luftsystems umfaßt.
Die Funktionsweise des zweiten Leistungsmerkmals der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Die Berechnungseinrichtung für den Sensorverschlechterungsindex berechnet den Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors, der den aus Ausgabesignalen des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors ermittelten Verschlechterungsgrad des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors angibt. Die Entscheidungseinrichtung für die Verschlechterung des Sensors bestimmt durch Vergleich des Schwellenwerts mit dem Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors den Verschlechterungsgrad des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors. Die Korrektureinrichtung für den Sensorverschlechterungsindex korrigiert Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors beim Erfassen einer Anomalie durch die Anomalienerfassungseinrichtung. Die Einrichtung zum Unterbrechen der Entscheidung über die Verschlechterung des Sensors unterbricht die Entscheidung der Entscheidungseinrichtung für die Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors, wenn durch die Anomalienerfassungseinrichtung eine Anomalie erfaßt wird.
Wie oben beschrieben wird nach dem entsprechenden Leistungsmerkmal der vorliegenden Erfindung der Verschlechterungsgrad des Katalysators bzw. des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors selbst dann nicht fehlerhaft bestimmt, wenn eine Fehlzündung des Motors oder eine Fehlfunktion oder Verschlechterung des sekundären Luftsystems vorliegen. Es werden daher ein Ersetzen des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors, obwohl keine Verschlechterung vorliegt, oder der Betrieb des Motors trotz einer Verschlechterung des Katalysators oder des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors vermieden. Dementsprechend dient die vorliegende Erfindung zum Vermeiden unnötiger Kosten und zum Verhindern von Luftverschmutzung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das Beispiele der Ausgabesignale von Kraftstoff- Luft-Verhältnissensoren zeigt, die jeweils stromaufseitig und stromabseitig eines Katalysators angeordnet sind;
Fig. 3 ist ein Graph zur Erklärung des Verhältnisses zwischen dem Grad der Katalysatorverschlechterung und dem Index der Katalysatorverschlechterung;
Fig. 4A ist ein Graph, der den Zustand des Ausgabesignals des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors zeigt, wenn keine Fehlzündung vorliegt, während Fig. 4B ein Graph ist, der den Zustand des Ausgabesignals des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors zeigt, wenn eine Fehlzündung vorliegt;
Fig. 5 ist ein Graph, der die Einflüsse zeigt, die die Fehlzündung auf den Index der Katalysatorverschlechterung ausübt, wenn der stromabseitige Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensor ein O₂-Sensor ist;
Fig. 6 ist ein Graph, der einen Korrekturkoeffizienten und Entscheidungsunterbrechungsbereiche zeigt, die dem in Fig. 5 dargestellten Fall entsprechen;
Fig. 7 ist ein Graph, der die Einflüsse zeigt, die die Fehlzündung auf den Index der Katalysatorverschlechterung ausübt, wenn der stromabseitige Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensor ein sogenannter "UEGO"-Sensor (universal exhaust gas oxygen sensor/universeller Abgas-Sauerstoffsensor) ist;
Fig. 8 ist ein Graph, der einen Korrekturkoeffizienten und Entscheidungsunterbrechungsbereiche zeigt, die dem in Fig. 7 dargestellten Fall entsprechen;
Fig. 9 ist ein Graph, der einen Korrekturkoeffizienten und Entscheidungsunterbrechungsbereiche für einen Fall zeigt, in dem entsprechend dem O₂-Sensor in Fig. 5 die austretende Menge sekundärer Luft berücksichtigt wird;
Fig. 10 ist ein Graph, der einen Korrekturkoeffizienten und Entscheidungsunterbrechungsbereiche für einen Fall zeigt, in dem entsprechend dem Breitbandsensor in Fig. 7 die austretende Menge sekundärer Luft berücksichtigt wird;
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Graph, der die Einflüsse zeigt, die eine Fehlzündung auf den Verschlechterungsindex des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors ausübt, der nach der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform stromaufseitig eines Katalysators angeordnet ist;
Fig. 13 ist ein Graph, der einen Korrekturkoeffizienten und Entscheidungsunterbrechungsbereiche zeigt, die den in Fig. 12 dargestellten Fall entsprechen; und
Fig. 14 ist ein Graph, der einen Korrekturkoeffizienten und Entscheidungsunterbrechungsbereiche für einen Fall zeigt, in dem die austretende Menge sekundärer Luft berücksichtigt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden werden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das zusammen mit dem Aufbau eines Motorsystems, für das die Diagnoseeinrichtung verwendet wird, den Aufbau einer Diagnoseeinrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Zunächst wird das dargestellte Beispiel des Motorsystems beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung vorgesehen ist. Die Aufgabe, für die die erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung verwendet werden soll, ist jedoch nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt.
Die durch Sog einem Motor 1 zuzuführende Luftmenge Qa wird durch einen Luftstrommesser 2 gemessen. Zudem wird die Drehzahl (Umdrehungen pro Minute, abgekürzt "rpm") Ne des Motors 1 durch eine nicht dargestellte Drehzahlmeßeinrichtung gemessen. Ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Feedback-Regler 3 ermittelt die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge F₀ aus der eingesaugten Luftmenge Qa und der Drehzahl Ne entsprechend der unten stehenden Gleichung (1):
F₀ = k Qa / Ne (1)
k: Koeffizient.
Ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 mißt das Kraftstoff-Luft- Verhältnis des von dem Motor 1 ausgestoßenen Abgases. Wie oben angegeben, umfaßt der Ausdruck "Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor" in dieser Beschreibung sowohl den "O2-Sensor", der die Sauerstoffkonzentration in Form eines binären Werts erfaßt (und dessen Ausgabe sich nahe dem stöchiometrischen Verhältnis plötzlich ändert), als auch den sogenannten "UEGO-Sensor", der die Sauerstoffkonzentration linear erfaßt. Der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Feedback-Regler 3 erhält abhängig von der Ausgabe des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 einen Korrekturkoeffizienten α und bestimmt die Einspritzmenge F durch Korrektur der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge F₀ entsprechend der unten aufgeführten Gleichung (2):
F = F₀ (1 + α) (2)
Ferner legt der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Feedback-Regler 3 an eine Einspritzeinrichtung 4 ein Impulssignal an, dessen Breite der Einspritzmenge F entspricht. Daher unterliegt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs der Feedbackregelung. Aufgrund derartiger Regelvorgänge wird das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Gemischs bei oder nahe dem stöchiometrischen Verhältnis gehalten. Ein Katalysator 5 zum Verringern der im Abgas enthaltenen Schadstoffkomponenten oxydiert unverbrannte Gaskomponenten (Kohlenwasserstoffe, abgekürzt "HC") und Kohlenmonoxid (CO) und reduziert gleichzeitig Stickoxide (NOx). Ein derartiger Katalysator wird als Dreifachkatalysator" bezeichnet. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis muß bei oder nahe dem stöchiometrischen Verhältnis gehalten werden, damit die auf dem Dreifachkatalysator basierenden Oxidations- und Reduktionsreaktionen gleichzeitig erfolgen können. Daher muß die Feedbacksteuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses genau ausgeführt werden, um das stöchiometrische Verhältnis aufrechtzuerhalten.
