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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasreinigungsanlage
eines Verbrennungsmotors angeordneten Abgaskatalysators mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In
der WO 96/01364 ist ein Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasreinigungsanlage
eines Verbrennungsmotors angeordneten Abgaskatalysators offenbart,
bei welchem mittels eines Temperaturfühlers in einem Diagnosebetriebsmodus
ein eine Temperatur des Abgaskatalysators charakterisierender Temperaturwert
ermittelt wird. Dabei wird im Diagnosebetriebsmodus durch Einstellen
eines geeigneten Motor-Lambda-Werts und mittels einer Luftpumpe
eine Abgaszusammensetzung eingestellt, welche eine maximale Oxidation
der im Abgas enthaltenen Reduktionsmittel ermöglicht. Ein Bordcomputer bewertet
einen durch den Wechsel in den Diagnosebetriebsmodus verursachten
Temperaturanstieg im Katalysator in Bezug auf die Aktivität des Katalysators. Ist
der durch die exotherme Oxidationsreaktionen bedingte Temperaturanstieg
zu niedrig, so wird der Betreiber des entsprechenden Fahrzeugs mittels
einer Anzeige auf eine mangelnde Funktion des Katalysators hingewiesen.
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Eine
Luftzufuhr ins Abgas mittels einer Luftpumpe ist jedoch aufwändig und
die zugeführte
Luft nimmt Einfluss auf die Temperaturerhöhung im Katalysator. Daher
weist die so durchgeführte
Katalysatordiagnose nicht immer die gewünschte Zuverlässigkeit
auf.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, welches eine
zuverlässigere
Diagnose eines Abgaskatalysators erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird der
Verbrennungsmotor im Diagnosebetriebsmodus mit einem periodisch
schwingenden Motor-Lambda betrieben, wobei Amplitude und Frequenz
der Motor-Lambda-Schwingung
derart eingestellt werden, dass sich bei einem ungealterten Abgaskatalysator
eine Temperaturänderung
des Abgaskatalysators gegenüber
dem normalen Betriebsmodus ergibt. Dabei wird unter dem Motor-Lambda
wie üblich
das Verhältnis
von dem Motor zugeführter
Luftmenge zu dem Motor zugeführter
Kraftstoffmenge (Luft-Kraftstoffverhältnis) verstanden. Bei stöchiometrischen
Verhältnissen
ergibt sich ein Motor-Lambda-Wert von Eins. Ein Motor-Lambda-Wert
von größer als
Eins entspricht einer mageren Luft-Kraftstoffmischung mit einem
Luftüberschuss,
während
ein Motor-Lambda-Wert von kleiner als Eins einer fetten Luft-Kraftstoffmischung
mit einem Kraftstoffüberschuss
entspricht. Ohne eine Quelle oder Senke für reduzierende oder oxidierende Abgasbestandteile
entspricht der Lambdawert des Abgases (Abgas-Lambda) dem Wert des
Motor-Lambda. In diesem Fall weist bei einem Motor-Lambda-Wert von größer als
Eins das Abgas eine oxidierende Zusammensetzung mit einem mehr oder weniger
großen
Anteil an Restsauerstoff auf. Bei einem Motor-Lambda-Wert von kleiner als
Eins weist das Abgas eine reduzierende Zusammensetzung mit einem
mehr oder weniger großen
Anteil an unverbrannten reduzierenden Bestandteilen auf.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist insbesondere zur Diagnose eines Abgaskatalysators mit Sauerstoffspeicherfähigkeit
geeignet. Der Abgaskatalysator weist vorzugsweise einen Trägerkörper mit einer
Vielzahl von Strömungskanälen für das Abgas auf,
die mit einer katalytischen Beschichtung mit Sauerstoffspeicherfähigkeit
versehen sind. Dies ermöglicht
insbesondere eine Katalysierung von Redoxreaktionen. Wird dem Katalysator
Abgas mit Sauerstoffüberschuss
zugeführt,
so kann Sauerstoff von der Beschichtung aufgenommen und eingespeichert werden.
Der aufgenommene Sauerstoff steht für eine Oxidation von reduzierenden
Abgasbestandteilen zur Verfügung,
so dass diese gegebenenfalls aus dem Abgas entfernt und unschädlich gemacht
werden können.
Dabei werden entsprechende Wärmemengen
infolge der exothermen Oxidationsreaktionen frei, welche eine Temperaturerhöhung des
Abgaskatalysators zur Folge haben. Die Menge des im Katalysator
eingespeicherten Sauerstoffs bestimmt, in welchem Ausmaß die Oxidationsreaktionen
ablaufen können
und damit das Ausmaß der
Temperaturerhöhung.
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Insbesondere
infolge einer Beanspruchung durch erhöhte Temperaturen kann sich
eine Alterung des Abgaskatalysators mit einer Verminderung seiner
Sauerstoffspeicherfähigkeit
ergeben. Es können jedoch
auch andere alterungsbedingte Veränderungen wie beispielsweise
ein Korngrößenwachstum von
katalytisch wirksamen Edelmetallkristalliten oder Sinterungseffekte
eintreten. Die Funktion des Abgaskatalysators wird dadurch beeinträchtigt,
was durch das erfindungsgemäße Verfahren
festgestellt werden kann.
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Wenn
also der Verbrennungsmotor im Diagnosebetriebsmodus mit einem periodisch
schwingenden Motor-Lambda derart betrieben wird, dass sich bei einem
ungealterten Abgaskatalysator eine Temperaturänderung des Abgaskatalysators
gegenüber dem
normalen Betriebsmodus ergibt, so ergibt sich bei einem gealterten
Abgaskatalysator je nach Ausmaß einer
Katalysatoralterung und je nach Ausführung der Motor-Lambda-Schwingung
eine demgegenüber
abweichende Temperaturänderung.
Durch eine Bewertung einer durch den Betriebsmoduswechsel verursachten Änderung
eines eine Temperatur des Abgaskatalysators charakterisierenden Temperaturwerts
kann daher der Alterungszustand des Abgaskatalysators ermittelt
und eine Diagnose des Abgaskatalysators durchgeführt werden. Die Bewertung der
Temperaturänderung
erfolgt zweckmäßigerweise
durch einen Vergleich von Temperaturwerten vor und nach dem Wechsel
vom normalen Betriebsmodus in den Diagnosebetriebsmodus.
