DE102004043933A1

DE102004043933A1 - Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Überwachung des Abgassystems

Info

Publication number: DE102004043933A1
Application number: DE102004043933A
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Chem. Scharr
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-11
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2006-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und zum andern ein Verfahren zur Überwachung des Abgassystems. DOLLAR A Das Abgassystem (A) umfasst einen in einer Abgasleitung (3) angeordneten Abgaskatalysator (6) sowie einen dem Abgas der Brennkraftmaschine (1) des Kraftfahrzeugs ausgesetzten und das Abgassystem (A) überwachenden Sensor (7). DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Sensor (7) als Feuchtigkeitssensor ausgebildet. DOLLAR A Für das Verfahren zur Überwachung des Abgassystems (A) ist vorgesehen, dass ein dem Abgas der Brennkraftmaschine (1) ausgesetzter Fechtigkeitssensor (7) zur Erfassung der Feuchte des Abgasstroms eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgassystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Überwachung des nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Der Einsatz von Messfühlern zur Überwachung von Abgassystemen bzw. Abgasreinigungssystemen ist gängige Praxis. Üblich ist der Einsatz von Lambdasonden zur Erfassung des Gehalts von Sauerstoff bzw. von Messfühlern zur Erfassung des Gehalts einer Schadstoffkomponente im Abgas oder der Einsatz von Temperaturfühlern. Mit diesen Messfühlern wird meist die Aktivität eines im Abgassystem angeordneten Abgaskatalysators überwacht oder das Brennstoff-Luftverhältnis eingestellt, mit welchem die entsprechende Brennkraftmaschine betrieben wird.

Beispielsweise ist aus der DE 198 28 928 C2 ein Verfahren zur Überwachung eines Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welchem stromauf eines NO_x-Speicherkatalysators eine Lambdasonde und stromab des Katalysators ein Messaufnehmer angeordnet ist, der ein Lambda-Signal und ein NO_x-Signal abgibt. Der Messaufnehmer dient der Regelung der NO_x-Speicherung des Katalysators im mageren Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. zur Überprüfung des Katalysators. Im Lambda-1-geregelten Betrieb wird der Messaufnehmer als Monitorsonde verwendet.

In der DE 40 22 546 wird ein aus zwei Teilfühlern bestehender Temperatur-Messfühler vorgeschlagen, von denen einer eine katalytisch wirksame Beschichtung aufweist, während der andere katalytisch inaktiv ist. Über die Bestimmung der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Teilfühlern kann der Anteil an noch umsetzbaren Komponenten im Abgas bestimmt werden. Auf diese Weise wird die Funktion des Abgasreinigungssystems, insbesondere eines Drei-Wege-Katalysators geprüft bzw. überwacht.

Bei diesen und ähnlichen Verfahren wird mittels des Messfühlers meist eine sehr spezielle Funktion des Abgassystems überwacht.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Abgassystem eines brennkraftmaschinenbetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben, dessen Funktionen in breiterem Umfang überwacht werden können. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur einer möglichst umfassenden Überwachung von Abgassystemen anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Abgassystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Das erfindungsgemäße Abgassystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es neben einen in einer Abgasleitung angeordneten Abgaskatalysator einen dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Sensor aufweist, der als Feuchtigkeitssensor ausgebildet ist.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass sich bei einer vollständigen Verbrennung des in der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs verbrannten Kraftstoffs aus der je Zeiteinheit verbrannten Kraftstoffmenge und der zur Verbrennung eingesetzten Luftmenge ein definierter Wassergehalt im Abgas und damit eine definierte Abgasfeuchte ergibt. Abweichungen hiervon können beispielsweise aus einer Zugabe von Zusatzstoffen ins Abgas und/oder auf einer Aktivität eines im Abgasstrang angeordneten Abgaskatalysators beruhen.