Ein sekundäres Luftsystem 6 führt im Betriebszustand des Motors 1 (beispielsweise beim Start des Motors 1) durch eine Pumpe 60 Luft in ein Auspuffrohr 100 zu, wie es zum Herbeiführen eines Zustands erforderlich ist, in dem das Gemisch einen über dem stöchiometrischen Verhältnis liegenden Kraftstoffanteil enthält (d. h. das Gemisch ist "fett"). Dadurch bewirkt das sekundäre Luftsystem 6 die Verbrennung und das Verringern der in das Auspuffrohr 100 abgegebenen überschüssigen HC. Obwohl dies aus der Zeichnung nicht klar hervorgeht, ist die Pumpe 60 so beschaffen, daß sie in Zusammenhang mit dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Feedback-Regler 3 etc. betätigt werden kann.
Als nächstes wird die erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung beschrieben.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist die erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung derart beschaffen, daß sie eine Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9, eine Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems, eine Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex, eine Entscheidungseinrichtung 12 für die Katalysatorverschlechterung, eine Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex und eine Einrichtung 14 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung umfaßt.
Die Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex dient zum Erfassen des Verschlechterungsgrads des Katalysators 5. Die Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex in dieser Ausführungsform erfaßt die Verschlechterung des Katalysators 5 durch Verwendung der Korrelation zwischen den Signalen des stromaufseitig des Katalysators 5 angeordneten Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensors 7 und des stromabseitig des Katalysators 5 angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 8. Insbesondere in dem Zustand, in dem keine Katalysatorverschlechterung vorliegt, schwankt das Ausgangssignal des stromabseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 8 nicht ähnlich wie das des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7. Wenn jedoch eine Verschlechterung des Katalysators 5 auftritt, beginnt das Ausgangssignal des stromabseitigen Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 8 eine ähnliche Schwankung aufzuweisen wie das Aufgangssignal des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7. Diese Tatsachen werden für die Erfassung der Katalysatorverschlechterung genutzt. Ein derartiges Verfahren zur Erfassung der Katalysatorverschlechterung wird im folgenden beschrieben.
Die Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex mißt zunächst gleichzeitig die Ausgabesignale der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensoren 7 und 8. Anschließend werden Gleichstromkomponenten, die die Erfassung der Verschlechterung behindern, durch die Verwendung von Hochpaßfiltern aus den gemessenen Signalen entfernt. Fig. 2 veranschaulicht Beispiele dieser Signale. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen x das durch Entfernen der Gleichstromkomponente aus dem Ausgabesignal des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 ermittelte Signal, während das Bezugszeichen y das durch Entfernen der Gleichstromkomponente aus dem Ausgabesignal des stromabseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors 8 ermittelte Signal bezeichnet.
Daneben berechnet die Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex die Autokorrelationsfunktion ⌀xx (die unten aufgeführte Gleichung (3)) des Signals x und die Kreuzkorrelationsfunktion ⌀xy (die unten aufgeführte Gleichung (4)) der Signale x und y:
⌀xx (τ) = ∫x(t) x(t-τ) dt (3)
t: Zeit; τ: Phase
⌀xy (τ) = ∫x(t) y(t-τ) dt (4)
t: Zeit; τ: Phase
Da die Autokorrelationsfunktion ⌀xx den maximalen Wert ⌀xx (0) für τ = 0 annimmt, trifft das Verhältnis der folgenden Gleichung (5) zu:
(⌀xx)max = ⌀xx (0) (5)
Ferner wird der maximale Wert der Kreuzkorrelationsfunktion ⌀xy (τ) durch Variieren der Phase τ innerhalb des Integralbereichs dieser Funktion ⌀xy (τ) ermittelt. Unter der Voraussetzung, daß für τ-τ₀ der maximale Wert angenommen wird, ergibt sich die folgende Gleichung (6):
(⌀xy)max = ⌀xy (τ₀) (6)
Der Katalysatorverschlechterungsindex Φc wird nach der folgenden Gleichung (7) aus diesen Werten berechnet:
Φc = (⌀xy)max/(⌀xx)max (7)
Fig. 3 veranschaulicht das Verhältnis zwischen einer Formel ⌀xy(τ)/ (⌀xx)max und dem Verschlechterungsgrad des Katalysators. Wenn der Verschlechterungsgrad des Katalysators 5 hoch ist (die Leistung des Katalysators 5 stark vermindert ist), ist der Grad der Korrelation zwischen dem Ausgabesignal des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 und dem des stromabseitigen Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensors 8 hoch, und eine hohe Spitze (maximaler Wert) wird deutlich. Wenn andererseits der Verschlechterungsgrad des Katalysators 5 gering ist (die Leistung des Katalysators 5 leicht vermindert ist), ist der Grad der Korrelation zwischen den beiden Ausgabesignalen gering, und es wird nur eine niedrige Spitze (maximaler Wert) deutlich. Dementsprechend kann der Verschlechterungsgrad des Katalysators 5 anhand der Größe des Katalysatorverschlechterungsindex Φc erfaßt werden.
Das hier beschriebene Verfahren zur Erfassung des Grads der Verschlechterung wurde bereits in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 171 924/1993 (KOKAI) vorgeschlagen.
Das Verfahren zur Erfassung des Grads der Katalysatorverschlechterung ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren begrenzt. Es ist ebenso zulässig, beispielsweise ein Verfahren zu verwenden, bei dem die Katalysatorverschlechterung aus den Schwankungsbreiten, der Phasendifferenz, den Frequenzen oder dergleichen der Ausgabesignale der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensoren 7 und 8 ermittelt wird. Eine große Anzahl weiterer Beispiele ist ebenfalls bekannt, und jedes dieser Verfahren kann angewendet werden. Es ist jedoch erforderlich, entsprechend dem verwendeten Erfassungsverfahren ein Korrekturverfahren etc. zu ändern, was im folgenden beschrieben wird.
