Stand der TechnikState of the art
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Steuergerät nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Ein solches Verfahren und ein solches
Steuergerät
ist jeweils aus der Veröffentlichung "Ottomotor-Management,
Motronic-Systeme",
Herausgeber: Robert Bosch GmbH, 1. Ausgabe, April 2003, dort S.
58 , bekannt. Aufgrund von Forderungen des Gesetzgebers
in den USA und in der EU müssen
abgasrelevante Komponenten von Kraftfahrzeugen im Betrieb des Kraftfahrzeugs überwacht
werden. Zu den abgasrelevanten Komponenten zählen insbesondere auch Katalysatoren,
die unter anderem auch im Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe (HC)
mit Sauerstoff zu Wasser und Kohlendioxid konvertieren. Dabei geht
man von einer Korrelation zwischen der HC-Konvertierungsfähigkeit
und einer Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators aus. Die
Sauerstoffspeicherkapazität
ist durch Auswerten von Signalen sauerstoffempfindlicher Abgassensoren
und Signalen anderer Sensoren, aus denen sich ein Abgasmassenstrom
bestimmen lässt,
im Betrieb des Kraftfahrzeugs bestimmbar.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a control device according to the preamble of claim 8. Such a method and such a control device is in each case from the publication "Otto Motor Management, Motronic Systems", Publisher: Robert Bosch GmbH, 1st edition, April 2003, there p. 58 , known. Due to legislative demands in the US and in the EU, exhaust-related components of motor vehicles have to be monitored during operation of the motor vehicle. The exhaust-gas-relevant components also include, in particular, catalysts which, inter alia, also convert hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas with oxygen to water and carbon dioxide. It is based on a correlation between the HC conversion ability and an oxygen storage capacity of the catalyst. The oxygen storage capacity can be determined by evaluating signals of oxygen-sensitive exhaust gas sensors and signals of other sensors from which an exhaust gas mass flow can be determined during operation of the motor vehicle.
Das
bekannte Verfahren basiert auf der direkten Messung der Sauerstoff-Aufnahme
oder Sauerstoffspeicherung beim Übergang
von fettem zu magerem Gemisch. Vor dem Katalysator ist eine stetige Breitband-Lambda-Sonde
eingebaut, die den Sauerstoffgehalt im Abgas misst. Hinter dem Katalysator befindet
sich eine zweite Lambda-Sonde, die den Zustand des Sauerstoffspeichers
detektiert. Beide Sondentypen sind dem Fachmann bekannt und werden zum
Beispiel im Kraftfahrtechnischen Taschenbuch, Verlag Friedrich
Vieweg & Sohn,
Verlagsgesellschaft m.b.H., Braunschweig/Wiesbaden, 1999, ISBN 3-528-03876-4,
dort S. 522 –524 zusammen
mit einer Lambda-Regelung erläutert.The known method is based on the direct measurement of oxygen uptake or oxygen storage in the transition from rich to lean mixture. In front of the catalyst, a continuous broadband lambda probe is installed, which measures the oxygen content in the exhaust gas. Behind the catalyst is a second lambda probe, which detects the state of the oxygen storage. Both types of probes are known in the art and are, for example, in the Automotive Handbook, Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig / Wiesbaden, 1999, ISBN 3-528-03876-4, there S. 522 -524 explained together with a lambda control.
In
einem ersten Schritt des bekannten Verfahrens wird der Sauerstoffspeicher
durch eine reduzierende Abgasatmosphäre geleert, die durch einen Betrieb
des Verbrennungsmotors mit fettem Gemisch (Lambda < 1) erzeugt wird.
Durch die reduzierende Abgasatmosphäre wird Reduktionsmittel aus
unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in
den Katalysator eingebracht. Das Sondensignal der hinteren Sonde
zeigt dies durch eine Spannung an, die z.B. größer als 650 mV ist. Im nächsten Schritt
wird Sauerstoff eingebracht und die eingetragene Sauerstoffmasse
bis zum Überlauf
des Sauerstoffspeichers mit Hilfe des Luftmassenstroms und des primären Lambda-Sondensignals
berechnet. Der eingebrachte Sauerstoff stammt dabei aus einer oxidierenden
Abgasatmosphäre,
die durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors mit magerem Gemisch
(Lambda > 1) erzeugt
wird. Der Überlauf
ist durch Absinken der Sondenspannung hinter dem Katalysator auf
Werte kleiner als z.B. 200 mV gekennzeichnet. Der berechnete Integralwert
der Sauerstoffmasse gibt die aufgenommene Sauerstoffmenge, das heißt die Sauerstoffaufnahme,
an. Dieser Wert muss einen Referenzwert überschreiten, sonst wird eine
Fehlermeldung erzeugt.In
a first step of the known method is the oxygen storage
emptied by a reducing exhaust gas atmosphere caused by an operation
of the internal combustion engine with a rich mixture (lambda <1) is generated.
Reducing agent is released by the reducing exhaust gas atmosphere
unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in
introduced the catalyst. The probe signal of the rear probe
indicates this by a voltage, e.g. greater than 650 mV. In the next step
oxygen is introduced and the registered oxygen mass
until the overflow
the oxygen storage using the air mass flow and the primary lambda probe signal
calculated. The oxygen introduced comes from an oxidizing
Exhaust gas atmosphere,
by a lean burn engine operation
(Lambda> 1) generated
becomes. The overflow
is due to the probe voltage dropping behind the catalyst
Values less than e.g. 200 mV marked. The calculated integral value
the oxygen mass gives the amount of oxygen absorbed, that is, the oxygen uptake,
at. This value must exceed a reference value, otherwise a
Error message generated.
Wegen
des Einbringens der Reduktionsmittelmenge durch den Betrieb des
Verbrennungsmotors mit fettem Gemisch ist jede Messung der Sauerstoffaufnahme
mit einem Kraftstoff-Mehrverbrauch verbunden. Der Kraftstoff-Mehrverbrauch
hängt von der
Sauerstoffmenge ab, die vor dem Einbringen des Reduktionsmittels
im Katalysator gespeichert worden ist. Der Mehrverbrauch an Kraftstoff
hat darüber
hinaus eine unerwünschte
Erhöhung
der Emissionen zur Folge. Die Bedeutung der Überprüfung von Katalysatoren steigt
mit steigenden Anforderungen der Gesetzgebung. Um diese Anforderungen
auch in Zukunft zu erfüllen,
muss ein nicht mehr ausreichend funktionsfähiger Katalysator bei seiner Überprüfung sicher
erkannt werden. Gleichzeitig sollen der Kraftstoffverbrauch und
die damit verbundenen Emissionen so wenig wie möglich erhöht werden.Because of
the introduction of the amount of reducing agent by the operation of the
Combustion engine with rich mixture is any measurement of oxygen uptake
associated with a fuel consumption. The fuel consumption
depends on the
From the amount of oxygen, before the introduction of the reducing agent
has been stored in the catalyst. The extra fuel consumption
has about it
an undesirable addition
increase
emissions. The importance of checking catalysts is increasing
with increasing requirements of the legislation. To meet these requirements
to fulfill in the future,
An inadequate catalytic converter must be safe in its review
be recognized. At the same time the fuel consumption and
the associated emissions are increased as little as possible.
Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe
eines verbesserten Verfahrens und eines verbesserten Steuergerätes zur Überprüfung eines
Katalysators sowohl mit Blick auf die Zuverlässigkeit des Diagnoseergebnisses,
als auch mit Blick auf den mit der Überprüfung verbundenen Mehrverbrauch
an Kraftstoff.In front
In this background, the object of the invention in the specification
an improved method and an improved control unit for checking a
Catalyst both with regard to the reliability of the diagnostic result,
as well as with regard to the additional consumption associated with the review
to fuel.
Diese
Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.These
The object is achieved in each case with the features of the independent claims.
Es
hat sich gezeigt, dass die Zuverlässigkeit der Unterscheidung
von gerade noch ausreichend konvertierenden und gerade nicht mehr
ausreichend konvertierenden Katalysatoren mit steigender Menge an
Reduktionsmittel, das bei der Vorbereitung der Messung der Sauerstoffaufnahme
in den Katalysator eingetragen wird, ansteigt. Diesem erwünschten
Vorteil stehen jedoch die Nachteile eines erhöhten Kraftstoffmehrverbrauchs
und erhöhter
Abgasemissionen entgegen. Somit muss an dieser Stelle ein Kompromiss
zwischen ausreichend guter Diagnosefähigkeit und Verbrauchs- bzw.