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Zweckmäßig ist
es dabei, mittels wenigstens eines Temperaturfühlers eine Temperatur im Abgassystem
zu erfassen, welche mit der Temperatur des zu diagnostizierenden
Katalysators korreliert. Vorzugsweise werden ein oder mehrere Temperaturfühler im
Katalysator und/oder ausgangsseitig des Katalysators vorgesehen.
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Was
die Art der Motor-Lambda-Schwingung betrifft, so ist es lediglich
erforderlich, abwechselnd einen Lambdawert von größer und
kleiner als Eins einzustellen, um die Voraussetzungen für einen
Ablauf der genannten Oxidationsreaktionen zu schaffen. Es kann eine
sowohl bezüglich
der Motor-Lambda-Werte als auch hinsichtlich der Zeitanteile unsymmetrische
Schwingung eingestellt werden. Bevorzugt sind jedoch diesbezüglich symmetrische
Bedingungen. Die Motor-Lambda-Schwingung kann ansonsten prinzipiell
beliebig gestaltet werden. Geeignet sind sinusförmige oder rampenförmige Schwingungen.
Besonders bevorzugt ist jedoch eine Rechteckschwingung.
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In
Ausgestaltung des Verfahrens werden im Diagnosebetriebsmodus eine
im wesentlichen konstante Amplitude und/oder Frequenz der Motor-Lambda-Schwingung
eingestellt. Dadurch ergeben sich im Diagnosebetriebsmodus rasch
stabile thermische Verhältnisse,
was die Bewertung der Temperaturänderung
verbessert. Vorzugsweise werden geeignete, vorab ermittelte Werte
für Amplitude und
Frequenz der Motor-Lambda-Schwingung in einem Steuergerät abgelegt
und beim Übergang
vom normalen Betriebsmodus in den Diagnosebetriebsmodus eingestellt.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird im Diagnosebetriebsmodus
eine um einen Mittelwert von Eins schwingende Motor-Lambda-Schwingung
eingestellt. Dem zu diagnostizierenden Abgaskatalysator werden somit
abwechselnd „Abgaspakete" mit oxidierender
und reduzierender Zusammensetzung zugeführt. Je nach Ausprägung der
Sauerstoffspeicherfunktion wird durch Zufuhr eines jeweiligen sauerstoffhaltigen,
oxidierend wirkenden Abgaspakets im Abgas enthaltener Sauerstoff
in mehr oder weniger großem
Ausmaß in
das Beschichtungsmaterial eingespeichert. Der eingespeicherte Sauerstoff
reagiert mit den im nachfolgenden, reduzierend wirkenden Abgaspaket
enthaltenen Reduktionsmitteln unter Freisetzung von Reaktionswärme, welche
zumindest teilweise auf den Katalysator übertragen wird und dessen Temperatur
beeinflusst. Durch eine um den Mittelwert von λ = 1,0 schwingende Motor-Lambda-Schwingung
tritt dieser Effekt besonders ausgeprägt in Erscheinung. Zudem kann
zumindest bei einem ungealterten Katalysator auch im Diagnosebetriebsmodus
eine sehr gute Abgasreinigung erzielt werden, da bei einer im Mittel
um λ = 1,0 schwingenden
Motor-Lambda-Schwingung sowohl reduzierende als auch oxidierende
schädliche
Bestandteile aus dem Abgas entfernt werden können. Da das Ausmaß der auf
den Katalysator übertragenen
Wärmemenge
direkt mit dessen Sauerstoffspeicherfähigkeit korreliert, ist durch
Auswertung der infolge der Motor-Lambda-Schwingung im Diagnosebetrieb
bewirkten Temperaturänderung
im Katalysator eine zumindest näherungsweise
Ermittlung der Größe des wirksamen
Sauerstoffspeichers und damit auch dessen alterungsbedingte Abnahme
ermöglicht.
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Je
nach den zeitlich vor dem Diagnosebetriebsmodus im normalen Betriebsmodus
eingestellten Bedingungen erfährt
der Abgaskatalysator eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturverminderung.
Wird beispielsweise im normalen Betriebsmodus ebenfalls eine Motor-Lambda-Schwingung durchgeführt, so
vermindert sich der Wärmeeintrag
in den Katalysator im Diagnosebetrieb, wenn dabei eine kleinere
Amplitude der Motor-Lambda-Schwingung eingestellt wird. In einem
solchen Fall sinkt daher die Temperatur des Katalysators nach einem Übergang
vom normalen Betriebsmodus in den Diagnosebetriebsmodus. Die Temperaturabnahme
kann auch in diesem Fall im Hinblick auf eine Ermittlung einer Katalysatoralterung
ausgewertet werden. Es ist jedoch bevorzugt, wenn in weiterer Ausgestaltung des
Verfahrens der Verbrennungsmotor im normalen Betriebsmodus mit einem
periodisch schwingenden Motor-Lambda betrieben wird und die Amplitude
der Motor-Lambda-Schwingung im Diagnosebetriebsmodus größer als
im normalen Betriebsmodus eingestellt wird. In diesem Fall ergibt
sich eine Temperaturerhöhung
des Katalysators nach einem Übergang vom
normalen Betriebsmodus in den Diagnosebetriebsmodus, welche umso
größer ausfällt, je
weniger der Katalysator gealtert ist. Somit kann durch eine Bewertung
der ermittelten Temperaturerhöhung
der Alterungszustand des Katalysators ermittelt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird im normalen Betriebsmodus
eine um einen Mittelwert von Eins schwingende Motor-Lambda-Schwingung
eingestellt. Der Abgaskatalysator wird somit als Dreiwege-Katalysator
betrieben, was eine besonders effektive Abgasreinigung ermöglicht. Vorteilhaft
ist hierbei eine vergleichsweise kleine Schwingungsamplitude von
etwa +/– 0,3
% bis +/– 3 %.
Besonders bevorzugt ist eine Einstellung einer Schwingungsamplitude
von etwa +/– 1,5
%, d.h. einer zwischen λ =
0,985 und λ =
1,015 schwingenden Motor-Lambda-Schwingung.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird im Diagnosebetriebsmodus
eine gegenüber dem
normalen Betriebsmodus veränderte
Frequenz der Motor-Lambda-Schwingung eingestellt. Vorzugsweise wird
im Diagnosebetriebsmodus eine im Vergleich zum normalen Betriebsmodus
erhöhte
Frequenz der Motor-Lambda-Schwingung
eingestellt. Dadurch erfolgen die entsprechenden Wärmefreisetzungen
in rascherer Folge, wodurch eine vergleichmäßigende Wirkung erzielt wird.