Die Entscheidungseinrichtung 12 für die Katalysatorverschlechterung prüft den von der Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex ermittelten Verschlechterungsgrad des Katalysators 5, wobei sie bestimmt, ob die Abgasreinigungsvorrichtung Mängel aufweist oder nicht. In dieser Ausführungsform erfolgt die Bestimmung durch Vergleich des Katalysatorverschlechterungsindex Φc mit einem vorher eingestellten vorbestimmten Wert (der vorbestimmte Wert entspricht einem "Schwellenwert" in den beiliegenden Ansprüchen). Wenn beispielsweise der Katalysatorverschlechterungsindex Φc größer ist als der vorbestimmte Wert, wird eine Fehlleistung der Abgasreinigungsvorrichtung (nämlich eine Fehlleistung des Katalysators) festgestellt. Im Falle einer Fehlfunktion wird der Fahrer des Fahrzeugs, in dem das Motorsystem installiert ist, durch Aufleuchten einer nicht gezeigten Warnlampe gewarnt.
Die Wirkung der Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9 ist die Erfassung des Auftretens oder Fehlens einer Fehlzündung bei jedem Verbrennungstakt, der im Zylinder des Motors 1 erfolgt. Ein Verfahren zur Erfassung der Fehlzündung ist beispielsweise das in der offiziellen Gazette der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 206 342/1991 beschriebene Verfahren, bei dem die Fehlzündung anhand der Schwankung der Drehzahl (r.p.m.) eines Motors festgestellt wird. Dieses Verfahren erfaßt eine Wellenform der Schwankung der Drehzahl oder einen Verbrennungszustand während des Verbrennungstakts des Motors. Ein weiteres Verfahren zur Erfassung des Verbrennungszustands anhand der Drehzahlschwankung ist in der US- Patentschrift Nr. 4 627 399 beschrieben. Ein weiteres Verfahren erfaßt den Verbrennungszustand anhand eines Verbrennungsdrucks, einer Temperatur und/oder ähnlichem in der Brennkammer des Motors oder anhand des Pulsierens des Drucks des Abgases oder der Temperatur des Abgases. Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Verbrennungszustand anhand eines Ionenstroms erfaßt wird, der über einen in der Brennkammer ausgebildeten Ionenspalt fließt, wie in der US-Patentschrift Nr. 4 648 367 beschrieben, ein Verfahren, bei dem er durch Messen des Verbrennungslichts in der Brennkammer erfaßt wird, und ein Verfahren, bei dem er anhand der Wellenform des Stroms ermittelt wird, der durch eine Zündspule oder ähnliches fließt. Die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9 kann in der vorliegenden Ausführungsform jedes der zahlreichen bekannten derartigen Verfahren verwenden.
Die Wirkung der Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems ist das Erfassen des Versagens und der Verschlechterung des sekundären Luftsystems 6. Die Einrichtung 10 wird beispielsweise durch ein Verfahren umgesetzt, bei dem zentral in dem Luftkanal des sekundären Luftsystems 6 ein Strömungsmesser angeordnet ist, um die tatsächliche Strömungsmenge der Luft zu erfassen, und bei der das Versagen oder die Verschlechterung anhand der Differenz zwischen der erfaßten tatsächlichen Strömungsmenge und einer aus der gesteuerten Variablen (Wert der Spannung oder Stromstärke) der Pumpe 60 geschätzten Strömungsmenge ermittelt werden. Ein weiteres Verfahren basiert auf dem oben beschriebenen Korrekturkoeffizienten α. Insbesondere in dem Zustand, in dem das sekundäre Luftsystem 6 in Betrieb ist, erfaßt der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 größere Sauerstoffmengen. Wenn daher die oben beschriebene Feedbackregelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses unverändert erfolgt, vergrößert sich der Korrekturkoeffizient α, so daß die Menge des zugeführten Kraftstoffs gesteigert wird. Durch Ausnutzung dieser Tatsache stellt dieses Verfahren das Ausbleiben des sekundären Luftstroms fest und erfaßt das Versagen des sekundären Luftsystems 6, wenn der Korrekturkoeffizient α trotz der Aktivierung beispielsweise der Pumpe 60 nicht zunimmt. Die Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems kann jedes der zahlreichen bekannten derartigen Verfahren verwenden.
Die Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex korrigiert den Katalysatorverschlechterungsindex Φc, wenn durch die Fehlzündungs- Erfassungseinrichtung 9 oder die Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems eine Fehlzündung des Motors 1 oder eine Fehlfunktion oder die Verschlechterung des sekundären Luftsystems 6 erfaßt wurden. Anschließend leitet die Korrektureinrichtung 13 den korrigierten Katalysatorverschlechterungsindex an die Entscheidungseinrichtung 12 für die Katalysatorverschlechterung. Das Korrekturverfahren wird im folgenden gleichzeitig mit der Funktionsweise dieser Ausführungsform beschrieben.
Die Einrichtung 14 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung ist mit einer vorbestimmten Frequenz oder einem vorbestimmten Wert ausgestattet, die bzw. der die Fehlzündung des Motors 1 oder die Fehlfunktion bzw. Verschlechterung des sekundären Luftsystems 6 betrifft und als Kriterium für die Unterbrechung der Bestimmung der Katalysatorverschlechterung dient. Wenn daher die durch die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9 oder die Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems erfaßte Fehlzündung bzw. Verschlechterung die vorbestimmte Frequenz bzw. das vorbestimmte Ausmaß überschreitet, erzeugt die Unterbrechungseinrichtung 14 ein Signal zur Unterbrechung der Entscheidung über die Verschlechterung des Katalysators 5 durch die Entscheidungseinrichtung 12 für die Katalysatorverschlechterung. Im übrigen können die Frequenz bzw. der Wert abhängig von der Temperatur etc. wie unten beschrieben geändert werden.
Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform beim Auftreten einer Fehlzündung des Motors beschrieben.
Die Fig. 4A und 4B veranschaulichen jeweils Beispiele der Ausgabesignale des stromaufseitig des Katalysators 5 angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors 7 in einem Zustand, in dem keine Fehlzündung vorliegt und in einem Zustand, in dem eine Fehlzündung vorliegt.
Wenn eine Fehlzündung vorliegt, strömen das unverbrannte HC und die Luft in das Auspuffrohr 100. Daher wird zeitgleich mit der Fehlzündung ein Spitzensignal S4 erzeugt, das angibt, daß das Abgas mager ist (in anderen Worten, daß das Abgas die größere Sauerstoffmenge enthält). In einem derartigen Fehlzündungszustand erfolgen die Reaktionen der Oxidation des unverbrannten HC gemeinsam mit den gewöhnlichen Reinigungsreaktionen innerhalb des Katalysators 5. Dennoch strömen stromabseitig des Katalysators die HC- und Sauerstoffkomponenten, die nicht reagiert haben. Dadurch wird der stromabseitige Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 8 wie unten beschrieben beeinflußt.