Emissionsfähigkeit
getroffen werden. Eine ständige
Zunahme an Reduktionsmittel kann jedoch einen defekten Katalysator
letztendlich auch nicht mehr heilen. Hier stößt das Verfahren irgendwann
an seine Grenzen.It
has been shown that the reliability of the distinction
of just barely converting and just not anymore
sufficiently converting catalysts with increasing amount of
Reducing agent used in the preparation of the measurement of oxygen uptake
is added to the catalyst increases. This desired
Advantage, however, are the disadvantages of increased fuel consumption
and heightened
Exhaust emissions. Thus, at this point a compromise must be made
between sufficiently good diagnostic capability and consumption or
emissivity
to be hit. A constant
However, increase in reducing agent can be a defective catalyst
ultimately not heal anymore. Here comes the process at some point
to its limits.
Wenn
die Sauerstoffaufnahme des Katalysators bereits nach der Vorbereitung
mit der ersten Reduktionsmittelmenge größer als ein vorbestimmter Schwellenwert
ist, wird dies als zuverlässiges
Indiz für
einen ausreichend konvertierenden Katalysator gewertet. Die erste
Reduktionsmittelmenge wird bevorzugt vergleichsweise klein gewählt, um
den Kraftstoffmehrverbrauch zu minimieren.If the oxygen uptake of the catalyst is greater than a predetermined threshold already after the preparation with the first amount of reducing agent, this is regarded as a reliable indication of a sufficient conversion catalyst. The first amount of reducing agent is be preferably chosen comparatively small, in order to minimize the fuel consumption.
Ist
die ermittelte Sauerstoffaufnahme nach der Vorbereitung mit der
ersten Reduktionsmittelmenge dagegen kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert,
wird das Verfahren mit der zweiten, gegenüber der ersten Reduktionsmittelmenge
vergrößerten Reduktionsmittelmenge
wiederholt. Durch das Einbringen der vergrößerten Reduktionsmittelmenge
erfolgt eine vollständigere
Entleerung des Katalysators von Sauerstoff, so dass der Katalysator
anschließend
unter Umständen
mehr Sauerstoff aufnehmen kann. Erst wenn die dann ermittelte Sauerstoffaufnahme
den vorbestimmten Schwellenwert ebenfalls nicht überschreitet, wird der Katalysator
als nicht ausrechend funktionsfähig
beurteilt. Wird der vorbestimmte Schwellenwert dagegen nach Einbringen
der zweiten, vergrößerten Reduktionsmittelmenge überschritten,
wird der Katalysator als ausreichend funktionsfähig beurteilt. Die mit der
zweiten, vergrößerten Reduktionsmittelmenge
erfolgende Messung der Sauerstoffaufnahme verbessert die Unterscheidung
noch guter von gerade nicht mehr guten Katalysatoren und optimiert
damit die Zuverlässigkeit des
Diagnoseergebnisses.is
the determined oxygen uptake after the preparation with the
on the other hand, the first quantity of reducing agent is less than a predetermined threshold value,
the process with the second, compared to the first amount of reducing agent
increased amount of reducing agent
repeated. By introducing the increased amount of reducing agent
takes a more complete
Emptying the catalyst of oxygen, leaving the catalyst
subsequently
in certain circumstances
can absorb more oxygen. Only when the then determined oxygen uptake
also does not exceed the predetermined threshold, becomes the catalyst
as not working properly
assessed. On the other hand, if the predetermined threshold value is applied after insertion
exceeded the second, increased amount of reducing agent,
the catalyst is judged to be sufficiently functional. The with the
second, increased amount of reducing agent
Measurement of oxygen uptake improves the distinction
still good of just no good catalysts and optimized
thus the reliability of the
Diagnostic result.
Dadurch,
dass der erhöhte
Kraftstoff-Mehrverbrauch beim Einbringen der zweiten, vergrößerten Reduktionsmittelmenge
nur dann aufgewendet werden muss, wenn bei der Ermittlung der Sauerstoffaufnahme
mit der ersten Reduktionsmittelmenge der vorbestimmte Schwellenwert
nicht erreicht wurde, wird dieser Kraftstoff-Mehrverbrauch nur in
Zweifelsfällen
verursacht.Thereby,
that the increased
Additional fuel consumption when introducing the second, increased amount of reducing agent
only has to be spent when determining the oxygen uptake
with the first amount of reductant the predetermined threshold
was not achieved, this fuel consumption is only in
doubt,
caused.
Im
Normalfall, in dem die Katalysatoren noch ausreichend gut sind,
reicht bereits die Ermittlung der Sauerstoffaufnahme mit der ersten
Reduktionsmittelmenge zur Erkennung ausreichend funktionsfähiger Katalysatoren
aus.in the
Normal case, in which the catalysts are still sufficiently good,
Already the determination of the oxygen uptake is sufficient with the first one
Reducing agent quantity for the detection of sufficiently functional catalysts
out.
Eine
weitere Erhöhung
der Zuverlässigkeit ergibt
sich bei einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch, dass die Sauerstoffaufnahme
des Katalysators in einem Fahrzyklus mehrfach ermittelt wird, dass
ein Mittelwert der dabei ermittelten Werte der Sauerstoffaufnahme
gebildet wird und dass die Funktionsfähigkeit des Katalysators durch
einen Vergleich des Mittelwerts mit einem vorbestimmten Schwellenwert
beurteilt wird.A
further increase
the reliability results
in a preferred embodiment in that the oxygen uptake
of the catalyst is repeatedly determined in a drive cycle that
an average of the oxygen uptake values determined in the process
is formed and that the functioning of the catalyst by
a comparison of the mean with a predetermined threshold
is judged.
Für eine solche
Mittelwertbildung wird das Verfahren zwangsläufig mehrfach in einem Fahrzyklus
durchgeführt.
Wenn bei der Durchführung
des Verfahrens mit der ersten Reduktionsmittelmenge eine Sauerstoffaufnahme
ermittelt wird, die den vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet,
werden bevorzugt weitere Ermittlungen der Sauerstoffaufnahme in
demselben Fahrzyklus jeweils durch Einbringen der zweiten, größeren Reduktionsmittelmenge
vorbereitet. Dadurch wird die Zahl der Verfahrensdurchläufe und
damit die Summe des Kraftstoff-Mehrverbrauchs vergleichsweise gering
gehalten.For such
Averaging, the procedure is inevitably multiple in a drive cycle
carried out.
When performing
the method with the first amount of reducing agent oxygen uptake
is determined that does not exceed the predetermined threshold,
are preferred further investigations of oxygen uptake in
the same driving cycle in each case by introducing the second, larger amount of reducing agent
prepared. This will reduce the number of process runs and
so that the sum of the additional fuel consumption comparatively low
held.
In
weiteren Fahrzyklen, die auf einen Fahrzyklus folgen, in dem weitere
Ermittlungen der Sauerstoffaufnahme durch Einbringen der zweiten,
größeren Reduktionsmittelmenge
vorbereitet wurden, werden Ermittlungen der Sauerstoffaufnahme bevorzugt jeweils
zunächst
wieder durch Einbringen der ersten Reduktionsmittelmenge vorbereitet,
um den Kraftstoff-Mehrverbrauch
gering zu halten.In
other driving cycles that follow a driving cycle in which more
Determination of oxygen uptake by introducing the second,
larger amount of reducing agent
are prepared, investigations of oxygen uptake are preferred respectively
first
prepared again by introducing the first amount of reducing agent,
for the fuel extra consumption
to keep low.
In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung spart man sich die Ermittlungen
der Sauerstoffaufnahmen mit der ersten Reduktionsmittelmenge jedoch
dann ein, wenn in mehreren aufeinander folgenden Fahrzyklen Ermittlungen
der Sauerstoffaufnahmen jeweils durch Einbringen der zweiten, größeren Reduktionsmittelmenge
vorbereitet werden mussten. Die Zahl der dafür notwendigen Fahrzyklen wird
bei der Anpassung des Steuergerätes
an den Verbrennungsmotor und/oder Einsatzzweck vorgegeben, d.h.
appliziert.In
Another preferred embodiment saves the investigation
However, the oxygen scavenging with the first amount of reducing agent
then one, if in several consecutive driving cycles investigations
the oxygen intakes respectively by introducing the second, larger amount of reducing agent
had to be prepared. The number of necessary driving cycles is
in the adaptation of the control unit
given to the internal combustion engine and / or application, i. e.
applied.
Weitere
Vorteile ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen.Further
Benefits result from dependent
claims,
the description and the attached
Drawings.
Weitere
Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten
Figuren.Further
Advantages result from the dependent claims, the
Description and attached
Characters.