Es kann jedoch auch eine Verminderung der Frequenz vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist eine Frequenz von etwa 0,5 Hz bis 5 Hz im Diagnosebetriebsmodus.
Besonders bevorzugt ist eine Einstellung einer Motor-Lambda-Schwingung
mit etwa 2 Hz im Diagnosebetriebsmodus und von etwa 1 Hz im normalen
Betriebsmodus.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Temperaturwert im
hinteren Bereich des Abgaskatalysators und/oder ausgangsseitig des
Abgaskatalysators ermittelt. Dies ermöglicht eine besonders genaue
Ermittlung einer durch einen Wechsel vom normalen Betriebsmodus
in den Diagnosebetriebsmodus verursachten Temperaturänderung
des Abgaskatalysators. Besonders einfach ist es, einen Temperaturfühler mit
geringem Abstand ausgangsseitig des Abgaskatalysators anzuordnen.
Für eine Steigerung
der Genauigkeit ist es vorteilhaft, wenn alternativ oder zusätzlich ein
Temperaturfühler
im Katalysator angeordnet ist, vorzugsweise in direktem Kontakt
mit der Beschichtung.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Signal erzeugt, das
auf einen unzulässigen Alterungszustand
des Abgaskatalysators hinweist, wenn die durch den Betriebsmoduswechsel
verursachte Änderung
des Temperaturwerts einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.
Zweckmäßig ist
es in diesem Zusammenhang, eine Mehrzahl von Grenzwerten, beispielsweise
in Abhängigkeit
von der Katalysatortemperatur und/oder von Amplitude und Frequenz
der Lambdaschwingung im Diagnosebetriebsmodus und/oder im normalen
Betriebsmodus vorzuhalten. Die entsprechenden Grenzwerte können jedoch
auch in Form einer formelmäßigen Abhängigkeit
verfügbar
gemacht werden. Die Grenzwerte bzw. deren formelmäßige Abhängigkeiten
werden zweckmäßigerweise
vorab ermittelt, beispielsweise durch experimentelle Vermessung
eines grenzwertig gealterten Abgaskatalysators unter praxisrelevanten
Bedingungen.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist ein Wechsel vom normalen
Betriebsmodus zum Diagnosebetriebsmodus an das Vorliegen bestimmter Freigabebedingungen
geknüpft,
wobei die Freigabebedingungen das Vorliegen einer in einen vorgegebenen
Temperaturbereich fallenden Größe für den ermittelten
Temperaturwert und/oder das Vorliegen eines wenigstens annähernd stationären Motorbetriebszustands
umfassen. Durch diese Randbedingungen wird eine verbesserte Zuverlässigkeit
der Katalysatordiagnose erreicht, da ein Umschalten vom normalen
Betriebsmodus zum Diagnosebetriebsmodus lediglich dann ermöglicht wird,
wenn für
eine Auswertung der zu erwartenden Temperaturänderung günstige Bedingungen vorliegen.
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Was
die Zeitpunkte für
eine Katalysatordiagnose betrifft, so kann diese turnusmäßig, beispielsweise
nach jedem Start des Verbrennungsmotors oder nach Fahrstreckenintervallen
vorgegebener Länge
oder jeweils nach dem Überschreiten
eines vorgegebenen kritischen Grenzwerts für die Katalysatortemperatur
vorgesehen sein.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Alterungszustand
des hinteren Katalysatorteils eines geteilten Abgaskatalysators
mit einem vorderen und einen in Abgasströmungsrichtung mit geringem
Abstand dahinter angeordneten größeren hinteren
Teil bewertet. Vorzugsweise sind dabei die beiden Katalysatorteile
in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet. Durch die Zweiteilung des Abgaskatalysators ist es auf
einfache Weise möglich,
den besonderen Beanspruchungen ausgesetzten vorderen Teil andersartig
als den hinteren Teil auszuführen und/oder
separat zu überwachen.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn in weiterer Ausgestaltung
des Verfahrens eingangsseitig des Abgaskatalysators bzw. dessen
vorderen Teils eine erste Lambdasonde und zwischen dem vorderen
und dem hinteren Teil eine zweite Lambdasonde angeordnet ist und
die Lambdasonden jeweils einen Abgas-Lambdawert erfassen, wobei
durch einen Vergleich der von der ersten Lambdasonde und von der
zweiten Lambdasonde erfassten Abgas-Lambdawerte eine Sauerstoffspeicherfähigkeit
für den
vorderen Teil des Abgaskatalysators ermittelt wird. Dies ermöglicht eine
besonders zuverlässige
Katalysatordiagnose. Dabei ist es vorteilhaft, den Verbrennungsmotor
mit periodisch schwingendem Motor-Lambda zu betreiben und die von
den Lambdasonden erfassten Lambdawerte bezüglich einer Phasenverschiebung
und/oder Amplitudendämpfung
der Abgas-Lambdawerte auszuwerten.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei Unterschreiten eines
vorgebbaren Mindestwerts für
die ermittelte Sauerstoffspeicherfähigkeit ein Signal erzeugt,
das auf einen unzulässigen
Alterungszustand des Abgaskatalysators hinweist. Da insbesondere
die Leistungsfähigkeit
des vorderen Katalysatorteils bei niedrigen Abgastemperaturen von
Bedeutung ist, kann durch die separate Überwachung des vorderen Katalysatorteils
mittels der Lambdasonden eine unzulässige Abnahme der Reinigungswirkung
des Abgaskatalysators insbesondere bei niedrigen Abgastemperaturen
rechtzeitig erkannt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Plausibilitätsprüfung der
durch Bewerten der durch den Betriebsmoduswechsels verursachten Änderung
des Temperaturwerts und der durch Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit
gegebenenfalls erzeugten Signale für einen unzulässigen Alterungszustand
des Abgaskatalysators vorgesehen. Dabei wird das Signal für einen
unzulässig
gealterten Abgaskatalysator nur dann gültig geschaltet, wenn beide
Signale auf einen unzulässigen
Alterungszustand des Abgaskatalysators hinweisen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des
die Temperatur des Abgaskatalysators charakterisierenden Temperaturwerts durch
Auswertung eines Signals eines in den Abgaskatalysator eingebrachten
Temperaturfühlers und/oder
durch Auswertung eines Widerstandswerts einer Nernst-Zelle oder
eines Heizelements einer im Bereich des Abgaskatalysators in der
Abgasreinigungsanlage angeordneten Lambdasonde erfolgt. Besonders
kostengünstig
ist es, die meist ohnehin vorgesehene Lambdasonde als Temperaturfühler einzusetzen,
indem zur Temperaturermittlung der temperaturabhängige Widerstandswert der Nernst-Zelle
der Lambdasonde oder des Lambdasondenheizelements ausgewertet wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden
nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und
nachfolgend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination,
sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Verbrennungsmotor mit Abgasreinigungsanlage zur Verifizierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
in schematischer Darstellung,
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2 ein
Messwertdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3a einen
schematisch dargestellten Abbau einer Lambdaschwingung in einem
Abgaskatalysator und
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3b bis 3d sich
ergebende Temperaturverhältnisse
bei Beaufschlagung unterschiedlich gealterter Abgaskatalysatoren
mit einer Lambdaschwingung gemäß 3a.