Üblicherweise wird die von der Brennkraftmaschine verbrauchte Kraftstoffmenge sowie die Luftmenge und deren Feuchte ohnehin erfasst, so dass der sich daraus rechnerisch ergebende Feuchtigkeitsgehalt des Abgases bekannt ist. Daher können durch Vergleich mit dem vom Feuchtigkeitssensor ermittelten aktuell vorhandenen Feuchtigkeitsgehalt des Abgases Einflussgrößen erfasst werden, welche die Abgasfeuchte beeinflussen. Folglich kann mittels des dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Feuchtigkeitssensors eine generelle Aussage über den Betriebszustand des Abgassystems oder zumindest eines Teils davon getroffen werden. Für eine Überwachung kommen insbesondere sämtliche dem Abgassystem zugeordneten Bauteile in Betracht, welche die Zusammensetzung des Abgases beeinflussen können. Ferner können mittels des Feuchtigkeitssensors auch andere sensitive Bauteile des Abgassystems, wie beispielsweise Abgassensoren überwacht werden. Hierzu ist es zweckmäßig, den Feuchtigkeitssensor stromab des zu überwachenden Bauteils des Abgassystems im Abgasstrang anzuordnen. Unter einer Überwachung wird dabei die Erzeugung eines den Betriebszustand des entsprechenden Bauteils charakterisierenden Signals verstanden. Dabei kann dieses Signal auch zur Beeinflussung bzw. Steuerung des Bauteilbetriebs eingesetzt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung weist das Abgassystem eine Zugabevorrichtung zur Zugabe eines Zusatzstoffes in die Abgasleitung des Abgassystems auf. Die Zugabe eines Zusatzstoffes kann beispielsweise über einen Verdünnungseffekt den Wassergehalt des Abgases vermindern. Bei der Zugabevorrichtung kann es sich jedoch auch um ein System handeln, mit welchem der Wassergehalt des Abgases über seinen ursprünglichen Wert hinaus erhöht wird. Durch Vergleich des rechnerisch oder gleichfalls sensorisch ermittelten ursprünglich vorhandenen Feuchtegehalts mit dem mittels des Feuchtigkeitssensors stromab der Zugabevorrichtung ermittelten Feuchtegehalts im Abgas ist die Überwachung der Funktion der Zugabevorrichtung ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zugabevorrichtung als Sekundärluftsystem ausgebildet. Dem Abgas über das Sekundärluftsystem zugeführte Sekundärluft beeinflusst zunächst infolge der Abgasverdünnung eine Verminderung der Abgasfeuchte. Mittels des Feuchtesensors kann dies erfasst werden und über einen Vergleich mit der zu erwartenden Feuchteverminderung die Funktion des Sekundärluftsystems überwacht werden. Dem Abgas über das Sekundärluftsystem zugeführte Sekundärluft kann jedoch im Abgaskatalysator mit unverbrannten Abgasbestandteilen reagieren und dadurch ebenfalls den Feuchtegehalt des Abgases beeinflussen. Durch den stromab des Abgaskatalysators angeordneten Feuchtigkeitssensor kann somit die Funktion des Abgaskatalysators überwacht werden und eine Diagnose des Abgaskatalysators erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zugabevorrichtung als Dosiersystem für einen Brennstoff ausgebildet. Als Brennstoff ist vorzugsweise ein Reduktionsmittel vorgesehen, bei dessen Oxidation, beispielsweise in einem Oxidationskatalysator, sich als Reaktionsprodukt Wasser bildet. Die entsprechende Beeinflussung der Abgasfeuchte wird mittels des Feuchtigkeitssensors erfasst und auf diese Weise die Funktion des Dosiersystems bzw. des Katalysators überwacht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zugabevorrichtung als Dosiersystem für Harnstoff-Wasserlösung ausgebildet. Die Zugabe von Harnstoff-Wasserlösung zum Zwecke der NO_x-Reduktion in einem NO_x-Reduktionskatalysator erhöht unmittelbar die Abgasfeuchte. Durch vergleichende Auswertung des vom Feuchtigkeitssensor gelieferten Signals kann daher die Funktion des Dosiersystems überwacht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung eines Abgassystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzter Feuchtigkeitssensor zur Erfassung der Feuchte des Abgasstroms eingesetzt wird. Die Funktion der überwiegenden Mehrzahl von Bauteilen, welche in Abgassystemen eingesetzt werden, beeinflusst den Feuchtegehalt des Abgases. Über eine sensorische Feuchtemessung kann daher auf die Funktion des entsprechenden Bauteils geschlossen werden und die Funktion des Bauteils überwacht werden. Zu diesem Zweck wird der vom Feuchtigkeitssensor stromab des maßgeblichen Bauteils ermittelte Wert der Abgasfeuchte mit dem stromauf des Bauteils vorhanden Abgasfeuchtewert verglichen. Letzterer kann rechnerisch oder ebenfalls sensorisch ermittelt werden. Zur Verbesserung der Genauigkeit der auf dem Signal des Feuchtigkeitssensors beruhenden Aussage hinsichtlich des Betriebszustands des Abgassystems ist vorzugsweise vorgesehen, neben der verbrauchten Kraftstoff- und Luftmenge auch die Feuchtigkeit der über die Brennkraftmaschine bzw. auf andere Weise in das Abgas gelangten Luft zu erfassen.