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It
it is understood that the above and the following
yet to be explained features
not only in the specified combination, but also in
other combinations or alone, without
to leave the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:embodiments
The invention are illustrated in the drawings and in
the following description
explained.
In each case, in schematic form:
1 das
technische Umfeld der Erfindung; 1 the technical environment of the invention;
2 ein
Flussdiagramm als erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a flowchart as a first embodiment of a method according to the invention;
3 ein
Flussdiagramm als zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a flowchart as a second embodiment of a method according to the invention;
4 ein
Flussdiagramm als drittes zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
und 4 a flowchart as a third second embodiment of an inventive Ver proceedings; and
5 ein
Flussdiagramm als viertes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 5 a flowchart as a fourth embodiment of a method according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Im
Einzelnen zeigt die 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit
einem Katalysatorsystem 12, das einen Zweig 14 aufweist,
einem Steuergerät 16 sowie verschiedenen
Sensoren und Stellgliedern. Das Steuergerät 16 ist dazu eingerichtet,
insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren
oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen und dabei insbesondere
die entsprechenden Verfahrensabläufe
zu steuern. Wenn das Steuergerät
dabei eine unzureichende Funktionsfähigkeit des Katalysatorsystems
feststellt, schaltet es in einer Ausgestaltung eine Fehlerlampe
MIL und/oder speichert eine entsprechende Fehlermeldung ab.In detail, the shows 1 an internal combustion engine 10 with a catalyst system 12 that a branch 14 has, a control unit 16 as well as various sensors and actuators. The control unit 16 is set up, in particular programmed to perform the method according to the invention or one of its embodiments and in particular to control the corresponding procedures. If the control unit detects an inadequate functionality of the catalyst system, it switches an error lamp MIL and / or stores an appropriate error message in one embodiment.
In
der Ausgestaltung der 1 verarbeitet das Steuergerät 16 insbesondere
das Signal eines Luftmassenmessers 18, der die in den Verbrennungsmotor 10 strömende Luftmasse
mL misst, das Signal eines Drehzahlsensors 20, der eine
Drehzahl n des Verbrennungsmotors 10 misst, das Signal
FW eines Fahrerwunschgebers 22, der eine Drehmomentanforderung
durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs erfasst, und Signale L1, L2
und L3 von Abgassensoren S1, S2, S3, die an verschiedenen Stellen im
Zweig 14 angeordnet sind. In Abhängigkeit von diesen Signalen
bildet das Steuergerät 16 Stellsignale
zur Ansteuerung von Stellgliedern des Verbrennungsmotors 10,
mit denen das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors 10 gesteuert
wird. Das Betriebsverhalten wird insbesondere durch das Drehmoment
des Verbrennungsmotors 10 charakterisiert, das unter anderem
von der Füllung
seiner Brennräume
mit Kraftstoff/Luftgemisch, der Luftzahl L oder Lambda des Kraftstoff/Luftgemisches
und dem zeitlichen Ablauf der Verbrennungen der Brennraumfüllungen
bestimmt wird. Die Luftzahl L oder Lambda gibt bekanntlich das Verhältnis zweier
Luftmassen an, wobei im Nenner eine Luftmasse steht, die für eine stöchiometrische
Verbrennung einer bestimmten Kraftstoffmasse erforderlich ist, während die
Luftmasse im Zähler
die tatsächlich
an der Verbrennung beteiligte Luftmasse angibt. Lambdawerte (d.h. Lambdawerte)
L > 1 entsprechen
daher einem Luftüberschuss
und damit einer oxidierenden Abgasatmosphäre und Luftzahlen L < 1 entsprechen einem
Luftmangel oder Kraftstoffüberschuss
und damit einer reduzierenden Abgasatmosphäre.In the embodiment of 1 processes the controller 16 in particular the signal of an air mass meter 18 who is in the internal combustion engine 10 flowing air mass mL measures the signal of a speed sensor 20 , which is a speed n of the internal combustion engine 10 measures the signal FW of a driver request generator 22 detecting a torque request by a driver of the motor vehicle, and signals L1, L2 and L3 from exhaust gas sensors S1, S2, S3 at different locations in the branch 14 are arranged. Depending on these signals forms the control unit 16 Control signals for controlling actuators of the internal combustion engine 10 , with which the operating behavior of the internal combustion engine 10 is controlled. The operating behavior is in particular due to the torque of the internal combustion engine 10 Characterized, inter alia, by the filling of its combustion chambers with fuel / air mixture, the air ratio L or lambda of the fuel / air mixture and the timing of the burns of the combustion chamber fillings is determined. The air ratio L or lambda is known to be the ratio of two masses of air, wherein the denominator is an air mass that is required for a stoichiometric combustion of a particular mass of fuel, while the air mass in the counter indicates the air mass actually involved in the combustion. Lambda values (ie lambda values) L> 1 therefore correspond to an excess of air and thus to an oxidizing exhaust gas atmosphere and air ratios L <1 correspond to a lack of air or excess fuel and thus a reducing exhaust gas atmosphere.
In
der Ausgestaltung der 1 wird die Füllung der Brennräume durch
ein Luftmassenstellglied 24 im Ansaugsystem 26 mit
einem Stellsignal S_mL gesteuert. Kraftstoff wird dazu durch eine
Injektoranordnung 28 mit Stellsignalen S_K zugemessen.
Die Injektoranordnung 28 kann zylinderindividuelle Injektoren
für eine
direkte Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume des Verbrennungsmotors 10 oder
einen oder mehrere Injektoren für
eine Einspritzung von Kraftstoff in das Ansaugsystem 26 des
Verbrennungsmotors 10 aufweisen. Bei einem Ottomotor als Verbrennungsmotor 10 dient
eine Zündvorrichtung 32,
die mit Stellsignalen S_ZW angesteuert wird, zur Zündung der
Brennraumfüllungen.
Die Erfindung ist aber nicht auf eine Verwendung bei Ottomotor begrenzt,
sondern kann auch bei Dieselmotor verwendet werden, bei denen die
Verbrennung durch eine Einspritzung ausgelöst wird.In the embodiment of 1 is the filling of the combustion chambers by an air mass actuator 24 in the intake system 26 controlled with a control signal S_mL. Fuel is through an injector arrangement 28 assigned with control signals S_K. The injector arrangement 28 can cylinder-specific injectors for a direct injection of fuel into combustion chambers of the internal combustion engine 10 or one or more injectors for injecting fuel into the intake system 26 of the internal combustion engine 10 exhibit. In a gasoline engine as an internal combustion engine 10 serves an ignition device 32 , which is controlled by actuating signals S_ZW, to ignite the combustion chamber fillings. The invention is not limited to use in a gasoline engine, but can also be used in diesel engine, in which the combustion is triggered by an injection.
Beispiele
von Luftmassenstellgliedern 24 sind Drosselklappen, Abgasrückführventile
oder Stellglieder variabler Ventilsteuerungen. Das aus der Verbrennung
resultierende Abgas wird durch das Katalysatorsystem 12 gereinigt,
das in der Ausgestaltung der 1 einen
Frontkatalysator FK und einen Hauptkatalysator HK aufweist. Der
Frontkatalysator FK ist vor dem Hauptkatalysator HK in dem Zweig 14 zwischen
einem ersten Abgassensor S1 und einem zweiten Abgassensor S2 angeordnet.
Der Hauptkatalysator HK ist zwischen dem zweiten Abgassensor S2
und dem dritten Abgassensor S3 angeordnet. Die Abgassensoren S1,
S2 und S3 sind bevorzugt handelsübliche
sauerstoffempfindliche Lambda-Sonden der eingangs genannten Art.
Eine solche Hintereinanderausführung
eines Frontkatalysators FK und eines Hauptkatalysators HK stellt
eine übliche,
weit verbreitete Katalysatoranordnung dar. Es versteht sich aber,
dass die Erfindung auch mit anderen Anordnungen eines oder mehrerer
Katalysatoren realisiert werden kann.Examples of air mass actuators 24 are throttle valves, exhaust gas recirculation valves or actuators of variable valve controls. The exhaust gas resulting from the combustion is passed through the catalyst system 12 cleaned in the embodiment of the 1 having a front catalyst FK and a main catalyst HK. The front catalyst FK is in front of the main catalyst HK in the branch 14 disposed between a first exhaust gas sensor S1 and a second exhaust gas sensor S2. The main catalyst HK is disposed between the second exhaust gas sensor S2 and the third exhaust gas sensor S3. The exhaust gas sensors S1, S2 and S3 are preferably commercially available oxygen-sensitive lambda probes of the type mentioned in the introduction. Such a series embodiment of a front catalytic converter FK and of a main catalytic converter HK represents a customary, widespread catalyst arrangement. However, it is understood that the invention also applies to other arrangements one or more catalysts can be realized.