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In 1 ist
lediglich schematisch ein Verbrennungsmotor 1 mit zwei
Zylinderbänken 1a, 1b und
zwei daran angeschlossenen Abgassträngen 2, 2' dargestellt.
Die Zylinderbänke 1a, 1b sowie
die Abgasstränge 2, 2' sind gleichartig
mit sich einander entsprechenden Komponenten ausgeführt, wobei
die jeweiligen Komponenten des zweiten Abgasstrangs 2' zur Unterscheidung
durch ein jeweils gestrichenes Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Die nachfolgenden Erläuterungen
beschränken
sich überwiegend
auf den ersten Abgasstrang 2, sind jedoch in gleicher Weise
auf den zweiten Abgasstrang 2' übertragbar.
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Im
ersten Abgasstrang 2 ist motornah ein Abgaskatalysator 3 angeordnet,
der in der Art eines Dreiwege-Katalysators mit Sauerstoffspeicherfähigkeit
ausgeführt
ist. Zur Erzielung der Sauerstoffspeicherfähigkeit ist der Abgaskatalysator 3 mit
einer Beschichtung versehen, welche oxidische Komponenten enthält, die
in Verbindung mit einem Wertigkeitswechsel Sauerstoff aufnehmen
können.
Hierfür
sind vorzugsweise Oxide der Seltenen Erden, insbesondere Oxide oder
Mischoxide der Elemente Praseodym und Cer vorgesehen. Der Abgaskatalysator 3 weist
zwei separate Teile 4, 5 auf, die mit geringem Abstand
voneinander in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind. Der vordere
Katalysatorteil 4 ist kleiner mit kürzerer Länge ausgeführt als der hintere Katalysatorteil 5 und
stellt die Frontzone des Katalysators 3 dar. Eingangsseitig
des vorderen Katalysatorteils 4 sind ein erster Temperaturfühler 6 sowie eine
erste Lambdasonde 10 angeordnet, mit welchen die Temperatur
bzw. der Lambdawert des in den Katalysator 3 eintretenden
Abgases ermittelt werden können.
Die erste Lambdasonde 10 dient dabei in an sich bekannter
weise als Regelsonde zur Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses
(Motor-Lambda) der dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Luft-Kraftstoffmischung.
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Ein
zweiter und ein dritter Temperaturfühler 7 und 8 sind
in den ersten Katalysatorteil 4 bzw. in den zweiten Katalysatorteil 5 eingebaut
und ermöglichen die
Erfassung der Temperatur in den jeweiligen Katalysatorteilen 4, 5.
In dem Zwischenraum zwischen den Katalysatorteilen 4, 5 ist
eine zweite Lambdasonde 9 angeordnet, welche einerseits
ebenfalls der Einstellung des Motor-Lambdas, andererseits als Diagnosesonde
für den
ersten Katalysatorteil 4 dient.
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Die
Temperaturfühler 6, 7, 8 sowie
die Lambdasonden sind in nicht näher
dargestellter weise mit einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinheit verbunden,
welche vorzugsweise als Teil eines Motorsteuergeräts ausgeführt ist.
Auf diese weise können
die entsprechenden Signale ausgewertet und der Betrieb des Verbrennungsmotors
entsprechend gesteuert werden.
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Auf
Grund der zweiflutigen Ausführung
ist der in 1 dargestellte Aufbau besonders
gut zur Verifizierung des erfindungsgemäßen Katalysatordiagnoseverfahrens
geeignet, da die Eigenschaften der in den Abgassträngen 2, 2' angeordneten
Abgaskatalysatoren 3, 3' direkt miteinander verglichen
werden können.
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Im
normalen Betriebsmodus wird der Verbrennungsmotor 1 mit
einem um einen Mittelwert von Eins schwingenden Motor-Lambda betrieben,
wobei der Mittelwert mit Hilfe der zweiten Lambdasonde 9 als
Führungssonde
eingestellt wird, während
mit Hilfe der ersten Lambdasonde 10 u.a. die Lambdaschwingung
vorgegeben wird. Dabei werden bevorzugt Lambdasonden mit stetiger
Kennlinie eingesetzt. Diese Art von Lambdasonden sind zur Einstellung
einer definierten Lambdaschwingung besonders gut geeignet. Die Lambdawerte
des Abgases (Abgas-Lambda) eintrittseitig des im ersten Abgasstrang 2 als
erster Katalysator angeordneten Abgaskatalysators 3 entsprechen
dabei denen des Motor-Lambdas. Vorzugsweise wird möglichst
genau um den Mittelwert von Eins schwingender Motor-Lambda-Wert eingestellt,
da dann die Reinigungswirkung des Dreiwege-Katalysators 3 optimal
ist. Die Amplitude der Motor-Lambda-Schwingung wird vorzugsweise
vergleichsweise klein eingestellt. Typischerweise schwingen die
Motor-Lambda-Werte symmetrisch etwa zwischen λ = 0,985 und λ = 1,015
mit einer Frequenz von etwa 1 Hz. Für den normalen Betriebsmodus
können
jedoch auch andere Werte für
die Motor-Lambda-Schwingung eingestellt werden. Insbesondere kann
die Amplitude auch kleinere Werte annehmen. Im Grenzfall ist ein
nahezu konstanter Wert von λ ≈ 1,00 möglich. Ein
fremdgezündeter
Verbrennungsmotor wird dabei vorzugsweise mit einer homogenen Luft-Kraftstoffmischung
in den Brennräumen
betrieben, wobei die entsprechende Kraftstoffmenge vorzugsweise
durch jeweils eine einzelne Kraftstoffeinspritzung je Arbeitszyklus
den Brennräumen
zugeführt
wird.