In Ausgestaltung des Verfahrens wird mittels des Feuchtigkeitssensors die Funktion einer Zugabevorrichtung zur Zugabe eines Zusatzstoffes in einen Abgasstrang des Abgassystems überwacht. Die Zugabe eines Zusatzstoffes kann beispielsweise über einen Verdünnungseffekt den Wassergehalt des Abgases beeinflussen. Ferner kann die Zugabe eines den Wassergehalt des Abgases erhöhenden Stoffes vorgesehen sein. In beiden Fällen kann die Zugabe des entsprechenden Stoffes bzw. die Funktion der Zugabevorrichtung mittels des Feuchtigkeitssensors überwacht und gegebenenfalls beeinflusst werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Zugabevorrichtung als Sekundärluftsystem ausgebildet und mittels des Feuchtigkeitssensors wird die Funktion des Sekundärluftsystems überwacht. Die Zugabe von Zusatzluft als Sekundärluft in eine Abgasleitung verändert über die damit verknüpfte Erhöhung des Abgasvolumenstroms, bzw. den entsprechenden Verdünnungseffekt direkt den Wassergehalt des Abgases. Indirekt kann der Wassergehalt infolge von durch die Sekundärluftzugabe bewirkten Oxidationsreaktionen mit Wasserbildung verändert werden. Folglich kann die Luftzugabe in eine Abgasleitung bzw. eine entsprechende Wirkung der Luftzugabe durch den Feuchtigkeitssensor überwacht und gegebenenfalls beeinflusst werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Zugabevorrichtung als Dosiersystem für einen Brennstoff oder für Harnstoff-Wasserlösung ausgebildet und mittels des Feuchtigkeitssensors wird die Funktion des Dosiersystems überwacht. Bei dem Brennstoff kann es sich um ein wasserstoffhaltiges Reduktionsmittel handeln, welches beispielsweise zum Zwecke der Stickoxidverminderung oder zur Abgaserhitzung durch katalytisch unterstützte Oxidation an einem Abgaskatalysator dem Abgas zugegeben wird. Vor allem kommen hierfür Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff in Betracht. Das beim Umsatz des entsprechenden Reduktionsmittels gebildete Wasser als Reaktionsprodukt verändert den Feuchtegehalt des Abgases entsprechend, was mittels des Feuchtigkeitssensors erfasst wird. Folglich ist die Überwachung und gegebenenfalls die Einstellung der Reduktionsmittelzugabe bzw. des Dosiersystems ermöglicht.