Im
Folgenden wird eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
unter Bezug auf die 2 erläutert. Diese Ausgestaltung
bezieht sich allgemein auf eine Prüfung der Funktionsfähigkeit
eines katalytischen Volumens im Abgassystem eines Verbrennungsmotors,
das zwischen zwei Abgassonden angeordnet ist. Im Umfeld der 1 kann es
sich bei diesem katalytischen Volumen daher sowohl um den Frontkatalysator
FK, den Hauptkatalysator HK oder das gesamte katalytische Volumen
des Frontkatalysators FK und des Hauptkatalysator HK handeln.Hereinafter, a first embodiment of a method according to the invention with reference to the 2 explained. This embodiment relates generally to a test of the functionality of a catalytic volume in the exhaust system of an internal combustion engine, which is arranged between two exhaust gas probes. In the environment of 1 Thus, this catalytic volume can be both the front catalytic converter FK, the main catalytic converter HK or the entire catalytic volume of the front catalytic converter FK and the main catalytic converter HK.
Der
Schritt 36 in der 2 repräsentiert
ein Hauptprogramm HP zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10,
mit dem das Steuergerät 16 die
Signale der Sensoren aus der 1 verarbeitet
und daraus Stellsignale bildet, mit denen es die Stellglieder aus
der 1 ansteuert. Im Schritt 38 wird wiederholt überprüft, ob eine
Diagnose des Katalysatorsystems 12 durchzuführen ist.
In einer Ausgestaltung wird eine Diagnose zum Beispiel dann durchgeführt, wenn
der Verbrennungsmotor 10 gestartet wurde, die Katalysatoren
FK, HK ihre Light-Off-Temperatur
erreicht haben, die Betriebsbedingungen hinreichend stationär sind und
die Diagnose im aktuellen Fahrzyklus noch nicht vollständig durchgeführt worden
ist. Beim Verneinen der Frage im Schritt 38 verzweigt das
Programm zurück
in das Hauptprogramm HP, in dem die Steuerung des Verbrennungsmotors 10 ohne
die Katalysatordiagnose fortgesetzt wird.The step 36 in the 2 represents a main program HP for controlling the internal combustion engine 10 with which the control unit 16 the signals of the sensors from the 1 processed and forms therefrom signals with which it is the actuators from the 1 controls. In step 38 is repeatedly checked for a diagnosis of the catalyst system 12 is to perform. In one embodiment, a diagnosis is performed, for example, when the internal combustion engine 10 was started, the catalysts FK, HK its light-off temperature he have been sufficient, the operating conditions are sufficiently stationary and the diagnosis in the current driving cycle has not been completed. When negating the question in step 38 the program branches back to the main program HP, in which the control of the internal combustion engine 10 continued without the catalyst diagnosis.
Wird
die Abfrage im Schritt 38 dagegen bejaht, wird in einem
Schritt 40 eine erste Reduktionsmittelmenge RMM1 in das
katalytische Volumen eingebracht. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird
für den
Zweck der Erläuterung
zunächst
vorausgesetzt, das es sich bei dem katalytischen Volumen um den
Frontkatalysator FK handelt.Will the query in step 38 in the affirmative, it will be in one step 40 a first amount of reducing agent RMM1 introduced into the catalytic volume. Without limiting the generality, for purposes of explanation, it is first assumed that the catalytic volume is the front catalyst FK.
Dazu
wird zunächst
eine reduzierende Abgasatmosphäre
vor dem Frontkatalysator FK erzeugt. Dies geschieht bevorzugt dadurch,
dass der Verbrennungsmotor 10 mit einem Kraftstoff/Luftgemisch
mit einer Luftzahl L1 < 1,
zum Beispiel einer Luftzahl L1 = 0,97 betrieben wird. Unverbrannte
Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid werden dann mit dem Abgasmassenstrom
in den Frontkatalysator FK eingebracht und reagieren dort mit gespeichertem
Sauerstoff. Die Reaktionsprodukte Wasser und Kohlendioxid werden
mit dem Abgasmassenstrom aus dem Frontkatalysator FK ausgetragen,
so dass seine gespeicherte Sauerstoffmenge abnimmt. In der Folge
wird dieses Abnehmen durch die zweite Abgassonde S2 registriert.For this purpose, a reducing exhaust gas atmosphere is first generated in front of the front catalytic converter FK. This is preferably done by the internal combustion engine 10 is operated with a fuel / air mixture with an air ratio L1 <1, for example, an air ratio L1 = 0.97. Unburned hydrocarbons and carbon monoxide are then introduced with the exhaust gas mass flow into the front catalytic converter FK and react there with stored oxygen. The reaction products water and carbon dioxide are discharged with the exhaust gas mass flow from the front catalyst FK, so that its stored amount of oxygen decreases. As a result, this decrease is registered by the second exhaust gas probe S2.
In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird zunächst abgewartet, bis das Signal
L2 der zweiten Abgassonde S2 einen vorbestimmten Signalpegel erreicht,
der bereits für
einen weitgehend von Sauerstoff entleerten Frontkatalysator FK charakteristisch ist.
Ab diesem Zeitpunkt wird der weitere Eintrag von Reduktionsmittel
in den Frontkatalysator quantitativ bestimmt. Bevorzugt erfolgt
dies durch eine Integration des Produktes aus einem Maß für den absoluten Abgasmassenstrom
und einer Größe, Lambda,
die sich aus der Differenz der Luftzahl L1 und dem stöchiometrischen
Lambda-Wert von 1.0 ergibt. Ein negativer Wert von Lambda deutet auf
einen Sauerstoffaustrag hin. Als Maß für den Abgasmassenstrom ist
der gemessene Luftmassenstrom mL und/oder die pro Zeiteinheit zugemessene
Kraftstoffmasse geeignet. Die reduzierende Abgasatmosphäre wird
so lange aufrechterhalten, bis der Katalysator FK durch die reduzierende
Abgasatmosphäre
reproduzierbar vorkonditioniert worden ist. Dies ist bei der Ausgestaltung
der 2 dann der Fall, wenn der Wert des Integrals und
damit der Wert der eingetragenen Reduktionsmittelmenge einem vorbestimmten
Wert RMM1 entspricht. Der Wert RMM1 ist in einer Ausgestaltung nahezu
proportional zum Wert der Sauerstoffspeicherkapazität eines
Grenzkatalysators, der die Grenze zwischen einem gerade noch ausreichend
konvertierenden und einem gerade nicht mehr ausreichend konvertierenden
Katalysator FK markiert. Dabei ist der Proportionalitätsfaktor
bevorzugt größer als
1. Dadurch wird sichergestellt, dass der Eintrag der Reduktionsmittelmenge
RMM1 auf jeden Fall ausreichen würde,
um den Sauerstoff aus einem Grenzkatalysator weitgehend vollständig auszuräumen, so dass
dieser anschließend
wieder die gleiche Sauerstoffmenge aufnehmen könnte.In a preferred embodiment, the first step is to wait until the signal L2 of the second exhaust gas probe S2 reaches a predetermined signal level, which is already characteristic of a front-end catalyst FK largely emptied of oxygen. From this point on, the further entry of reducing agent into the front catalytic converter is determined quantitatively. This is preferably done by integrating the product of a measure of the absolute exhaust gas mass flow and a variable, lambda, which results from the difference between the air ratio L1 and the stoichiometric lambda value of 1.0. A negative value of lambda indicates an oxygen discharge. The measure of the exhaust gas mass flow is the measured air mass flow mL and / or the fuel mass metered per unit time. The reducing exhaust gas atmosphere is maintained until the catalyst FK has been reproducibly preconditioned by the reducing exhaust gas atmosphere. This is in the embodiment of 2 then the case when the value of the integral and thus the value of the amount of reducing agent entered corresponds to a predetermined value RMM1. In one embodiment, the value RMM1 is almost proportional to the value of the oxygen storage capacity of a boundary catalyst which marks the boundary between a catalyst FK that is just sufficiently converting and a catalyst that no longer sufficiently converts. In this case, the proportionality factor is preferably greater than 1. This ensures that the entry of the amount of reducing agent RMM1 would in any case be sufficient to substantially completely remove the oxygen from a boundary catalyst, so that it could subsequently absorb the same amount of oxygen again.