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Die
Eigenschaft der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC = oxygen storage
capacity) des Abgaskatalysators 3 führt dazu, dass die Lambdaschwingung über die
Länge des
Abgaskatalysators 3 gedämpft bzw.
abgebaut wird. Bei einem ungealterten Katalysator ist je nach Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit
auch bei etwas stärker
ausgeprägter
Amplitude ausgangsseitig die Schwingung mehr oder weniger stark
abgebaut oder gar nicht mehr erkennbar. Eine beispielsweise durch
thermische Beanspruchung verursachte Katalysatoralterung äußert sich
hauptsächlich
in einer Verschlechterung des Umsatzvermögens, einer Erhöhung der
Anspringtemperatur sowie in einer Verminderung der Sauerstoffspeicherfähigkeit,
wobei die genannten Phänomene
meist in Verbindung miteinander auftreten.
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Im
vorliegenden Fall ist vorgesehen, eine Diagnose speziell des vorderen
Katalysatorteils 4 durch einen Vergleich der Signale der
vor und hinter diesem Katalysatorteil 4 angeordneten Lambdasonden 10, 9 durchzuführen. Hierzu
wird bei mit schwingendem Motor-Lambda betriebenem Verbrennungsmotor 1 vorzugsweise
die Amplitude des Signals der zweiten Lambdasonde 9 mit
der Amplitude des Signals der ersten Lambdasonde 10 verglichen.
Zusätzlich
oder alternativ kann eine Auswertung hinsichtlich einer auftretenden
Phasenverschiebung vorgesehen sein. wird festgestellt, dass eine
Dämpfung
der Amplitude der Lambdaschwingung und/oder die Phasenverschiebung über den
ersten Katalysatorteil 4 geringer als ein jeweils vorgebbares
Maß sind,
so wird dies auf eine über mäßige Abnahme
der Sauerstoffspeicherfähigkeit
des vorderen Katalysatorteils 4 zurückgeführt. In einem solchen Fall
wird daher eine unzulässig
große
Alterung des Abgaskatalysators 3 bzw. des vorderen Katalysatorteils 4 diagnostiziert und
ein entsprechendes Signal ausgegeben. Besonders vorteilhaft ist
es, die Signale der Lambdasonden 9, 10 einer Berechnungsroutine
zuzuführen,
in welcher unter Berücksichtigung
wesentlicher Einflussgrößen wie
z.B. Abgastemperatur, Katalysatortemperatur, Abgasmassenstrom, Frequenz
und/oder Amplitude der Motor-Lambda-Schwingung und gegebenenfalls
weiterer Einflussgrößen ein
OSC-Wert in Form einer im vorderen Teil einspeicherbaren Sauerstoffmenge
ermittelt wird. Durch Vergleich mit einem vorgegeben Grenzwert kann
sodann festgestellt werden, ob eine kritische Alterungsgrenze erreicht
ist. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht es in vorteilhafter
Weise, eine meist zunächst
im Eingangsbereich des Abgaskatalysators eintretende Katalysatoralterung
festzustellen. Infolge der motornahen Einbaulage ist der Eingangsbereich
des Abgaskatalysators 3 besonderen thermischen Beanspruchungen
ausgesetzt und daher besonders alterungsgefährdet. Andererseits ist die
Funktionsfähigkeit
dieses Katalysatorbereichs für
eine Umsetzung von Kohlenwasserstoffen bei niedrigen Temperaturen
besonders wichtig.
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Die
Vergleiche der Lambdasonden-Signale können dabei während des
normalen Motorbetriebs, gegebenenfalls in bestimmten vorgegebenen
Betriebsbereichen durchgeführt
werden. Insbesondere bei einer Motor-Lambda-Schwingung mit vergleichsweise
kleiner Amplitude kann jedoch auch ein spezieller Diagnosebetriebsmodus
vorgesehen sein, bei welchem der Verbrennungsmotor 1 mit
einer gegenüber
dem normalen Betriebsmodus erhöhten
Amplitude der Motor-Lambda-Schwingung betrieben wird.
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Eine
auf die beschriebene Weise durchgeführte Katalysatordiagnose ermöglicht keine
Aussage über
den Alterungszustand des hinteren Katalysatorteils 5. Um
die Genauigkeit der Diagnose des Abgaskatalysators in dieser Hinsicht
zu verbessern, kann eine weitere Lambdasonde ausgangsseitig des hinteren
Katalysatorteils 5 vorgesehen werden. Eine Diagnose des
hinteren Katalysatorteils 5 erfolgt dann wie beschrieben
durch einen Vergleich der Signale dieser Sonde mit denen der ersten
Lambdasonde 10 und/oder der zweiten Lambdasonde 9.
Erfindungsgemäß ist für eine Diagnose
speziell des hinteren Katalysatorteils 5 jedoch eine Erfassung
und Auswertung der durch eine Motor-Lambda-Schwingung bedingten
Wärmefreisetzung
im Abgaskatalysator 3 vorgesehen. Die mit jeder Lambda-Halbschwingung
mit einem Lambdawert von λ < 1,0 in den Katalysator
eingetragenen reduzierenden Abgasbestandteile reagieren im Abgaskatalysator 3 mit
dem in dessen Beschichtung gegebenenfalls eingespeicherten Sauerstoff,
wobei dieser mit jeder Lambda-Halbschwingung mit einem Lambdawert
von λ < 1,0 für eine Einspeicherung
zur Verfügung
gestellt wird. Eine Veränderung
der im normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 1 eingestellten
Motor-Lambdaverhältnisse
hat eine Veränderung
des Katalysator-Wärmehaushalts
zur Folge, welche sich in einer Temperaturveränderung äußert. Diese fällt im Allgemeinen
umso größer aus,
je größer die
Sauerstoffspeicherfähigkeit ist, über welche
der Abgaskatalysator 3 verfügt. Erfindungsgemäß wird die
durch eine Veränderung
der Motor-Lambdaverhältnisse
bewirkte Temperaturänderung
ermittelt und für
eine Diagnose des Abgaskatalysators 3 und insbesondere
von dessen hinteren Katalysatorteil 5 entsprechend ausgewertet,
wie nachfolgend näher
erläutert
wird.