Wenn der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 8 ein O2-Sensor ist, der eine binäre Ausgabe erzeugt, verschiebt sich sein Ausgabesignal zu der Seite, die das magere Abgas angibt und auch seine Amplitude verringert sich. Wie in Fig. 5 dargestellt ändert sich daher der Katalysatorverschlechterungsindex Φc mit der Frequenz der Fehlzündungen entsprechend und wird zu einem kleineren Wert. Dies bedeutet, daß der Grad der Katalysatorverschlechterung niedriger eingeschätzt wird, als er tatsächlich ist. In der Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex kann dementsprechend eine Korrektur erfolgen, die, wie in Fig. 6 dargestellt, beispielsweise durch Multiplikation des Index Φc mit einem Korrekturkoeffizienten Kc den Katalysatorverschlechterungsindex Φc entsprechend der Frequenz der Fehlzündungen vergrößert. Alternativ ist es zulässig, eine Korrektur auszuführen, bei der im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Verfahren der vorbestimmte Wert, der in der Entscheidungseinrichtung 12 für die Katalysatorverschlechterung mit dem Katalysatorverschlechterungsindex Φc verglichen werden soll, entsprechend der Frequenz der Fehlzündungen verkleinert wird. In einem derartigen Fall, in dem in einem von beispielsweise sechs Zylindern eines Motors fortgesetzt Fehlzündungen auftreten, reagieren Sauerstoff und HC, die durch die Verbrennung in ordnungsgemäßen Mengen reagieren sollten, innerhalb des Auspuffrohrs 100 sowie des Katalysators 5 nicht vollständig, und daher strömt die größere Sauerstoffmenge selbst in den in bezug auf den Katalysator 5 unteren Strömungsteil des Auspuffrohrs 100. Dadurch erzeugt der stromabseitige Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 8 das Ausgabesignal, das angibt, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis unabhängig vom Grad der Verschlechterung des Katalysators 5 über dem stöchiometrischen Verhältnis liegt (in anderen Worten, daß das Abgas magerer ist als das Abgas bei dem stöchiometrischen Verhältnis). Ferner wird das Signal zu einem festen Wert (das Signal mit einer Amplitude von im wesentlichen Null). Dadurch nimmt der Katalysatorverschlechterungsindex Φc unabhängig von dem Grad der Verschlechterung des Katalysators einen festen Wert an und kann nicht korrigiert werden.
Wenn die Frequenz des Auftretens von Fehlzündungen unter einem vorbestimmten Wert liegt, sollte der Katalysatorverschlechterungsindex Φc dementsprechend vorzugsweise entsprechend der geeigneten Frequenz korrigiert werden. Wenn andererseits die Frequenz des Auftretens von Fehlzündungen über einem vorbestimmten Wert liegt, sollte der Katalysatorverschlechterungsindex Φc vorzugsweise unterbrochen werden, während die Fehlzündung auftritt oder die Frequenz über dem vorbestimmten Wert liegt.
Die Größe der Korrektur und der Frequenz des Auftretens von Fehlzündungen, die eine Korrektur erlaubt, ändern sich entsprechend der Temperatur des Katalysators 5 der Belastung des Motors 1 etc. Dies ist darin begründet, daß die Geschwindigkeiten der Oxidationsreaktionen des HC abhängig von der Temperatur des Katalysators 5 unterschiedlich sind (die Reaktionsgeschwindigkeiten sind höher, wenn die Temperatur über einem Temperaturbereich liegt, den der Katalysator normalerweise annehmen kann). Es ist daher vorzuziehen, daß der Korrekturkoeffizient Kc und die Frequenz der Fehlzündungen zum Unterbrechen der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators, wie in Fig. 6 beispielhaft dargestellt, abhängig von der Temperatur des Katalysators 5 und den Arbeitsbedingungen des Motors 1 geändert werden. Viele der Fehlzündungszustände des Motors 1 sind darauf zurückzuführen, daß ein oder mehrere der Zylinder im wesentlichen aufgrund beispielsweise eines Problems eines Zündsystems fortgesetzt nicht zünden. In einem derartigen Fall wird die Fehlzündung in der Frequenz, die keine Korrektur des Katalysatorverschlechterungsindex Φc ermöglicht, bei einem Takt erfaßt. Dementsprechend ist es häufig zufriedenstellend, daß die Bestimmung der Verschlechterung des Kataylsators ohne Durchführung der Indexkorrektur augenblicklich unterbrochen wird, wenn die Fehlzündungen in der Frequenz aufgetreten sind, die die Erfassung der Verschlechterung des Katalysators beeinflußt. In diesem Fall warnt die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9 in vielen der bekannten Beispiele aufgrund des Auftretens von Fehlzündungen den Fahrer. In der praktischen Anwendung stellt es daher kaum ein Problem dar, daß die Entscheidung über die Verschlechterung des Katalysators neu gestartet wird, nachdem das Zündsystem beispielsweise aufgrund der Warnung repariert wurde.
Wenn der stromabseitige Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 8 hingegen ein sogenannter "UEGO-Sensor" ist, erzeugt er im Falle einer Fehlzündung (siehe Fig. 4B) das Ausgabesignal, daß im wesentlichen gleichzeitig mit dem Spitzenausgabesignal des stromaufseitigen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 ein mageres Abgas angibt. Wie in Fig. 7 dargestellt wird daher, wenn die Frequenz der Fehlzündungen niedrig ist, der Katalysatorverschlechterungsindex Φc zu einem, wenn auch geringfügig, größeren Wert. Wenn die Frequenz der Fehlzündungen in gewisser Weise hoch ist, reagiert der Katalysator 5 nicht normal, obwohl keine Verschlechterung vorliegt, so daß die Kraftstoff-Luft-Verhältnissensoren 7 und 8 Signalwellenformen erzeugen, die einander stark ähnlich sind, und der Katalysatorverschlechterungsindex Φc weist einen hohen Wert auf. Es wird dementsprechend empfohlen, daß die Korrektur durch Multiplikation des Katalysatorverschlechterungsindex Φc mit dem Koeffizienten Kc, der den Index Φc verringert, ausgeführt wird wie in Fig. 8 beispielhaft dargestellt, wenn die Frequenz der Fehlzündungen niedrig ist, während die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators unterbunden wird, wenn die Frequenz der Fehlzündungen hoch ist.
Wie in dem im vorhergehenden beschriebenen Fall des O₂-Sensors ist es häufig zufriedenstellend, daß die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators sofort ohne Durchführung der Indexkorrektur unterbrochen wird, wenn Fehlzündungen in der Frequenz aufgetreten sind, die die Erfassung der Verschlechterung des Katalysators beeinflußt. Ferner wird bei dieser Gelegenheit der Katalysatorverschlechterungsindex Φc bei der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators zu einem größeren Wert, und dadurch kann irrtümlich eine Verschlechterung des Katalysators 5, der keine Verschlechterung aufweist, festgestellt werden. Es ist daher vorzuziehen, das letzte Ergebnis der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators auszuschließen.
Die Diagnoseeinrichtung kann dergestalt beschaffen sein, daß, anders als oben beschrieben, ohne Verwendung der Einrichtung 14 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorsverschlechterung nur die Korrektur durch die Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex (≈c) erfolgt.