Die Zugabevorrichtung kann auch als Dosiersystem für Harnstoff-Wasserlösung ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ein vorzugsweise als sogenannter SCR-Katalysator ausgebildeter NO_x-Reduktionskatalysator im Abgassystem vorgesehen, an welchem sich im Abgas enthaltenes NO_x mit Harnstoff bzw. dessen Zersetzungsprodukten umsetzt, wobei das Zersetzungsprodukt Ammoniak (NH₃) auch im SCR-Katalysator gespeichert sein kann. Das mit der Harnstoff-Wasserlösung zusätzlich ins Abgas eingebrachte Wasser erhöht den Feuchtegehalt des Wassers entsprechend, weshalb mittels des Feuchtigkeitssensors die Zugabevorrichtung für die Harnstoff-Wasserlösung kontrolliert und gegebenenfalls justiert werden kann. Dies ermöglicht eine präzise Harnstoffdosierung und eine Erkennung von Fehlfunktionen des Dosiersystems.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird mittels des Feuchtigkeitssensors die Aktivität des Abgaskatalysators überwacht. Der aktive Abgaskatalysator ist in der Lage, chemische Umsetzungen zu katalysieren, bei welchen Wasser im allgemeinen ein wesentliches Reaktionsprodukt darstellt. Folglich wird durch im Katalysator ablaufende Reaktionen der Feuchtegehalt des Abgases im allgemeinen verändert, so dass mittels des Feuchtesensors auf die Aktivität des Katalysators geschlossen werden kann. Daher kann mittels des Feuchtesensors beispielsweise ein Anspringen des Katalysators oder ein alterungsbedingtes Nachlassen seiner Aktivität ermittelt werden.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Überwachung des Abgassystems ein Signal des Feuchtigkeitssensors mit dem Signal eines dem Abgas des Kraftfahrzeugs ausgesetzten Abgassensors, insbesondere einer Lambdasonde, verglichen. Mittels der Lambdasonde wird ein Reduktionsmittel- bzw. Sauerstoffüberschuss im Abgas erfasst. Dieser erfährt jedoch infolge einer katalytischen Reaktion an einem Katalysator im allgemeinen keine Veränderung. Andererseits beeinflusst eine Umsetzung im Katalysator jedoch den Feuchtegehalt des Abgases. Daher kann mit der Auswertung insbesondere eines Lambdasondensignals im Zusammenhang mit dem Signal des Feuchtigkeitssensors die Aktivität des Abgaskatalysators besonders genau erfasst und der Zustand des Katalysators diagnostiziert werden. Vorzugsweise ist hierfür stromauf des Abgaskatalysators die Lambdasonde und stromab des Abgaskatalysators der Feuchtigkeitssensor in der Abgasleitung angeordnet.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben und sind in den Zeichnungen veranschaulicht. Dabei sind die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines überwachten Abgassystems einer Brennkraftmaschine,
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Überwachung einer Dosierung von Harnstoff-Wasserlösung zur NO_x-Verminderung und
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines überwachten Abgassystems einer Brennkraftmaschine,
In 1 ist schematisch eine erste Ausführungsform eines zu überwachenden Abgassystem A einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt, umfassend eine Abgasleitung 3 mit einem darin angeordneten Abgaskatalysator 6. Die Brennkraftmaschine 1 ist in diesem Beispiel vorzugsweise als Dieselmotor ausgebildet, welcher seine Verbrennungsluft über eine Ansaugluftleitung 2 erhält. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass der Abgaskatalysator 6 als SCR-Katalysator zur NO_x-Reduktion mittels NH₃ ausgebildet ist. Das zur NO_x-Reduktion benötigte NH₃ wird aus Harnstoff freigesetzt, welches dem Abgas über ein Dosiersystem für Harnstoff-Wasserlösung (HWL) zugegeben wird. Das Dosiersystem umfasst eine Dosiereinheit 4 sowie eine Zugabeleitung 5, welche stromauf des SCR-Katalysators 6 in die Abgasleitung 3 mündet. Ein Abgasleitungsabschnitt 3a zwischen der Zugabestelle und dem SCR-Katalysator 6 fungiert als Misch- und Hydrolysestrecke für den zugegebenen Harnstoff.
Eingangsseitig des SCR-Katalysators 6 ist ein Feuchtigkeitssensor 7 zur Erfassung der Abgasfeuchte in der Abgasleitung 3 angeordnet. Selbstverständlich kann der Feuchtigkeitssensor 7 auch stromab des SCR-Katalysators 6 angeordnet sein oder er kann in den SCR-Katalysator 6 hineinragen. Eine Anordnung des Feuchtigkeitssensors 7 in einer zur Abgasleitung 3 parallelen Bypassleitung ist ebenfalls möglich, wobei in diesem Fall die Temperaturbelastung geringer ist.