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Ohne
Einschränkung
der Allgemeinheit wird davon ausgegangen, dass der Verbrennungsmotor im
normalen Betriebsmodus mit einer mit vergleichsweise kleiner Amplitude
um den Mittelwert von λ =
1,0 schwingenden Motor-Lambaschwingung betrieben wird. Erfindungsgemäß wird bei
Vorliegen vorbestimmter Freigabebedingungen vom normalen Betriebsmodus
in einen Diagnosebetriebsmodus umgeschaltet, in welchem der Verbrennungsmotor 1 mit
einer Motor-Lambda-Schwingung mit einer demgegenüber vergrößerten Amplitude betrieben
wird. Die Frequenz der Motor-Lambda-Schwingung kann dabei ebenfalls
verändert
werden. Bei einem ungealterten oder lediglich geringfügig gealterten
Abgaskatalysator führt
dies infolge von verstärkt
ablaufenden Redoxreaktionen zu einer Temperaturerhöhung, welche mit
den Temperaturfühlern 7, 8 erfasst
und anschließend
ausgewertet wird. Dabei wird vorzugsweise die sich ergebende Erhöhung des
mit ein und demselben Temperaturfühler erfassten Temperaturwerts
ausgewertet. Es kann jedoch zusätzlich
oder alternativ die sich im Vergleich zu einem mit einem andern
Temperaturfühler
ermittelten Temperaturwert ergebende Veränderung ausgewertet werden.
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Nachfolgend
werden die sich ergebenden Verhältnisse
anhand des Diagramms der 2 und unter Bezug auf den in 1 dargestellten
Aufbau veranschaulicht. Im Diagramm repräsentieren die Spuren 12 bis 16 verschiedene
Temperaturverläufe, während die
Spur 11 den vom Lambdasensor 9 erfassten Lambdaverlauf
wiedergibt. Dabei repräsentiert
die durchgezogene Spur 12 die mittels des dritten Temperaturfühler 8 im
Abgaskatalysator 3 des ersten Abgasstrangs 2 ermittelte
Temperatur, während
die strichpunktiert dargestellte Spur 13 eine mittels des
ersten Temperaturfühlers 6 vor
dem Abgaskatalysator 3 ermittelte Temperatur repräsentiert.
Die Spuren 14 und 15 repräsentieren die mittels der korrespondierenden
Temperaturfühler 8' und 6' im zweiten
Abgasstrang 2' ermittelten
Temperaturen.
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Der
Katalysator 3 des ersten Abgasstrangs 2 weist
in dem hier dargestellten Beispiel einen Alterungszustand derart
auf, dass ein vorgebbares Mindestumsetzungsvermögen von Schadstoffen noch gewährleistet
ist und somit ein kritischer Grenzalterungszustand noch nicht erreicht
ist. Im Unterschied hierzu ist im zweiten Abgasstrang 2' ein Abgaskatalysator 3' verbaut, der
diesen Ansprüchen
nicht mehr genügt.
Bei einer Diagnose der Abgaskatalysatoren 3, 3' muss daher
gefordert werden, dass der Abgaskatalysator 3' als fehlerhaft
erkannt wird, und sich das Diagnoseergebnis für den unkritisch gealterten
Abgaskatalysator 3 signifikant von dem für den stärker gealterten
Abgaskatalysator 3' unterscheidet.
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Bei
der hier veranschaulichten Umsetzung des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens
wurde nun zum Zeitpunkt t1 der Motorbetrieb von einem normalen Betriebsmodus
mit einer Motor-Lambda-Schwingung zwischen λ = 0,985 und λ = 1,015 und
einer Frequenz von 1 Hz auf einen Diagnosebetriebsmodus mit einer
symmetrische Rechteckschwingung der Motor-Lambda-Schwingung zwischen λ = 0,90 und λ = 1,10 und einer Frequenz von 2
Hz umgestellt. Wie den Kurvenverläufen entnommen werden kann,
tritt bei dem unkritisch gealterten Abgaskatalysator 3 eine
vergleichsweise starke Temperaturerhöhung auf (Spur 12).
Im Unterschied hierzu ist die im stärker gealterten Abgaskatalysator 3' auftretende
Temperaturerhöhung
(Spur 14) deutlich geringer. Somit ist eine zuverlässige Katalysatordiagnose
durch Vergleich der infolge des Betriebsartwechsels des Verbrennungsmotors 1 im
Katalysator auftretenden Temperaturerhöhung mit einem vorgebbaren
Grenzwert ermöglicht.
Der Vergleich bzw. die Auswertung der ermittelten Temperaturerhöhung kann
nach einer vorgebbaren Zeitspanne ab dem Umschalten in den Diagnosebetriebsmodus
vorgenommen werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die
Auswertung erst dann vorgenommen wird, wenn sich der zeitliche Anstieg
der Tempe raturerhöhung
auf ein vorgebbares Maß vermindert
hat und annähernd
stationäre
Verhältnisse
vorliegen. Alternativ oder zusätzlich
kann auch die Steilheit des Temperaturanstiegs, also der zeitliche
Temperaturgradient nach dem Umschalten in den Diagnosebetriebsmodus
ausgewertet werden.
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Vorzugsweise
werden Grenzwerte für
eine Vielzahl von für
den Diagnosebetriebsmodus infrage kommenden Betriebspunkten in einem
bzw. mehreren Kennfeldern abgelegt. Dabei ist es zweckmäßig, diese
vorab zu ermitteln bzw. festzulegen. Auf diese Weise können störende Beeinflussungen
vermieden werden, die sich durch unterschiedliche Katalysatortemperaturen,
Abgasströme
und dergleichen ergeben. Die Grenzwerte können jedoch auch implizit durch
ein rechnerisches Modellierungsverfahren ermittelbar sein, in welche
diese wesentlichen Einflussgrößen berücksichtigt
werden.