Als nächstes wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform in einem Fall beschrieben, in dem ein Versagen oder eine Verschlechterung des sekundären Luftsystems 6 vorliegen.
Wie zuvor beschrieben dient das sekundäre Luftsystem 6 zum Einleiten der sekundären Luft durch Pumpe 60 in das Auspuffrohr 100 und zum Verbrennen und Verringern des in das Auspuffrohr 100 ausgestoßenen überschüssigen HC, im allgemeinen in einem Betriebszustand, in dem eine "reiche" Mischung erzeugt oder ein kleineres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden muß (beispielsweise beim Starten des Motors). Normalerweise ist das sekundäre Luftsystem 6 während der Feedbackregelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nicht in Betrieb. Bei dem Erfassungsverfahren für die Verschlechterung des Katalysators nach dieser Ausführungsform verursacht dementsprechend insbesondere eine Fehlfunktion, bei der während der Datenerfassung durch die Kraftstoff-Luft-Verhältnissensoren 7 und 8 Luft aus dem sekundären Luftsystem 6 strömt, ein Problem.
Die Einflüsse im Falle des Auftretens einer derartigen Fehlfunktion variieren abhängig von dem räumlichen Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 und des Einlasses 62 des sekundären Luftsystems 6 in das Auspuffrohr 100 etc.
Wenn der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 (wie in Fig. 1 dargestellt) auf der in Bezug auf den Einlaß 62 stromabwärts gelegenen Seite des Auspuffrohrs 100 angeordnet ist, erfaßt er den Sauerstoff, der durch das sekundäre Luftsystem 6 einströmt, und stellt daher ein "mageres" Abgas fest. Daher führt der Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Feedback-Regler 3 die Feedbackregelung derart aus, daß die zugeführte Kraftstoffmenge erhöht wird (um nämlich das Gemisch auf die "reiche" Seite zu bringen). Dadurch wird die Kraftstoffmenge übermäßig um eine Menge erhöht, die dem aus dem sekundären Luftsystem 6 eingeströmten Sauerstoff entspricht. Schließlich wird das Abgas an der Position des Katalysators 5 "reich". Dadurch wird das Ausgabesignal des stromabseitig angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 8 zur "reichen" Seite verschoben.
Wenn der stromabseitige Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 8 ein O₂-Sensor des Typs ist, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Form eines binären Werts erfaßt, weicht diesbezüglich das erfaßte Kraftstoff-Luft-Verhältnis von dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis in seiner Ausgabevariante ab, und die Amplitude der Ausgabewellenform wird verringert. Wie in dem in Fig. 5 dargestellten Fall nimmt daher der Katalysatorsverschlechterungsindex Φc entsprechend der austretenden Menge sekundärer Luft einen kleineren Wert an. Wenn sich die Menge der austretenden Luft weiter vergrößert, gerät das Ausgabesignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 8 in den festen Zustand ("reichen" Zustand). Dadurch wird der Katalysatorverschlechterungsindex Φc im wesentlichen Null und kann nicht mehr korrigiert werden. Es wird dementsprechend empfohlen, den Katalysatorverschlechterungsindex Φc zu dessen Korrektur wie in Fig. 9 dargestellt mit dem Koeffizienten Kc zu multiplizieren, wenn die austretende Menge sekundärer Luft gering ist, während die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators unterbrochen wird, wenn die austretende Menge groß ist.
Im allgemeinen wird die Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems für die genaue Erfassung der austretenden Luftmenge kostspielig, so daß ihre Genauigkeit nicht sehr hoch ist. Es ist daher gelegentlich der Fall, das die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators bereits unmöglich ist, wenn die Fehlfunktion des sekundären Luftsystem 6 festgestellt wird. Dementsprechend kann die Bestimmung der Verschlechterung bei einem Takt unterbrochen werden, ohne daß eine Indexkorrektur erfolgt.
Alternativ kann die Diagnoseeinrichtung ohne weiteres so beschaffen sein, daß, anders als oben beschrieben, ohne Verwendung der Einrichtung 14 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung nur die Korrektur durch die Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex (Φc) erfolgt.
Wenn andererseits der stromabseitige Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 8 ein UEGO-Sensor ist, wirkt das Ausströmen von sekundärer Luft auf die Schwankung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ein und überschreitet den Bereich, in dem der Katalysator die Oxidations- und Reduktionsreaktionen wirkungsvoll ausführen kann, und es vergrößert die Amplitude des Ausgabesignals des Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors 8. Dadurch nimmt der Katalysatorverschlechterungsindex Φc entsprechend der ausströmenden Menge sekundärer Luft einen größeren Wert an. Wenn die ausströmende Menge sekundärer Luft weiter zunimmt, überschreitet das Ausgabesignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 8 unabhängig von dem Verschlechterungsgrad des Katalysators 5 seinen Skalenendwert, und der Katalysatorverschlechterungsindex Φc zu seiner Korrektur wie in Fig. 10 dargestellt mit dem Koeffizienten Kc zu multiplizieren, wenn die aus dem sekundären Luftsystem 6 austretende Menge gering ist, während die Erfassung der Verschlechterung des Katalysators unterbrochen wird, wenn die austretende Menge groß ist. Wie in dem vorhergehenden Fall ist es auch hier zulässig, daß die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators ohne Durchführung der Indexkorrektur bei einem Takt unterbrochen wird, wenn die Fehlfunktion des sekundären Luftsystem 6 festgestellt wurde. Ferner wird bei dieser Gelegenheit der Katalysatorverschlechterungsindex Φc der größere Wert bei der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators, und daher kann bei dem Katalysator 5, der keine Verschlechterung aufweist, irrtümlich das Vorliegen einer Verschlechterung festgestellt werden. Es ist daher vorzuziehen, das letzte Ergebnis der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators auszuschließen. Die Diagnoseeinrichtung kann ohne weiteres so beschaffen sein, daß, anders als oben beschrieben, ohne Verwendung der Einrichtung 14 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung nur die Korrektur durch die Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex (Φc) erfolgt.
Wie oben beschrieben wird der Katalysatorverschlechterungsindex Φc durch die Korrektureinrichtung 13 für den Katalysatorverschlechterungsindex korrigiert, wenn die austretende Menge sekundärer Luft gering ist. Bei dieser Gelegenheit sind die Richtungen der Korrekturen entsprechend der Arten des Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 8 entgegengesetzt. Wenn andererseits die austretende Menge sekundärer Luft hoch ist, sollte die Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators vorzugsweise durch die Einrichtung 14 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung unterbrochen werden.