Der Feuchtigkeitssensor 7 ist über eine von mehreren Signalleitungen 8 an ein elektronisches Steuergerät 9 angeschlossen, welches allgemein zur Steuerung des Betriebs des Abgassystems A und insbesondere des zugehörigen Dosiersystems sowie des Dieselmotors 1 ausgelegt ist. Hierfür ist das Steuergerät 9 mit mehreren nicht näher dargestellten Sensoren und Aktuatoren verbunden, was im einzelnen nicht näher dargestellt ist. Beispielhaft ist lediglich eine Steuerleitung 10 eingezeichnet, über welche der Betrieb des Dieselmotors in üblicher Weise gesteuert wird. Weiter sind in der Ansaugluftleitung 2 ein Messaufnehmer 15 zur Erfassung des vom Dieselmotor 1 zur Kraftstoffverbrennung zugeführten Luftmassenstroms und ein zweiter Feuchtigkeitssensor 16 zur Erfassung des Wassergehalts bzw. der Feuchte der Ansaugluft vorgesehen, welche ebenfalls über Signalleitungen 8 mit dem Steuergerät 9 verbunden sind. Es wird weiter davon ausgegangen, dass das Steuergerät 9 in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise Informationen über die jeweils aktuell dem Dieselmotor 1 zugeführte Kraftstoffmenge erhält. Dabei werden die entsprechenden Bauteile, soweit sie für die Abgasbehandlung von Bedeutung sind, als dem Abgassystem A zugehörig betrachtet.
Ein bevorzugter Einsatz des Feuchtigkeitssensors 7 besteht erfindungsgemäß in der Überwachung des Dosiersystems für Harnstoff-Wasserlösung, was nachfolgend näher beschrieben wird. Beim normalen Betrieb des Dieselmotors 1 wird von der Dosiereineinheit 4 Harnstoff-Wasserlösung mit einem bekannten Wassergehalt bedarfsgerecht abgegeben und zur NO_x-Reduktion dem Abgas zugeführt. Die zu dosierende Menge wird dabei vorzugsweise einem im Steuergerät 9 abgelegten Kennfeld für die betriebspunktabhängige NO_x-Emission des Dieselmotors 1 entnommen. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe der Harnstoff-Wasserlösung, nachfolgend abkürzend als HWL bezeichnet, über ein dem HWL-Dosiersystem zugeordnetes Zugabeventil mit Impulsweitentaktung, wobei sich die Soll-Zugabemenge hauptsächlich aus der Impulsweite und dem anstehenden Dosierdruck ergibt. Durch die HWL-Zugabe erhöht sich naturgemäß der Feuchtegehalt des Abgases. Dabei ist der Feuchtegehalt des ursprünglich vom Dieselmotor 1 abgegebenen Abgases wie oben erwähnt über den Luftmassenstrom, dessen Feuchtegehalt und der je Zeiteinheit verbrauchten Kraftstoffmenge jederzeit eindeutig von der Steuereinheit 9 bestimmbar. Vorzugsweise wird von einer vollständigen Verbrennung des dem Dieselmotor 1 zugeführten Kraftstoffs ausgegangen, dessen Zusammensetzung bzw. Wasserstoffanteil dem Steuergerät wertemäßig vorliegt. Auf der Basis der genannten Voraussetzungen ermittelt das Steuergerät 9 vorzugsweise laufend den Feuchtegehalt des direkt vom Dieselmotor abgegebenen Abgases und den Feuchtegehalt des Abgases stromab der Zugabestelle der Harnstoff-Wasserlösung.
Die ordnungsgemäße Funktion des HWL-Dosiersystems wird erfindungsgemäß ermittelt, indem der vom Feuchtigkeitssensor 7 ermittelte Feuchtegehalt des Abgases stromab der HWL-Zugabestelle mit dem Feuchtegehalt des ursprünglichen Motorabgases verglichen wird. Über eine Differenzbildung ergibt sich auf diese Weise ein Istwert für die aktuell zugegebene HWL-Menge. Der Vergleich wird dabei laufend oder von Zeit zu Zeit vorgenommen. Werden vordefinierbare Abweichungen zwischen der aus der HWL-Dosierung resultierenden Soll-Feuchte des Abgases und der mittels des Feuchtigkeitssensors 7 ermittelten Ist-Feuchte festgestellt, so ist vorgesehen, die HWL-Dosierung nachzujustieren oder eine Fehlermeldung auszugeben. Wie unmittelbar einsichtig, kann somit festgestellt werden, ob beispielsweise aufgrund einer Verstopfung des Zugabeventils oder einer sonstigen Störung der HWL-Zufuhr eine Fehlversorgung gegeben ist. Eine Erschöpfung des HWL-Vorrats ist damit gleichfalls feststellbar.