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Die
erfindungsgemäße Einstellung
einer Motor-Lambda-Schwingung im Diagnosebetrieb derart, dass sich
bei einem ungealterten Katalysator eine Temperaturerhöhung ergibt,
ermöglicht
es, nicht nur das Ausmaß einer
Katalysatordeaktivierung zu ermitteln, sondern auch eine Katalysatordeaktivierung
in axialer Richtung ortsaufgelöst
zu ermitteln bzw. abzuschätzen.
Hierzu werden zweckmäßigerweise
im Diagnosebetriebsmodus Schwingungen des Motor-Lambda mit unterschiedlichen
Amplituden eingestellt und die sich ergebenden Temperaturänderungen
mit vorab ermittelten und abgespeicherten werten für die jeweilige
Amplitudeneinstellung und den jeweiligen Motorbetriebszustand verglichen.
Die unterschiedlichen Amplituden können in einer einzigen zusammenhängenden
Phase des Diagnosebetriebsmodus eingestellt werden oder in zeitlich
hintereinander eingestellten Diagnosebetriebsmodi.
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Nachfolgend
wird unter Bezug auf die 3a bis 3d eine
hierfür
besonders vorteilhafte Vorgehensweise näher erläutert. Dabei ist in 3a ein
mit der Länge
l ausgeführter
Abgaskatalysator 3 dargestellt, der sich in x-Richtung
(Abgasströmungsrichtung)
erstreckt. Erreicht den Katalysator 3 ein Abgas mit einem
beispielsweise um λ =
1,0 schwingenden Lambdawert, wie durch die Kurvenzüge 16, 17 schematisch
dargestellt, so schwächt
sich die Lambda-Schwingung im Katalysator 3 längs der
x-Richtung ab. Bei den hierfür
ursächlichen
Redoxreaktionen werden entsprechende Wärmemengen freigesetzt. Eine
dadurch verursachte Temperaturerhöhung kann mittels eines Temperaturfühlers 8,
hier an einer mit xT bezeichneten Position
angeordnet, erfasst werden. Die freigesetzten Wärmemengen und damit die zugeordneten
Temperaturerhöhungen
sind dabei abhängig
von der Größe der Lambdaschwingungsamplitude
und von der Stärke
und örtlichen Verteilung
einer gegebenenfalls vorhandenen Katalysatordeaktivierung, vereinfacht
auch als Alterungsprofil bezeichnet.
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Im
Temperatur-Orts-Diagramm der 3b sind
die sich für
einen ungealterten Katalysator 3 ergebenden Verhältnisse
dargestellt. Die Spuren T16 und T17 geben die nach einem Übergang
in den Diagnosebetriebsmodus resultierenden Temperaturverteilungen
in x-Richtung im eingeschwungenen Zustand wieder. Dabei bezieht
sich die durchgezogen dargestellte Spur T16 auf eine Lambda-Schwingung mit
vergleichsweise großer
Amplitude gemäß des in 3a durchgezogen
dargestellten Kurvenzugs 16. Entsprechend korrespondiert
die Spur T17 mit der demgegenüber
schwächer
ausgeprägten
Lambda-Schwingung 17 der 3a.
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Bei
der vergleichsweise starken Lambda-Schwingung 16 liegt
der Schwerpunkt der Wärmefreisetzung
im in x-Richtung gesehen mittleren bis hinteren Katalysatorbereich.
Demgegenüber
wird die schwächer
ausgeprägte
Lambda-Schwingung T17 bereits im vorderen Katalysatorbereich abgebaut
und der Schwerpunkt der Wärmefreisetzung
liegt ebenfalls in diesem Katalysatorbereich. Dementsprechend ergeben
sich die durch die Spuren T16, T17 dargestellten unterschiedlichen
Temperaturprofile, welche an der Stelle xT des
Temperaturfühlers 8 unterschiedliche
Temperaturerhöhungen ΔT16 und ΔT17 gemäß den in 3b entsprechend
gekennzeichneten Balken.
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Liegt
ein im Wesentlichen im vorderen Bereich deaktivierter Katalysator 3 vor,
so ergeben sich bei ansonsten gleich bleibenden Bedingungen die
in 3c dargestellten Verhältnisse. Dabei sind sich entsprechende
Größen in zur 3b analoger
Weise dargestellt. Infolge der Katalysatordeaktivierung im vorderen
Bereich ist der Schwerpunkt der Wärmefreisetzung, insbesondere
im Fall der schwächeren Lambda-Schwingung 17,
gegenüber
dem in 3b dargestellten Fall in x-Richtung nach hinten
verlagert. Die bei den jeweiligen Lambda-Schwingungen 16, 17 resultierenden
Temperaturerhöhungen ΔT16, ΔT17 weisen
entsprechend geänderte
Werte auf.
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In
analoger Weise sind in 3d die
Verhältnisse
dargestellt, die sich bei einem im Wesentlichen im hinteren Bereich
deaktivierten bzw. gealterten Katalysator 3 ergeben.
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Aus
dem geschilderten Sachverhalt ergibt sich, dass durch Vergleich
der im Diagnosebetriebsmodus bei unterschiedlichen Motor-Lambda-Schwingungsamplituden
ermittelten Temperaturerhöhungen mit
entsprechenden Bezugswerten das Ausmaß einer Katalysatordeaktivierung
bzw. das Alterungsprofil örtlich
aufgelöst
ermittelt werden kann. Die Temperaturerfassung kann hierfür an beliebiger
Stelle im Katalysatorbett erfolgen. Bevorzugt wird die Katalysatortemperatur
jedoch in der hinteren Hälfte
des Katalysators 3 ermittelt.
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Eine
weitere Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit kann durch einen Quervergleich des
auf die oben beschriebene Weise auf der Basis der Lambdasondensignale
erhaltenen Ergebnisses für
den Alterungszustand des jeweiligen vorderen Katalysatorteils 4 erzielt
werden, wobei es zweckmäßig ist,
die Ergebnisse betreffend den jeweils ermittelten Alterungszustand
auch im Sinne einer Plausibilitätsprüfung miteinander
abzugleichen.
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Werden
zwei oder mehrere Temperaturfühler zur
Ermittlung der Katalysatortemperatur eingesetzt, so kann eine weitere
Verbesserung der Katalysatordiagnose erreicht werden. Die Temperaturfühler werden
vorzugsweise axial gegeneinander versetzt ins Innere des hinteren
Katalysatorteils 5 eingesetzt. Durch getrennte Auswertung
der von ihnen erfassten Temperaturveränderungen im Zusammenhang mit einem
Wechsel der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 kann
die Alterung des Abgaskatalysators 3 ortsaufgelöst bestimmt
werden. Dabei ist es vorteilhaft, bei der Bewertung der jeweils
ermittelten Temperaturerhöhung
die Katalysatoraktivität
des jeweils stromauf liegenden Katalysatorteilvolumens zu berücksichtigen.