Die austretende Menge sekundärer Luft, die Korrekturänderungen gestattet, ändert sich abhängig von der Temperatur des Katalysators 5 etc. Es ist daher vorzuziehen, daß die Größe der Korrektur und der austretenden Menge sekundärer Luft zur Unterbrechung der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators entsprechend der Temperatur des Katalysators 5 und/oder den Betriebszuständen des Motors 1 geändert werden. Im allgemeinen wird die Korrekturgröße, ähnlich wie bei der Korrektur, die auf eine Fehlzündung zurückgeführt werden kann, kleiner eingestellt, wenn die Belastung des Motors höher ist. Zudem wird die austretende Menge sekundärer Luft zur Unterbrechung der Bestimmung der Verschlechterung des Katalysators zu der Seite hin geändert, auf der die austretende Menge größer ist.
Im folgenden wird als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Diagnoseeinrichtung zur Bestimmung der Verschlechterung eines Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors beschrieben.
Fig. 11 veranschaulicht allgemein den Aufbau der Diagnoseeinrichtung in dieser Ausführungsform im Zusammenhang mit dem Aufbau eines Motorsystems, für das die Diagnoseeinrichtung angewendet wird. Ein Motor 1, ein Luftstrommesser 2, ein Feedbackregler 3 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, eine Einspritzeinrichtung 4, ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 etc. entsprechen jeweils den für die erste Ausführungsform beschriebenen.
Die Diagnoseeinrichtung ist derart beschaffen, daß sie eine Fehlzündungs- Erfassungseinrichtung 9, eine Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems, eine Berechnungseinrichtung 21 für den Sensorverschlechterungsindex, eine Entscheidungseinrichtung 22 für die Sensorverschlechterung, eine Korrektureinrichtung 23 für den Sensorverschlechterungsindex und eine Einrichtung 24 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Sensorverschlechterung umfaßt.
Die Berechnungseinrichtung 21 für den Sensorverschlechterungsindex dient zum Erfassen des Sensorverschlechterungsgrads des Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors 7. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Erfassung des Verschlechterungsgrads durch Verwendung der Autokorrelationsfunktion des Ausgabesignals des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7. Genauer berechnet die Berechnungseinrichtung 21 für den Sensorverschlechterungsindex die Autokorrelationsfunktion ⌀xx (0) auf die gleiche Weise wie im oben beschriebenen Fall der Berechnungseinrichtung 11 für den Katalysatorverschlechterungsindex auf der Grundlage des Signals x (siehe Fig. 2), das durch Entfernen der Gleichstromkomponente aus dem Ausgabesignal des Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensors 7 ermittelt wird. Bei der Annahme der Funktion ⌀xx (0) als einem Verschlechterungsindex Φsr, der den Grad der Verschlechterung der Ansprechempfindlichkeit des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 ausdrückt, nimmt der Verschlechterungsindex Φsr einen größeren Wert an, wenn keine Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 vorliegt, und er nimmt einen geringeren Wert an, wenn eine Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 vorliegt.
Das Verhältnis zur Erfassung der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 7 ist nicht auf das oben beschriebene beschränkt. Es sind andere Beispiele für Erfassungsverfahren bekannt, wobei jedes dieser Verfahren auf dem Differenzwert des Ausgabesignals des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 basiert und eine Reaktionszeitspanne für das Ausgabesignal erforderlich ist, um die Stärke einer vorbestimmten Spannung oder die Frequenz des Ausgabesignals zu ändern. Jedes dieser Verfahren kann ohne weiteres angewendet werden. Lediglich ein unten erklärtes Korrekturverfahren etc. wird entsprechend dem angewendeten Erfassungsverfahren geändert.
Die Entscheidungseinrichtung 22 für die Sensorverschlechterung vergleicht den Sensorverschlechterungsindex Φsr mit einem vorbestimmten Wert (der vorbestimmte Wert entspricht einem "Schwellenwert" in den beiliegenden Ansprüchen), wodurch der Grad der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors 7 festgestellt wird. Wenn der Sensorverschlechterungsindex Φsr größer ist als der vorbestimmte Wert, wird eine Fehlfunktion des Sensors 7 festgestellt. Im Falle einer Fehlfunktion wird der Fahrer des Fahrzeugs, in dem das Motorsystem installiert ist, beispielsweise durch das Aufleuchten einer nicht gezeigten Warnlampe, gewarnt.
Die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9 und die Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems sind den jeweiligen Einrichtungen in der ersten Ausführungsform ähnlich.
Die Korrektureinrichtung 23 für den Sensorverschlechterungsindex korrigiert den Sensorverschlechterungsindex Φsr, wenn durch die Fehlzündungs- Erfassungseinrichtung 9 oder die Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems eine Fehlzündung des Motors 1 oder eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 erfaßt wurden. Anschließend leitet die Korrektureinrichtung 23 für den Sensorverschlechterungsindex den korrigierten Sensorverschlechterungsindex an die Entscheidungseinrichtung 22 für die Sensorverschlechterung.
Die Einrichtung 24 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Sensorverschlechterung ist mit einer vorbestimmten Frequenz oder einem vorbestimmten Wert ausgestattet, die bzw. der die Fehlzündung des Motors 1 oder die Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 betrifft und als Kriterium für die Unterbrechung der Bestimmung der Sensorverschlechterung dient. Wenn daher von einer von der Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 9 oder der Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems erfaßte Fehlzündung oder Fehlfunktion die vorbestimmte Frequenz bzw. den vorbestimmten Wert überschreitet, erzeugt die Einrichtung 24 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Sensorverschlechterung ein Signal zur Unterbrechung der Bestimmung der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 7 durch die Entscheidungseinrichtung 22 für die Sensorverschlechterung.
Im folgenden wird die Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsform im Falle einer Fehlzündung des Motors 1 beschrieben.
Wenn die Fehlzündung auftritt, erscheint ein Spitzensignal für ein "mageres" Abgas (S4 in Fig. 4B). Anschließend nimmt der Servoverschlechterungsindex Φsr abhängig von der Frequenz des Auftretens von Fehlzündungen einen größeren Wert an (siehe Fig. 12). Dies bedeutet, daß die Ansprechempfindlichkeit des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 besser eingeschätzt wird, als sie tatsächlich ist, und daß der Verschlechterungsgrad des Sensors niedriger bewertet wird. Dies trifft unabhängig von der Art des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 zu. In der Korrektureinrichtung 23 für den Sensorverschlechterungsindex erfolgt dementsprechend durch Multiplikation des Index Φsr mit dem Korrekturkoeffizienten Ksr, der entsprechend der Frequenz der Fehlzündungen ermittelt wird (siehe Fig. 13), eine Korrektur, die den Sensorverschlechterungsindex Φsr verkleinert. Wenn die Frequenz der Fehlzündungen zu hoch ist, weist der Sensorverschlechterungsindex Φsr eine erhebliche Streuung auf. Daher wird die Bestimmung der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 7 von der Einrichtung 24 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Sensorverschlechterung unterbrochen.