Unter Bezug auf das in der 2 dargestellte Diagramm wird nachfolgend eine Vorgehensweise erläutert, welche zur Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit der Überwachung der HWL-Zugabe bzw. des HWL-Dosiersystems vorzugsweise zur Anwendung kommt. Im Diagramm der 2 ist auf der Abszisse die zu dosierende HWL-Soll-Menge S und auf der Ordinate die mittels des Feuchtigkeitssensors 7 ermittelte dosierte HWL-Ist-Menge I abgetragen. Bei einem fehlerfrei arbeitenden Dosiersystem gilt I = S und es ergibt sich Idealerweise als Dosierkennlinie 11 eine Gerade mit der Steigung eins.
Vorzugsweise werden bei konstanten Betriebspunkten des Dieselmotors 1 zeitlich getaktet mittels des Feuchtigkeitssenors 7 Werte für die dosierte HWL-Ist-Menge I ermittelt und mit der zu dosierenden HWL-Soll-Menge S verglichen. Sofern die vom Feuchtigkeitssensor 7 ermittelten Werte in einem vorgebbaren Fehlerband 12 um die Dosierkennlinie 11 liegen, wird die Funktion des Dosiersystems als ordnungsgemäß interpretiert. Falls jedoch die vom Feuchtigkeitssensor 7 ermittelten Werte außerhalb des Fehlerbands 12 liegen, wird eine fehlerhafte HWL-Dosierung erkannt. Dabei können auch statistische Betrachtungen beispielsweise in Form einer Ausreißererkennung oder einer Mittelung mit Varianzanalyse vorgenommen werden.
Im Falle einer erkannten Fehlfunktion der HWL-Dosierung sind die Ausgabe einer entsprechenden Fehlermeldung und/oder das Ergreifen von Korrekturmaßnahmen vorgesehen. Als Korrekturmaßnahme kann beispielsweise eine Anpassung der Dosierkennlinie durch das Steuergerät 9 vorgesehen sein, so dass die zu dosierende HWL-Soll-Menge S bei den entsprechenden Betriebspunkten verändert wird. Damit kann eine Veränderung der Dosiercharakteristik des HWL-Dosiersystems ausgeglichen werden und es ist eine Diagnose des HWL-Dosiersystems ermöglicht.
Als zusätzliche oder alternative Möglichkeit zur Überwachung der HWL-Dosierung bzw. des HWL-Dosiersystems kann vorgesehen sein, speziell in Betriebsphasen mit Schubbetrieb des Dieselmotors 1 eine HWL-Dosierung entsprechend einer vorgebbaren HWL-Soll-Menge S vorzunehmen und die sich ergebende Abgasfeuchte mittels des Feuchtigkeitssensors 7 zu erfassen. Da in den Schubbetriebsphasen des Dieselmotors 1 keine Kraftstoffverbrennung erfolgt, wird die Abgasfeuchte allein durch den Feuchtigkeitsgehalt der vom Dieselmotor 1 durchgesetzten Luftmenge, deren Feuchte und der dosierten HWL-Menge bestimmt. Wegen des fehlenden Einflusses der Kraftstoffverbrennung auf die Abgasfeuchte ist ein Abgleich zwischen der vorgegebenen zu dosierenden HWL-Soll-Menge S und der erfassten dosierten HWL-Ist-Menge I mit einer besonders hohen Genauigkeit ermöglicht. Diese Vorgehensweise ermöglicht somit eine besonders zuverlässige Diagnose der HWL-Dosierung bzw. des HWL-Dosiersystems.