Hierfür
ist es wiederum zweckmäßig, ein
kalorisches Modell für
das Katalysatorverhalten einzusetzen, welches diese Effekte mit
in die Berechnungen einbezieht. Auf diese Weise kann bei der Bewertung
eines jeweiligen Katalysatorteilvolumens oder Katalysatorabschnitts
beispielsweise der hinsichtlich einer Temperaturerhöhung nicht
mehr voll wirksame Anteil von bereits stromauf umgesetzten reduzierenden
Abgasbestandteilen auf die ermittelte Temperaturerhöhung angerechnet
werden.
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Weiter
kann eine Vereinfachung der Vorrichtung zur Katalysatordiagnose
erreicht werden, wenn zur Ermittlung eines eine Temperatur des Abgaskatalysators 3 charakterisierenden
Temperaturwerts anstelle eines separaten Temperaturfühlers die zweite Lambdasonde 9 zur
Temperaturermittlung eingesetzt wird. Zu diesem Zweck kann der elektrische
Widerstand oder die Leitfähigkeit
eines vorzugsweise als sauerstoffsensitives Element in der Lambdasonde eingesetzten
Feststoffelektrolyten oder einer Nernst-Zelle erfasst und dessen
Temperaturabhängigkeit
zur Temperaturermittlung ausgenutzt werden. Alternativ kann auch
eine Erfassung eines temperaturabhängigen elektrischen Widerstands
eines Sondenheizers zwecks Temperaturermittlung erfolgen. Hierfür ist es
vorteilhaft, wenn die zweite Lambdasonde 9 im hinteren
Katalysatorteil 5 oder ausgangsgangsseitig des Abgaskatalysators 3 angeordnet
ist. Zur Temperaturermittlung wird zweckmäßigerweise eine gegebenenfalls
vorgesehene Beheizung der Lambdasonde 9 ausgeschaltet oder
in ihrer Leistung reduziert, um einen Fremdeinfluss zu verhindern oder
zumindest zu minimieren. Es kann auch vorgesehen sein, den Einfluss
einer Temperaturveränderung
des Katalysators auf die zur Erhaltung einer vorgegebenen Lambdasondentemperatur
notwendige Heizleistung auszuwerten.
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Vorzugsweise
vorzusehende Freigabebedingungen für einen Wechsel vom normalen
Betriebsmodus in den Diagnosebetriebsmodus betreffen zweckmäßigerweise
das Vorliegen möglichst
gering veränderlicher
Verhältnisse
sowohl hinsichtlich des Motorbetriebszustands, als auch der Temperaturen im
Abgaskatalysator 3 bzw. im Abgasstrang 2. Ein hierfür besonders
bevorzugter quasistätionärer Motorbetriebszustand
ist bei zumindest annähernd
zeitlich konstanter Last und Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 gegeben.
Als Kriterium für
das Vorliegen von quasistationären
Verhältnissen
kann beispielsweise das Ausmaß der
Streuungen oder Veränderungen
von Werten der betreffenden Größen herangezogen
werden. Schwankungen bzw. Veränderungen
der Motorlast und/oder des Motordrehmoments, sollten sowohl vor
einem Wechsel in den Diagnosebetriebsmodus als auch im Diagnosebetriebsmodus selbst
vorzugsweise nur wenige Prozent betragen. Als Toleranzgrenze können Änderungen
von Motorlast und/oder Motordrehmoment von etwa 5 % innerhalb eines
vorgegebenen Zeitbereichs von einigen Sekunden vorgesehen sein.
Bei größeren Veränderungen
ist vorzugsweise vorgesehen, einen Wechsel in den Diagnosebetriebsmodus
zu sperren bzw. den Diagnosebetrieb abzubrechen. Insbesondere ist
es vorteilhaft, wenn die Freigabebedingungen für das Umschalten in den Diagnosebetriebsmodus
einen zeitlich zumindest annähernd
konstanten Wert für
die auszuwertende Temperatur umfassen. Auf diese Weise kann eine
zuverlässige
Datenbasis für
die Ermittlung einer im Diagnosebetriebsmodus eintretenden Temperaturänderung
gewonnen werden. Vor einem Übergang
in den Diagnosebetriebsmodus sollte zudem sichergestellt sein, dass
die beispielsweise durch den dritten Temperaturfühler 8 erfasste Katalysatortemperatur
in einem geeigneten Bereich von vorzugsweise 250 °C bis 700 °C und besonders
bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 300 °C und 600 °C liegt.
Bei Temperaturen unterhalb dieser Bereiche besteht die Gefahr einer
zu geringen Katalysatoraktivität,
während
bei Temperaturen oberhalb der Bereiche die resultierenden Temperaturänderungen
zu gering sein können.
Weiterhin sollten vor einem Übergang
in den Diagnosebetriebsmodus annähernd
stabile Temperaturverhältnisse
vorliegen. Falls Änderungen
von mehr als etwa 5 °C
innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs von einigen Sekunden auftreten,
so ist vorzugsweise vorgesehen, den Übergang vom normalen Betriebsmodus
in den Diagnosebetriebsmodus zu sperren.
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Schließlich kann
das Ergebnis der Katalysatordiagnose außer zur Anzeige eines Katalysatordefekts
zur Anpassung der Lambdaregelung des Verbrennungsmotors 1 eingesetzt
werden. Hierfür
ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit
des ermittelten Ausmaßes
der Katalysatoralterung die Regelparameter der Lambdaregelung des
Verbrennungsmotors 1 im normalen Betriebsmodus an die Katalysatoralterung angepasst
werden. Beispielsweise können
Amplitude und/oder Frequenz der Motor-Lambda-Schwingung im normalen Betriebsmodus
mit zunehmender Katalysatoralterung verändert, vorzugsweise erhöht werden.
Es kann auch eine Veränderung
des Mittelwerts der Motor-Lambda-Schwingung
vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine infolge einer Katalysatoralterung
eingetretene Aktivitätsverminderung wenigstens
teilweise ausgeglichen werden.