Als nächstes wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform in Bezug auf den Fall einer Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 beschrieben.
Wie im Fall der Erfassung der Verschlechterung eines Katalysators 5 wirft eine Fehlfunktion, bei der während der Datenerfassung durch den Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensor 7 die sekundäre Luft durch das sekundäre Luftsystem 6 eintritt, ein besonderes Problem auf. Die Einflüsse im Fall des Auftretens einer derartigen Fehlfunktion unterscheiden sich beispielsweise abhängig von dem Mischungszustand des vom Motor 1 ausgestoßenen Abgases und der durch das sekundäre Luftsystem 6 einströmenden entweichenden Luft in dem Teil eines Auspuffrohrs 100, der sich zwischen dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 und dem Einlaß 62 des Systems 6 zum Auspuffrohr 100 erstreckt.
In diesem Zusammenhang wird aufgrund des Eindringens der sekundären Luft (Sauerstoff) durch den Einlaß 62 das Auftreten eines Signals für ein "reiches" Verhältnis schwierig, wenn der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 ein O2-Sensor des Typs ist, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Form eines binären Werts erfaßt. Daher verringert sich die Amplitude der Ausgabewellenform des Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors 7, und der Sensorverschlechterungsindex Φsr nimmt entspredhend der austretenden Menge der sekundären Luft einen niedrigeren Wert an. Wenn die austretende Menge der sekundären Luft weiter steigt, wird der Sensorverschlechterungsindex Φsr im wesentlichen Null und kann nicht mehr korrigiert werden. Wie in Fig. 14 dargestellt wird dementsprechend der Sensorverschlechterungsindex Φsr zu seiner Korrektur mit dem Koeffizienten Ksr multipliziert, wenn die austretende Menge der sekundären Luft gering ist, während die Erfassung der Sensorverschlechterung unterbrochen wird, wenn die austretende Menge hoch ist.
Wenn andererseits der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 ein UEGO- Sensor ist, nimmt der Sensorverschlechterungsindex Φsr abhängig von der geringen austretenden Menge einen geringeren Wert an. Wenn die austretende Menge der sekundären Luft weiter steigt, wird die Ausgabe des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 instabil, und die Bestimmung der Sensorverschlechterung kann nicht mehr erfolgen. Dementsprechend erfolgt die gleiche Unterbrechung der Korrektur und der Bestimmung der Verschlechterung wie in Fig. 14.
Wie bereits erklärt, ist im allgemeinen die Genauigkeit der Erfassungseinrichtung 10 für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems nicht sehr hoch. Es kommt daher gelegentlich vor, daß die Bestimmung der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 bereits unmöglich ist, wenn die Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 festgestellt wird. Dementsprechend kann die Bestimmung der Verschlechterung ohne weiteres bei einem Takt unterbrochen werden, wenn die Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 festgestellt wurde.
Alternativ kann die Diagnoseeinrichtung dergestalt beschaffen sein, daß, anders als oben beschrieben, ohne Verwendung der Einrichtung 24 zum Unterbrechen der Entscheidung über die Sensorverschlechterung nur die Korrektur durch die Korrektureinrichtung 23 für den Sensorverschlechterungsindex erfolgt.
Obwohl die Bestimmung der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 7 in Bezug auf dessen Ansprechempfindlichkeit oben erklärt wurde, kann die Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 in Bezug auf dessen Ausgabespannung ohne weiteres als ein weiteres Beispiel betrachtet werden. In diesem Beispiel wird die Verschlechterung durch Messen der Ausgabe des Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensors 7 erfaßt, wobei das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Dabei schwankt das Kraftstoff-Luft- Verhältnis aufgrund von Fehlzündungen des Motors 1 oder aufgrund der Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6, so daß die Korrektur des Verschlechterungsindex und die Unterbrechung der Bestimmung der Verschlechterung erforderlich sind.
Bei der Bestimmung der Ausgabespannung des Signals des Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensors 7 auf der "reichen" Seite erzeugt der Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensor 7 unter der Bedingung, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis auf einem vorbestimmten Wert im "reichen" Zustand des Abgases gehalten wird, beispielsweise ein "mageres Abgas"-Signal, wenn durch das sekundäre Luftsystem 6 sekundäre Luft austritt. Dadurch wird irrtümlich eine Verschlechterung des Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 7 festgestellt. Eine ähnliche Situation tritt im übrigen ein, wenn eine Fehlzündung des Motors 1 auftritt. Im Fall einer niedrigen Frequenz der Fehlzündungen erzeugt der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 7 ein "mageres Abgas"- Spitzensignal (S4 in Fig. 4B). Im Fall einer hohen Frequenz der Fehlzündungen weist das Ausgabesignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors 7 andererseits einen festen Wert auf ("mageres Abgas"-Zustand), oder das Ausgabesignal des UEGO-Sensors weist eine große Streuung auf. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auch für eine derartige Bestimmung der Verschlechterung anwendbar.
Ferner müssen, obwohl in dieser Ausführungsform auf die Erfassung der Verschlechterung des stromaufseitig des Katalysators 5 angeordneten Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors 7 bezug genommen wurde, die Korrektur des Verschlechterungsindex und die Unterbrechung der Bestimmung der Verschlechterung entsprechend den Fehlzündungen des Motors 1 und der Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 erfolgen, auch bei der Erfassung der Verschlechterung eines stromabseitig des Katalysators 5 angeordneten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors. Die vorliegende Erfindung ist auch für die Verschlechterungserfassung anwendbar.
Wie oben beschrieben, müssen die Korrektur des Sensorverschlechterungsindex Ksr und die Unterbrechung der Bestimmung der Sensorverschlechterung auch bei der Erfassung der Verschlechterung Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors entsprechend den Fehlzündungen des Motors 1 und der Fehlfunktion des sekundären Luftsystems 6 erfolgen, so daß die vorliegende Erfindung auch für die Verschlechterungserfassung anwendbar ist.
Ferner ist es, obwohl oben der Fall der Korrektur des Katalysator- oder Sensorverschlechterungsindex beschrieben wurden, im wesentlichen das gleiche, den Schwellenwert zu korrigieren, mit dem der Katalysator- oder Sensorverschlechterungsindex verglichen werden, um die Verschlechterung zu bestimmen.