Anschließend wird
in einem Schritt 42 eine Sauerstoffaufnahme SA des vorkonditionierten
Katalysatorvolumens bestimmt. Dazu wird eine oxidierende Abgasatmosphäre vor dem
Frontkatalysator FK erzeugt. In einer bevorzugten Ausgestaltung
erfolgt dies durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors 10 mit
magerem Gemisch (Lambda < 1),
zum Beispiel mit einer Luftzahl L1 = 1,03, oder durch eine Zufuhr von
Sekundärluft
zum Abgas. Die mit dem oxidierenden Abgasmassenstrom in den Frontkatalysator
FK eingetragene Sauerstoffmenge wird dabei fortlaufend quantitativ
bestimmt. Die quantitative Bestimmung erfolgt bevorzugt ebenfalls
durch die beschriebene Integration. Die Integration erfolgt dabei
maximal so lange, bis das Signal der zweiten Abgassonde S2 einen
vorbestimmten Pegel erreicht, der für einen mit Sauerstoff gefüllten Frontkatalysator
FK charakteristisch ist. Der auf diese Weise bestimmte Endwert des
Integrals stellt ein Maß für die gesamte
Sauerstoffaufnahme SA des Frontkatalysators FK dar.Subsequently, in one step 42 determines an oxygen uptake SA of the preconditioned catalyst volume. For this purpose, an oxidizing exhaust gas atmosphere is generated in front of the front catalytic converter FK. In a preferred embodiment, this is done by an operation of the internal combustion engine 10 with a lean mixture (lambda <1), for example with an air ratio L1 = 1.03, or by a supply of secondary air to the exhaust gas. The amount of oxygen introduced into the front catalytic converter FK with the oxidizing exhaust gas mass flow is thereby determined quantitatively on a continuous basis. The quantitative determination preferably also takes place by the described integration. The integration takes place maximally until the signal of the second exhaust gas probe S2 reaches a predetermined level, which is characteristic for a front-end catalyst FK filled with oxygen. The final value of the integral determined in this way represents a measure of the total oxygen uptake SA of the front catalytic converter FK.
Im
Schritt 44 erfolgt ein Vergleich der Sauerstoffaufnahme
SA mit einem vorbestimmten Schwellenwert SW(FK). SW(FK) ist bevorzugt
ein Wert, der proportional zur Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Grenzkatalysators ist, wobei der Proportionalitätsfaktor
größer als
eins ist. Da die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Grenzkatalysators
von seiner Temperatur und dem Abgasmassenstrom abhängig ist,
wird der Schwellenwert SW(FK) bevorzugt ebenfalls als Funktion der
Temperatur des Frontkatalysators FK und des in der Phase der Sauerstoffspeicherung herrschenden
Abgasmassenstroms bestimmt.In step 44 a comparison of the oxygen uptake SA with a predetermined threshold value SW (FK) takes place. SW (FK) is preferably a value proportional to the oxygen storage capacity of the boundary catalyst, the proportionality factor being greater than one. Since the oxygen storage capacity of the boundary catalyst is dependent on its temperature and the exhaust gas mass flow, the threshold value SW (FK) is preferably also determined as a function of the temperature of the front catalytic converter FK and the exhaust gas mass flow prevailing in the phase of the oxygen storage.
Bei
einem Frontkatalysator FK, der noch besser als der Grenzkatalysator
ist, wird die Sauerstoffaufnahme SA größer als der Schwellenwert SW(FK)
sein. In diesem Fall wird die Abfrage im Schritt 44 bejaht
und es schließt
sich ein Schritt 46 an, in dem überprüft wird, ob eine Anzahl k(SA)
von Ermittlungen der Sauerstoffaufnahme SA im aktuellen Fahrzyklus
größer als
ein vorbestimmter Wert k_S ist. In einer Ausgestaltung ist der Wert
von k_S gleich 3. Solange das Verfahren noch nicht k_S-mal durchgeführt worden
ist, wird die Abfrage im Schritt 46 verneint und das Programm
verzweigt zurück
zum Schritt 40, in dem erneut eine Konditionierung des Frontkatalysators
FK durch Einbringen der ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 erfolgt.
Wird im Schritt 46 dagegen festgestellt, dass die Zahl
k(SA) der Ermittlungen von SA dem Wert k_S erreicht, verzweigt das
Programm weiter zum Schritt 48, in dem der Mittelwert der
ermittelten Sauerstoffaufnahmen SA gebildet wird. Im Schritt 50 erfolgt
dann eine Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Frontkatalysators
FK auf der Basis des im Schritt 48 gebildeten Mittelwerts,
bevor das Programm in das Hauptprogramm HP zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 zurückverzweigt.
Die Funktionsfähigkeit
wird bevorzugt durch einen Vergleich des Mittelwerts M(SA) mit einem
vorbestimmten Schwellenwert beurteilt. Der Schwellenwert kann, muss
aber nicht der gleiche sein wie der Schwellenwert SW(FK). Der bis
hierhin beschriebene Verfahrensablauf ergibt sich in der Regel bei
einem Frontkatalysator, der noch deutlich besser ist als der Grenzkatalysator.In a front catalytic converter FK, which is even better than the boundary catalyst, the oxygen uptake SA will be greater than the threshold SW (FK). In this case, the query in step 44 affirmative and it closes a step 46 in which it is checked whether a number k (SA) of determinations of the oxygen uptake SA in the current drive cycle is greater than a predetermined value k_S. In one embodiment, the value of k_S is 3. As long as the method has not yet been performed k_S times, the query in step 46 denied and the program branches back to the step 40 in which a conditioning of the front catalytic converter FK takes place again by introducing the first amount of reducing agent RMM1. Will in step 46 on the other hand, it has been found that the number k (SA) of the SA investigation reaches k_S, ver the program branches to the step 48 in which the mean value of the determined oxygen intakes SA is formed. In step 50 Then an assessment of the functionality of the front catalytic converter FK based on the in step 48 before the program enters the main program HP for controlling the internal combustion engine 10 branches back. The functionality is preferably assessed by a comparison of the mean value M (SA) with a predetermined threshold value. The threshold may or may not be the same as the threshold SW (FK). The process described so far results in the rule in a front catalytic converter, which is still significantly better than the boundary catalyst.
Sobald
die Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Frontkatalysators 12 auf Werte abgesunken ist, die
in der Nähe
der Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Grenzkatalysators liegen, kann es vorkommen, dass die im Schritt 42 ermittelte
Sauerstoffaufnahme SA kleiner ist als die Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Grenzkatalysators. In diesem Fall wird die Abfrage im Schritt 44 verneint
und es schließt
sich ein Schritt 52 an, in dem der Frontkatalysator FK
durch Einbringen einer zweiten, vergrößerten Reduktionsmittelmenge
RMM2 in einer modifizierten Weise vorkonditioniert wird. Dadurch
wird Restsauerstoff, der sich nach der Vorkonditionierung mit der
ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 möglicherweise noch im Frontkatalysator
FK befunden hat, weitgehender aus dem Frontkatalysator FK ausgeräumt. Bei der
anschließenden
Ermittlung der Sauerstoffaufnahme SA im Schritt 54 wird daher
in der Regel eine höhere
Sauerstoffaufnahme SA ermittelt als im Schritt 44. Im Schritt 56 wird, ähnlich wie
im Schritt 46, abgefragt, ob die Zahl k(SA) von Ermittlungen
der Sauerstoffaufnahme SA den vorbestimmten Wert k_S erreicht hat.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Schleife aus den Schritten 52, 54 und 56 so
lange wiederholt, bis die Abfrage im Schritt 56 bejaht
wird. Im Anschluss an den Schritt 56 verzweigt das Programm
dann zu der bereits beschriebenen Mittelwertbildung im Schritt 48,
an die sich die Beurteilung im Schritt 50 anschließt. Ist
der Mittelwert zu klein, wird in einer Ausgestaltung eine Fehlermeldung
erzeugt, die abgespeichert wird und/oder zum Einschalten der Fehlerlampe
MIL dient.Once the oxygen storage capacity of the front catalytic converter 12 has fallen to levels close to the oxygen storage capacity of the boundary catalyst, it may happen that the in step 42 determined oxygen uptake SA is smaller than the oxygen storage capacity of the boundary catalyst. In this case, the query in step 44 denied and it closes a step 52 in which the front catalytic converter FK is preconditioned by introducing a second, increased quantity of reducing agent RMM2 in a modified manner. As a result, residual oxygen, which may have still been in the front catalytic converter FK after the preconditioning with the first reducing agent quantity RMM1, has largely been eliminated from the front catalytic converter FK. In the subsequent determination of the oxygen uptake SA in step 54 Therefore, a higher oxygen uptake SA is usually determined than in the step 44 , In step 56 will, similar to the step 46 , queried whether the number k (SA) of determinations of the oxygen uptake SA has reached the predetermined value k_S. If not, the loop will be out of the steps 52 . 54 and 56 repeated until the query in step 56 is affirmed. Following the step 56 the program then branches to the averaging already described in the step 48 to which the assessment in the step 50 followed. If the mean value is too small, an error message is generated in one embodiment, which is stored and / or used to turn on the fault lamp MIL.