In 3 ist schematisch eine zweite Ausführungsform eines zu überwachenden Abgassystem A einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt, wobei die entsprechenden Bauteile, soweit sie mit den Teilen der 1 übereinstimmen, durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Das in 3 dargestellte Abgassystem A ist ähnlich aufgebaut wie das Abgassystem A der 1, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Im Unterschied zur 1 ist die Brennkraftmaschine 1 in dem in 3 dargestellten Beispiel als Ottomotor ausgebildet und der Abgaskatalysator 6 vorzugsweise als Oxidationskatalysator ausgeführt. Weiter umfasst das Abgassystem A eine als Sekundärluftsystem ausgebildete Zugabevorrichtung für Sekundärluft SKL, welche eine Sekundär luftpumpe 14 und eine Zugabeleitung 5 aufweist. Die SKL-Zugabeleitung 5 mündet stromauf des Oxidationskatalysators 6 in die Abgasleitung 3.
Als zusätzlicher Abgassensor ist eine Lambdasonde 13 vorgesehen, die eingangsseitig des Oxidationskatalysators und stromab der SKL-Zugabestelle in der Abgasleitung 3 angeordnet ist. Die Lambdasonde 13 ist ebenfalls zur Auswertung des erfassten Lambdawertes über eine Signalleitung 8 mit dem Steuergerät 9 verbunden. Der zur Überwachung des Abgassystems A eingesetzte Feuchtigkeitssensor 7 ist stromab des Oxidationskatalysators 6 in der Abgasleitung 3 angeordnet.
Vorzugsweise zur raschen Aufheizung des Oxidationskatalysators 6, beispielsweise nach einem Kaltstart des Motors 1, wird dem Abgas über das Sekundärluftsystem Sekundärluft zugeführt. Dabei wird der Motor 1 mit einem angereicherten bzw. fetten Kraftstoff-Luftverhältnis Lambda betrieben. Die Menge der zugegebenen Sekundärluft wird zweckmäßig so eingestellt, dass sie zur vollständigen Oxidation der im ursprünglichen Motorabgas verbliebenen überschüssigen und unverbrannten Kraftstoffbestandteile ausreicht. Vorzugsweise werden das Kraftstoff-Luftverhältnis und die Sekundärluftmenge so aufeinander abgestimmt, dass der Oxidationskatalysator 6 ein stöchiometrisches Abgas mit einem Abgas-Lambdawert von etwa eins erhält. Dabei ist vorgesehen, den Abgas-Lambdawert mit der Lambdasonde 13 zu erfassen bzw. einzustellen.
Bei ordnungsgemäß arbeitendem Oxidationskatalysator 6 werden die im ursprünglichen Motorabgas verbliebenen überschüssigen und unverbrannten Kraftstoffbestandteile unter Wasserbildung oxidiert, wodurch sich der Feuchtegehalt des Abgases entsprechend erhöht. Dies kann mittels des Feuchtigkeitssensors 7 festgestellt werden, wodurch die Funktion des Oxidationskatalysators 6 überwacht werden kann. Hierzu wird analog zur oben erläuterten Vorgehensweise die sich rechnerisch ergebende Abgasfeuchte unter Berücksichtigung der Sekundärluftzugabemenge ermittelt und mit dem vom Feuchtigkeitssensor 7 ermittelten Wert verglichen. Abweichungen von dem zu erwartenden Vergleichsergebnis werden als Fehlfunktion des Oxidationskatalysators interpretiert.
Es ist weiter vorgesehen, die Temperatur des Oxidationskatalysators 6 beispielsweise sensorisch zu erfassen. Beim Übergang des Oxidationskatalysator 6 vom inaktiven in den aktiven Zustand tritt ein Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts im Abgas hinter dem Oxidationskatalysator 6 ein, so dass auf diese Weise die Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators 6 ebenfalls erfasst werden kann. Eine im Laufe der Zeit eintretende Alterung, welche sich im allgemeinen durch einen Anstieg der Anspringtemperatur äußert, kann dabei zusätzlich ermittelt werden, so dass eine Diagnose des Oxidationskatalysators 6 bzw. seiner Funktion ermöglicht ist.
Bei ausreichend hoher Temperatur des Oxidationskatalysators 6 erfolgt eine vollständige Umsetzung der zugegebenen Sekundärluft mit unverbrannten Kraftstoffbestandteilen, so dass sich eine vorherbestimmbare Abgasfeuchte hinter dem Oxidationskatalysator 6 ergibt. Wird vom Feuchtigkeitssensor 7 ein hiervon abweichender Wert festgestellt, so wird dies als Fehlfunktion des Sekundärluftsystems interpretiert. Folglich ist mittels des Feuchtigkeitssensors 7 eine Diagnose bzw. Überwachung des Sekundärluftsystems ermöglicht.