HN1123-Zeichnungen
Fig. 1 & Fig. 11:
1 Motor
2 Luftstrommesser
3 Feedback-Regler für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis
5 Katalysator
6 Sekundäres Luftsystem
9 Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung
10 Erfassungseinrichtung für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems
11 Berechnungseinrichtung für den Katalysatorverschlechterungsindex
12 Entscheidungseinrichtung für die Katalysatorverschlechterung
13 Korrektureinrichtung für den Katalysatorverschlechterungsindex
14 Einrichtung zur Unterbrechung der Bestimmung der Katalysatorverschlechterung
21 Berechnungseinrichtung für den Sensorverschlechterungsindex
22 Entscheidungseinrichtung für die Sensorverschlechterung
23 Korrektureinrichtung für den Sensorverschlechterungsindex
24 Einrichtung zur Unterbrechung der Entscheidung über die Sensorverschlechterung
Fig. 2
(1) Abgas
(2) Stromaufseitiger Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor
(3) Stromabseitiger Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor
(4) Spannung
(5) Zeit
Fig. 3
(1) Katalysator
(2) Verschlechterung: Erheblich
(3) Verschlechterung: Gering
(1) Spannung
(2) Zeit
Fig. 5 & Fig. 7
(1) Keine Fehlzündung
(2) Niedrige Frequenz der Fehlzündungen
(3) Hohe Frequenz der Fehlzündungen
(4) Grad der Verschlechterung des Katalysators
Fig. 6
(1) Korrekturkoeffizient
(2) Frequenz der Fehlzündungen
(3) Geringe Belastung
(4) Hohe Belastung
(5) Unterbrechung der Entscheidung der Verschlechterung
(6) Einstellung entsprechend der Belastung
Fig. 8 & Fig. 9 & Fig. 10
(1) Korrekturkoeffizient
(2) Unterbrechung der Entscheidung der Verschlechterung
(3) Frequenz der Fehlzündungen
(4) Ausströmende Menge sekundärer Luft
Fig 12
(1) Fehlzündungsbedingung
(2) Keine Fehlzündungsbedingung
(3) Hohe Frequenz
(4) Grad der Verschlechterung des Kraftstoff- Luft-Verhältnis-Sensors

Claims (6)

1. Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung
wobei die Abgasreinigungsvorrichtung auf ein Motorsystem ausgerichtet ist, das mit einem Regler (3) für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis ausgestattet ist, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des von einem Motor (1) ausgestoßenen Abgases erfaßt und die Menge des eingespritzten Kraftstoffs einstellt, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases auf einem vorbestimmten Wert zu halten, und das Abgas durch einen Katalysator (5) reinigt;
wobei die Diagnoseeinrichtung umfaßt:
einen ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor (7), der stromaufseitig des Katalysators (5) das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases erfaßt;
einen zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor (8), der stromabseitig des Katalysators (5) das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases erfaßt;
eine Berechnungseinrichtung (11) für den Katalysatorverschlechterungsindex zur Berechnung des Katalysatorverschlechterungsindex (Φc), der den Verschlechterungsgrad des Katalysators (5) aus Ausgabesignalen des ersten Kraftstoff-Luft- Verhältnis-Sensors (7) und des zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors (8) angibt;
eine Entscheidungseinrichtung (12) für den Verschlechterungsgrad des Katalysators, die mit einem vorbestimmten Schwellenwert ausgestattet ist, zum Ermitteln des Verschlechterungsgrads des Katalysators (5) durch Vergleich des Schwellenwerts mit dem Katalysatorverschlechterungsindex (Φc);
eine Anomalienerfassungseinrichtung zum Erfassen jeder Anomalie des Motorsystems, die den Katalysatorverschlechterungsindex (Φc) beeinflußt;
zumindest ein Bauteil, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Korrektureinrichtung (13) für den Katalysatorverschlechterungsindex zur Korrektur des Katalysatorverschlechterungsindex, wenn von der Anomalienerfassungseinrichtung eine Anomalie erfaßt wurde, und einer Einrichtung (14) zum Unterbrechen der Entscheidung über die Katalysatorverschlechterung zum Unterbrechen der Entscheidung durch die Entscheidungseinrichtung (12) für die Katalysatorverschlechterung, wenn von der Anomalienerfassungseinrichtung eine Anomalie erfaßt wurde, besteht.
2. Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anomalienerfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung für Fehlzündungen zum Erfassen eines Verbrennungszustands des Motors umfaßt, um das Auftreten von Fehlzündungen des Motors festzustellen.
3. Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
das Motorsystem ein sekundäres Luftsystem (6) umfaßt, das Luft in einen zwischen dem Motor (1) und dem Katalysator (5) angeordneten Teil eines Auspuffrohrs (100) einleitet; und
die Anomalienerfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems zum Erfassen einer Fehlfunktion des sekundären Luftsystems (6) umfaßt.
4. Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung,
wobei die Abgasreinigungsvorrichtung auf wobei die Abgasreinigungsvorrichtung auf ein Motorsystem ausgerichtet ist, das mit einer Regler (3) für das Kraftstoff- Luft-Verhältnis ausgestattet ist, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des von einem Motor (1) ausgestoßenen Abgases erfaßt und die Menge des eingespritzten Kraftstoffs einstellt, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases auf einem vorbestimmten Wert zu halten, und das Abgas durch einen Katalysator (5) reinigt;
wobei die Diagnoseeinrichtung umfaßt:
einen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor (7), der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Abgases erfaßt;
eine Berechnungseinrichtung (21) für den Sensorverschlechterungsindex, der den Verschlechterungsindex (Φsr) des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors aus einem Ausgabesignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors (7) angibt;
eine Entscheidungseinrichtung (22) für die Verschlechterung des Sensors, die mit einem vorbestimmten Schwellenwert ausgestattet ist, zum Bestimmen des Grads der Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors (7) durch Vergleich des Schwellenwerts mit dem Verschlechterungsindex (Φsr) des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors;
eine Anomalienerfassungseinrichtung zum Erfassen jeder Anomalie des Motorsystems, die den Verschlechterungsindex (Φsr) des Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Sensors beeinflußt;
zumindest ein Bauteil, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Korrektureinrichtung (23) für den Sensorverschlechterungsindex zur Korrektur des Verschlechterungsindex (Φsr) des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors, wenn von der Anomalienerfassungseinrichtrung eine Anomalie erfaßt wurde, und einer Einrichtung (24) zum Unterbrechen der Entscheidung über die Verschlechterung des Sensors zum Unterbrechen der Entscheidung durch die Entscheidungseinrichtung (22) für die Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensors, wenn von der Anomalienerfassungseinrichtung eine Anomalie erfaßt wurde, besteht.
5. Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anomalienerfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung für Fehlzündungen zum Erfassen eines Verbrennungszustands des Motors umfaßt, um das Auftreten von Fehlzündungen des Motors festzustellen.
6. Diagnoseeinrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei
das Motorsystem ein sekundäres Luftsystem (6) umfaßt, das Luft in einen zwischen dem Motor (1) und dem Katalysator (5) angeordneten Teil eines Auspuffrohrs (100) einleitet; und
die Anomalienerfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung für eine Fehlfunktion des sekundären Luftsystems zum Erfassen einer Fehlfunktion des sekundären Luftsystems umfaßt.
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