Das
Verfahren wurde am Beispiel des Frontkatalysators erläutert, kann
aber mit angepassten Reduktionsmittelmengen und Schwellenwerten
auch zur Diagnose des Hauptkatalysators HK verwendet werden. Im
Ergebnis wird damit ein Verfahren vorgestellt, bei dem der Katalysator
zunächst
durch Einbringen einer ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 vorbereitet
oder vorkonditioniert wird, und anschließend eine Sauerstoffaufnahme
SA des Katalysators ermittelt und mit einem vorbestimmten Schwellenwert
SW verglichen wird. Wenn die ermittelte Sauerstoffaufnahme SA kleiner
als der vorbestimmte Schwellenwert SW ist, wird das Verfahren mit
einer zweiten, gegenüber
der ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 vergrößerten RMM2 wiederholt. Für eine statistische
Absicherung erfolgt die Ermittlung der Sauerstoffaufnahme dabei
k_S-mal und die Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Katalysators erfolgt auf
der Basis des Mittelwertes der ermittelten Sauerstoffaufnahmen SA.
Das Verfahren nach der Ausgestaltung der 2 läuft innerhalb
eines Fahrzyklus ab. Wenn dabei im Schritt 44 bei der Durchführung des
Verfahrens mit der ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 eine Sauerstoffaufnahme
SA ermittelt wird, die den Schwellenwert SW, der in einer Ausgestaltung
dem Schwellenwert SW(FK) entspricht, nicht überschreitet, werden weitere
Ermittlungen der Sauerstoffaufnahme, bevorzugt alle weiteren Ermittlungen
der Sauerstoffaufnahme SA in demselben Fahrzyklus jeweils durch
Einbringen der zweiten, größeren Reduktionsmittelmenge
RMM2 vorbereitet.The method was explained using the example of the front catalytic converter, but with adapted reductant quantities and threshold values it can also be used to diagnose the main catalytic converter HK. As a result, a method is presented in which the catalyst is first prepared or preconditioned by introducing a first amount of reducing agent RMM1, and then an oxygen uptake SA of the catalyst is determined and compared with a predetermined threshold SW. When the detected oxygen uptake SA is smaller than the predetermined threshold SW, the process is repeated with a second RMM2 increased in comparison with the first reductant amount RMM1. For a statistical assurance, the determination of the oxygen uptake takes place k_S times and the assessment of the functionality of the catalyst takes place on the basis of the mean value of the determined oxygen uptake SA. The method according to the embodiment of 2 runs within one driving cycle. If doing so in the step 44 in the implementation of the method with the first amount of reducing agent RMM1 an oxygen uptake SA is determined, which does not exceed the threshold value SW, which in one embodiment corresponds to the threshold value SW (FK), further determinations of oxygen uptake, preferably all further determinations of oxygen uptake SA in the same driving cycle each prepared by introducing the second, larger amount of reducing agent RMM2.
In
einem neuen Fahrzyklus, der sich daran anschließt, werden Ermittlungen der
Sauerstoffaufnahme SA jeweils zunächst wieder durch Einbringen der
ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 im Schritt 40 vorbereitet.In a new drive cycle, which is followed by, determinations of the oxygen uptake SA are each first again by introducing the first amount of reducing agent RMM1 in the step 40 prepared.
3 zeigt
eine Ausgestaltung, bei der Ergebnisse vorhergehender Fahrzyklen
bei der Steuerung des Ablaufs der Katalysatordiagnose in einem aktuellen
Fahrzyklus berücksichtigt
werden. Dabei werden dann, wenn in einer ersten Anzahl u-1 aufeinander
folgender Fahrzyklen, in denen Ermittlungen der Sauerstoffaufnahme
SA mit der Vorbereitung durch Einbringen der ersten Reduktionsmittelmenge RMM1
begonnen wurden, wiederholt Werte der Sauerstoffaufnahme SA ermittelt
werden, die den Schwellenwert SW nicht überschreiten, Ermittlungen der
Sauerstoffaufnahme SA in einem auf die erste Anzahl u-1 folgenden
weiteren Fahrzyklus mit Index u jeweils durch Einbringen der zweiten,
größeren Reduktionsmittelmenge
RMM2 vorbereitet. Der Schritt 58 in der 3 repräsentiert
den Start oder Beginn des u-ten Fahrzyklusses. An den Start im Schritt 58 schließen sich
die bereits im Zusammenhang mit der 2 beschriebenen
Schritte 36 und 38 an, also das Hauptprogramm
HP zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 und die Entscheidung über die Durchführung einer
Katalysatordiagnose im Schritt 38. 3 shows an embodiment in which results of previous driving cycles are taken into account in the control of the course of the catalyst diagnosis in a current driving cycle. In this case, when in a first number u-1 consecutive driving cycles in which investigations of the oxygen uptake SA with the preparation by introducing the first reducing agent RMM1 were started, repeatedly values of the oxygen uptake SA are determined, which do not exceed the threshold SW, determinations the oxygen uptake SA prepared in a subsequent to the first number u-1 further driving cycle with index u each by introducing the second, larger amount of reducing agent RMM2. The step 58 in the 3 represents the start or beginning of the u-th driving cycle. At the start in the step 58 close already in connection with the 2 described steps 36 and 38 on, so the main program HP for controlling the internal combustion engine 10 and the decision to carry out a catalyst diagnosis in the step 38 ,
Abweichend
von der 2 schließt sich bei der 3 an
den Schritt 38 ein Schritt 64 an, in dem überprüft wird,
ob dann, wenn eine Katalysatordiagnose durchgeführt werden soll, diese durch
Einbringen der ersten Reduktionsmittelmenge RMM1 im Schritt 40 vorbereitet
werden soll. Dazu wird im Schritt 64 in einer Ausgestaltung
abgefragt, ob die in v vorhergehenden Fahrzyklen mit Indices u-1,
u-2, ..., u-k nach Einbringen der ersten Reduktionsmittelmenge RMM1
ermittelten Werte der Sauerstoffaufnahme SA kleiner als der Schwellenwert
SW waren. Wenn diese Abfrage verneint wird, wird im Schritt 64 bejaht,
dass auch im jetzt aktuellen Fahrzyklus mit Index u mit der Reduktionsmittelmenge
RMM1 begonnen werden soll und das Programm verzweigt entsprechend
zum bereits beschriebenen Schritt 40.Deviating from the 2 joins the 3 to the step 38 a step 64 in which it is checked whether, if a catalyst diagnosis is to be performed, this by introducing the first reducing agent amount RMM1 in step 40 should be prepared. This is done in step 64 queried in one embodiment, whether the previous driving cycles in v with indices u-1, u-2, ..., uk after introduction of the first reducing agent amount of oxygen uptake SA were smaller than the threshold SW. If this query is answered in the negative, in the step 64 affirms that also in the current driving cycle with index u to start with the reducing agent RMM1 and the program branches according to the already described step 40 ,
Wurde
der Schwellenwert SW dagegen bei den v vorhergehenden Fahrzyklen
mit Indices u-1, u-2, ..., u-v und einer Vorbereitung durch Einbringen der
Reduktionsmittelmenge RMM1 dagegen nicht erreicht, wird ein Beginn
mit der ersten Reduktionsmittelmenge durch Verneinen des Schritts 64 abgelehnt und
die Diagnose im aktuellen Fahrzyklus mit Index u gleich mit dem
Einbringen der zweiten, größeren Reduktionsmittelmenge
RMM2 durch den Schritt 52 begonnen. An die Schritte 40 und 52 schließen sich die
gleichen Schritte an, wie bei der Struktur der 2.On the other hand, when the threshold value SW has not been reached in the v preceding driving cycles with indices u-1, u-2, ..., uv and preparation by introducing the reducing agent amount RMM1, a start is made with the first reducing agent amount by negating the step 64 rejected and the diagnosis in the current driving cycle with index u equal to the introduction of the second, larger amount of reducing agent RMM2 through the step 52 began. To the steps 40 and 52 join in the same steps as in the structure of 2 ,
Die
bisher beschriebenen Ausgestaltungen wurden ohne Beschränkung der
Allgemeinheit am Beispiel eines Frontkatalysators FK erläutert. Bezeichnet
man die erste Reduktionsmittelmenge für den Frontkatalysator FK mit
RMM1FK und eine erste Reduktionsmittelmenge für eine Prüfung des Hauptkatalysators
HK mit RMM1HK, so gilt, dass RMM1HK größer als RMM1FK ist. Dies liegt
daran, dass der Hauptkatalysator HK in der Regel größer als
der Frontkatalysator FK ist und daher auch eine größere erste
Reduktionsmittelmenge zu seiner Vorkonditionierung erfordert. Für ein Katalysatorsystem
mit einem Frontkatalysator FK und einem im Strömungsweg des Abgases hinter
dem Frontkatalysator FK angeordneten Hauptkatalysator HK kann daher
auf das Einbringen einer zweiten, vergrößerten Reduktionsmittelmenge
RMM2FK für
den Frontkatalysator FK verzichtet werden.The
previously described embodiments were without limitation
Generality explained using the example of a front catalytic converter FK. Designated
with the first amount of reducing agent for the front catalyst FK with
RMM1FK and a first amount of reducing agent for a main catalyst test
HK with RMM1HK, it holds that RMM1HK is greater than RMM1FK. This is
Remember that the main catalyst HK is usually larger than
the front catalyst FK is and therefore a larger first
Requires reducing agent quantity for its preconditioning. For a catalyst system
with a front catalyst FK and a behind in the flow path of the exhaust gas
Therefore, the main catalyst HK arranged in the front catalyst FK can be used
on the introduction of a second, increased amount of reducing agent
RMM2FK for
the front catalytic converter FK be omitted.