Zur Verbesserung der Überwachung des Sekundärluftsystems bzw. des Oxidationskatalysators kann auch ein weiterer Feuchtigkeitssensor im Abgasleitungsabschnitt zwischen der SKL- Zugabestelle und dem Oxidationskatalysator 6 in der Abgasleitung 3 vorgesehen sein, was in 3 nicht näher dargestellt ist. Durch Vergleich der vor und hinter dem Oxidationskatalysator 6 ermittelten Feuchtigkeitswerte des Abgases unter Einbeziehung der sich rechnerisch ergebenden Werte ist eine genauere Aussage betreffend die Funktionsfähigkeit des Sekundärluftsystems und des Oxidationskatalysators 6 ermöglicht. Schließlich kann durch eine Plausibilitätsprüfung der ermittelten Feuchtewerte mit dem von der Lambdasonde 13 gelieferten Lambdawert auch die Funktionsfähigkeit der Lambdasonde 13 überwacht werden.
Es ist außerdem vorgesehen, auch bei nicht betriebenem oder bei fehlendem Sekundärluftsystem mittels des Feuchtigkeitssensors 7 die Funktion des Katalysators 6 zu überwachen. Hierzu werden zweckmäßig die bereits erläuterten Auswertemethoden vorgenommen. Dies gilt unabhängig vom Typ der eingesetzten Brennkraftmaschine.
Aus den lediglich exemplarisch genannten Beispielen und Erläuterungen wird deutlich, dass mittels des dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Feuchtigkeitssensors 7 allgemein Zugabesysteme für dem Abgas zugeführte Zusatzstoffe überwacht und diagnostiziert werden können. Ferner können allgemein Abgaskatalysatorfunktionen überwacht werden, sofern diese mit einer Änderung des Abgasfeuchtegehalts verbunden sind. Folglich ist mittels des Feuchtigkeitssensors eine sehr breite und allgemeine Überwachung von Abgassystem verschiedenster Ausführungen ermöglicht.

Claims

Abgassystem einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einer Abgasleitung (3) angeordneten Abgaskatalysator (6) und einem dem Abgas der Brennkraftmaschine (1) ausgesetzten und das Abgassystem (A) überwachenden Sensor (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als Feuchtigkeitssensor ausgebildet ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgassystem (A) eine Zugabevorrichtung zur Zugabe eines Zusatzstoffes in die Abgasleitung (3) des Abgassystems (A) aufweist.
Abgassystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Sekundärluftsystem ausgebildet ist.
Abgassystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Dosiersystem für einen Brennstoff ausgebildet ist.
Abgassystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Dosiersystem für Harnstoff-Wasserlösung ausgebildet ist.
Verfahren zur Überwachung eines Abgassystems eines brennkraftmaschinenbetriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Abgaskatalysator (6), dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Abgassystems (A) ein dem Abgas der Brennkraftmaschine (1) ausgesetzter Feuchtigkeitssensor (7) zur Erfassung der Feuchte des Abgasstroms eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 für ein Abgassystem, welches eine Zugabevorrichtung zur Zugabe eines Zusatzstoffes in eine Abgasleitung (3) des Abgassystems (A) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Feuchtigkeitssensors (7) die Funktion der Zugabevorrichtung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Sekundärluftsystem ausgebildet ist und mittels des Feuchtigkeitssensors (7) die Funktion des Sekundärluftsystems überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabevorrichtung als Dosiersystem für einen Brennstoff oder für Harnstoff-Wasserlösung ausgebildet ist und mittels des Feuchtigkeitssensors (7) die Funktion des Dosiersystems überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Feuchtigkeitssensors (7) die Aktivität des Abgaskatalysators (6) überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Abgassystems (A), ein Signal des Feuchtigkeitssensors (7) mit dem Signal eines dem Abgas des Kraftfahrzeugs ausgesetzten Abgassensors, insbesondere einer Lambdasonde (13), verglichen wird.