Die
gegebenenfalls erforderliche Prüfung des
Frontkatalysators FK mit einer vergrößerten Reduktionsmittelmenge
erfolgt bei einem solchen Katalysatorsystem bevorzugt parallel zur
Prüfung
des Hauptkatalysators HK mit der größeren Reduktionsmittelmenge
RMM1HK und/oder RMM2HK.The
if necessary, examination of the
Front catalytic converter FK with an increased amount of reducing agent
takes place in such a catalyst system preferably parallel to
exam
of the main catalyst HK with the larger amount of reducing agent
RMM1HK and / or RMM2HK.
4 zeigt
eine solche Ausgestaltung. Dabei entsprechen die Schritte 36–46 den
Schritten mit gleichen Bezugszeichen aus der 2. Im Unterschied
zur 2 wird beim Gegenstand der 4 vom Schritt 44 in
einen Schritt 66 verzweigt, wenn die Abfrage im Schritt 44 verneint
wird. Der Schritt 66 wird daher dann erreicht, wenn die
für den
Frontkatalysator FK ermittelte Sauerstoffaufnahme SA bei einer einzelnen
Prüfung
kleiner als der Schwellenwert SW(FK) ist. Im Schritt 66 wird
dann mit einer Vorbereitung des Hauptkatalysators HK auf eine Ermittlung seiner
Sauerstoffaufnahme SA(HK) begonnen. Die Vorbereitung erfolgt dadurch,
dass eine Reduktionsmittelmenge RMM1HK in das Katalysatorsystem
eingebracht wird, die so groß ist,
dass ein deutlich guter Hauptkatalysator HK als funktionsfähig erkannt
wird. 4 shows such a configuration. The steps correspond 36 - 46 the steps with the same reference numerals from the 2 , In contrast to 2 is the subject of the 4 from the step 44 in one step 66 branches when the query in step 44 is denied. The step 66 is therefore reached when the oxygen uptake SA determined for the front catalytic converter FK is less than the threshold SW (FK) in a single test. In step 66 is then started with a preparation of the main catalyst HK to determine its oxygen uptake SA (HK). The preparation takes place in that a quantity of reducing agent RMM1HK is introduced into the catalyst system which is so large that a clearly good main catalyst HK is recognized to be functional.
Der
Hauptkatalysator HK ist größer ist
als der Frontkatalysator FK. Die reduzierende Abgasatmosphäre wird
vor dem Frontkatalysator erzeugt und erreicht den Hauptkatalysator
HK erst nach Durchlaufen des Frontkatalysators FK. Die erste Reduktionsmittelmenge
RMM1RK für
den Hauptkatalysator HK wird daher in einer bevorzugten Ausgestaltung
parallel als zweite Reduktionsmittelmenge RMM2FK zur Vorbereitung
des Frontkatalysators FK betrachtet.Of the
Main catalyst HK is larger
as the front catalyst FK. The reducing exhaust gas atmosphere is
generated in front of the front catalyst and reaches the main catalyst
HK only after passing through the front catalytic converter FK. The first amount of reducing agent
RMM1RK for
the main catalyst HK is therefore in a preferred embodiment
parallel as a second quantity of reducing agent RMM2FK for preparation
considered the front catalytic converter FK.
Dazu
werden im Schritt 68, der nach dem Abschluss der Vorkonditionierung
durch Einbringen der Reduktionsmittelmenge RMM1HK bei oxidierender
Abgasatmosphäre
durchgeführt
wird, die Sauerstoffaufnahmen SA(FK) des Frontkatalysators FK und
SA(HK) des Hauptkatalysators HK ermittelt. Für den Frontkatalysator werden
dazu die Signale der Abgassonden S1 und S2 verwendet, während für den Hauptkatalysator
die Signale der Abgassonden S2 und S3 verwendet werden. Der Schritt 70 dient
zur statistischen Absicherung der erhaltenen Ergebnisse. Solange
die Zahl k(SA) der ermittelten Sauerstoffaufnahme SA jeweils kleiner
als ein Schwellenwert k_S ist, wird vom Schritt 70 zurück zum Schritt 66 verzweigt,
so dass die Sauerstoffaufnahmen SA(FK) und SA(HK) auf jeden Fall
k_S-mal ermittelt wird.This will be done in the step 68 , which is performed after completion of the preconditioning by introducing the amount of reducing agent RMM1HK in oxidizing exhaust gas atmosphere, the oxygen uptake SA (FK) of the front catalyst FK and SA (HK) of the main catalyst HK determined. For the front catalytic converter to the signals of the exhaust probes S1 and S2 are used, while the signals of the exhaust gas probes S2 and S3 are used for the main catalyst. The step 70 serves to statistically secure the results obtained. As long as the number k (SA) of the determined oxygen uptake SA is in each case smaller than a threshold value k_S, the step 70 back to the step 66 branches, so that the oxygen uptake SA (FK) and SA (HK) is determined in each case k_S times.
Solange
k_S noch nicht überschritten
wurde, schließt
sich an den Schritt 70 der Schritt 72 an, in dem
die für
den Hauptkatalysator HK ermittelte Sauerstoffaufnahme SA(HK) mit
einem dafür
vorbestimmten Schwellenwert SW(HK) verglichen wird. Wenn SA(HK)
größer ist
als SW(HK), wird die Schleife aus den Schritten 66, 68 70 und 72 wiederholt durchlaufen,
bis die im Schritt 70 überprüfte Abbruchbedingung
erfüllt
ist.As long as k_S has not been exceeded, the step closes 70 the step 72 in which the oxygen uptake SA (HK) determined for the main catalytic converter HK is compared with a predetermined threshold value SW (HK). If SA (HK) is greater than SW (HK), the loop becomes out of the steps 66 . 68 70 and 72 run through repeatedly until the in step 70 checked termination condition is met.
Ist
SA(H)K dagegen kleiner als SW(HK), werden weitere Schritte 74, 76 und 78 abgearbeitet, in
denen die Ermittlung der Sauerstoffaufnahmen SA(HK), SA(FK) mit
einer für
den Hauptkatalysator HK dimensionierten zweiten, vergrößerten Reduktionsmittelmenge
RMM2HK > RMM1HK wiederholt wird,
bis die Sauerstoffaufnahme für
den Hauptkatalysator HK und den Frontkatalysator FK nach dem Aufrufen
der Diagnose im Schritt 38 insgesamt jeweils k_S ermittelt
worden ist. Dies wird im Schritt 78 überprüft.On the other hand, if SA (H) K is smaller than SW (HK), further steps will be taken 74 . 76 and 78 in which the determination of the oxygen uptake SA (HK), SA (FK) is repeated with a dimensioned for the main catalyst HK second, increased reducing agent amount RMM2HK> RMM1HK until the oxygen uptake for the main catalyst HK and the front catalytic converter FK after calling the diagnosis in step 38 a total of k_S has been determined. This will be in the step 78 checked.
Wenn
die Abbruchbedingung im Schritt 70 oder im Schritt 78 erfüllt, erfolgt
im Schritt 48 jeweils eine Bildung eines Mittelwerts M(SA)
für den
Frontkatalysator FK aus den ermittelten Werten für SA(FK) und eines Mittelwerts
M(SA) für
den Hauptkatalysator HK aus den ermittelten Werten für SA(HK).
Die Mittelwerte werden anschließend
im Schritt 50 zur Beurteilung des betreffenden Katalysators
bewertet. Wird bei der Bewertung eine unzureichende Funktionsfähigkeit
als Folge einer zu kleinen Sauerstoffaufnahme erkannt, wird eine
entsprechende Fehlermeldung im Steuergerät 16 erzeugt, in einem
Fehlerspeicher gespeichert und/oder durch Einschalten der Fehlerlampe
MIL angezeigt.If the termination condition in step 70 or in the step 78 fulfilled, takes place in the step 48 in each case a formation of an average value M (SA) for the front catalytic converter FK from the determined values for SA (FK) and an average value M (SA) for the main catalytic converter HK from the values determined for SA (HK). The mean values are then in step 50 to Assessment of the relevant catalyst. If insufficient functionality is detected during the evaluation as a result of a too small oxygen uptake, a corresponding error message will be displayed in the control unit 16 generated, stored in a fault memory and / or displayed by switching on the fault lamp MIL.
Die 5 zeigt
eine Ausgestaltung nach der dann, wenn Werte der in aufeinander
folgenden Fahrzyklen ermittelten Sauerstoffaufnahme des Frontkatalysators
FK den ersten Schwellenwert wiederholt nicht überschreiten, in einem darauffolgenden
weiteren Fahrzyklus mit einer Ermittlung der Sauerstoffaufnahme
des Hauptkatalysators begonnen wird. Im Schritt 80 wird
ein solcher weiterer Fahrzyklus durch einen Start des Verbrennungsmotor 10 gestartet.
Der folgende Schritt 36 entspricht wieder einem Hauptprogramm
HP zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10. Im Schritt 38 wird überprüft, ob im
aktuellen Fahrzyklus eine Diagnose auszulösen ist. Für die Auslösekriterien gelten auch hier
die entsprechenden Erläuterungen
zum Schritt 38 in der 2.The 5 shows an embodiment according to which, when values of the oxygen uptake of the front catalytic converter FK determined in successive driving cycles do not repeatedly exceed the first threshold value, a determination of the oxygen uptake of the main catalytic converter is started in a subsequent further driving cycle. In step 80 such a further driving cycle is by a start of the internal combustion engine 10 started. The next step 36 again corresponds to a main program HP for controlling the internal combustion engine 10 , In step 38 It is checked whether a diagnosis is to be triggered in the current drive cycle. For the triggering criteria, the corresponding explanations for the step also apply here 38 in the 2 ,
Anschließend wird
in einem Schritt 82 überprüft, ob ein
Zählerstand
z größer als
ein Schwellenwert Z_S ist. Dabei gibt der Zählerstand z eine Zahl von aufeinander
folgenden Fahrzyklen an, in denen die Sauerstoffaufnahme des Frontkatalysators
FK ermittelt wurde und in denen die ermittelte Sauerstoffaufnahme
des Frontkatalysators FK den Schwellenwert SW(FK) nicht überschritten
hat. Wenn die Abfrage im Schritt 82 bejaht wird, bedeutet
dies, dass die Sauerstoffaufnahme SA des Frontkatalysators FK den
ersten Schwellenwert SW(FK) wahrscheinlich wieder nicht überschreiten
wird. Die separate Ermittlung der Sauerstoffaufnahme SA des Frontkatalysators
FK ist daher unnötig,
weil ohnehin eine Nachmessung mit einer größeren Reduktionsmittelmenge RMM2
erfolgen muss, die bei einem Katalysatorsystem mit Frontkatalysator
FK und Hauptkatalysator HK beim Ermitteln der Sauerstoffaufnahme
des Hauptkatalysators HK in das Katalysatorsystem 12 eingebracht
wird.Subsequently, in one step 82 checks whether a count z is greater than a threshold Z_S. Here, the count z indicates a number of consecutive driving cycles in which the oxygen uptake of the front catalytic converter FK was determined and in which the determined oxygen uptake of the front catalytic converter FK has not exceeded the threshold value SW (FK). If the query in step 82 is affirmative, this means that the oxygen uptake SA of the front catalytic converter FK will probably not exceed the first threshold SW (FK) again. The separate determination of the oxygen uptake SA of the front catalytic converter FK is therefore unnecessary, because in any case a re-measurement must be made with a larger amount of reducing agent RMM2 in a catalyst system with front Catalyst FK and main catalyst HK in determining the oxygen uptake of the main catalyst HK in the catalyst system 12 is introduced.
Um
die mit der separaten Prüfung
des Frontkatalysators FK verbundene Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs
und der Emissionen zu vermeiden, sieht die Ausgestaltung nach 5 vor,
in einem solchen Fall gleich zur Prüfung mit einer größeren Reduktionsmittelmenge
zu verzweigen, was in Ausgestaltungen des Verfahrens durch Verzweigen
zum Schritt 66 repräsentiert
wird. Die Diagnose des Hauptkatalysators HK verläuft dann bevorzugt nach dem
Schema aus der 2, wobei sich die Reduktionsmittelmengen
RMM1 und RMM2 dann entsprechend an der Sauerstoffspeicherkapazität eines
grenzwertigen Hauptkatalysators HK orientieren müssen.In order to avoid the increase in fuel consumption and emissions associated with the separate testing of the front catalytic converter FK, the design is becoming clearer 5 in such a case equal to branching to the test with a larger amount of reducing agent, which in embodiments of the method by branching to the step 66 is represented. The diagnosis of the main catalyst HK is then preferably according to the scheme of the 2 , wherein the reducing agent quantities RMM1 and RMM2 must then be oriented according to the oxygen storage capacity of a borderline main catalyst HK.
Wird
die Abfrage im Schritt 82 dagegen verneint, wird zunächst eine
separate Diagnose des Frontkatalysators FK durchgeführt. Diese
kann ebenfalls nach dem Schema der 2 erfolgen.
Bevorzugt erfolgt sie jedoch nach dem Schema der 4. 5 verdeutlicht
damit insbesondere eine Ausgestaltung, bei der dann, wenn Werte
der in aufeinanderfolgenden Fahrzyklen ermittelten Sauerstoffaufnahme
SA des Frontkatalysators FK den Schwellenwert SW(FK) wiederholt
nicht überschreiten,
in einem darauf folgenden weiteren Fahrzyklus mit einer Ermittlung
der Sauerstoffaufnahme des Front- und Hauptkatalysators HK begonnen
wird. Wenn dabei im Schritt 44 der 2 oder der 4 festgestellt wird,
dass die ermittelte Sauerstoffaufnahme SA den Schwellenwert SW(FK)
nicht überschreitet,
erfolgt zusätzlich
zum Gegenstand der 2 oder 4 eine Erhöhung des
Zählerstandes
z.Will the query in step 82 denied, first, a separate diagnosis of the front catalytic converter FK is performed. This can likewise according to the scheme of 2 respectively. However, it is preferably carried out according to the scheme of 4 , 5 thus clarifies in particular an embodiment in which, when values of the oxygen uptake SA of the front catalytic converter FK repeatedly determined in successive driving cycles do not exceed the threshold value SW (FK), the determination of the oxygen uptake of the front and main catalytic converter HK begins in a subsequent further driving cycle becomes. If doing so in the step 44 of the 2 or the 4 is determined that the determined oxygen uptake SA does not exceed the threshold value SW (FK), in addition to the subject of 2 or 4 an increase of the counter reading z.
Die
separate Prüfung
des Frontkatalysators erfolgt vor folgendem Hintergrund: Bei einem
sehr guten Frontkatalysator ist dieser aufgrund seiner großen Sauerstoffspeicherkapazität und Anordnung nahe
am Verbrennungsmotor 10 in der Lage, allein dafür zu sorgen,
dass die Grenzwerte eingehalten werden. Wird bei der separaten Prüfung des
Frontkatalysators ein so guter Frontkatalysator erkannt, wird in
einer Ausgestaltung auf die Prüfung
des Hauptkatalysators verzichtet.The separate test of the front catalytic converter takes place against the following background: In the case of a very good front catalytic converter, this is close to the internal combustion engine due to its large oxygen storage capacity and arrangement 10 able to ensure that the limit values are met. If such a good front catalytic converter is detected in the separate test of the front catalytic converter, the test of the main catalytic converter is dispensed with in one embodiment.