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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines alterungsbedingten
Verhaltens eines Katalysators eines Kraftfahrzeugs sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug.
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Insbesondere
vor dem Hintergrund, dass die Vorschriften hinsichtlich der zulässigen Schadstoffemissionen
von Kraftfahrzeugen immer strenger werden, ist es erforderlich,
Diagnoseverfahren zur Beurteilung der Güte von in Kraftfahrzeugen verbauten Katalysatoren
anzugeben. Derartige Diagnoseverfahren ermöglichen es, Aussagen über das
alterungsbedingte Verhalten bzw. die Güte des Katalysators zu treffen,
wobei jedoch die Durchführung
einer derartigen Diagnose unter Umständen mit Schwierigkeiten verbunden
ist.
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Insbesondere
ist zu berücksichtigen,
dass es zur Gewinnung von aussagekräftigen Daten zur Beurteilung
der Qualität
des Katalysators erforderlich ist, den Katalysator auf Temperaturen
unterhalb der sogenannten „Light-Off-Temperatur", also der Temperatur,
die den Beginn der katalytischen Aktivität bezeichnet, abzukühlen.
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Dementsprechend
sind explizit Maßnahmen zu
treffen, um den Katalysator tatsächlich
auf eine Temperatur zu bringen, die unterhalb der „Light-Off-Temperatur" liegt. Da dies mit
einem gewissen Aufwand verbunden ist, wäre es von Vorteil, wenn eine
Beurteilung der Güte
des Katalysators auch anhand von Daten möglich wäre, die im Normalbetrieb des
Kraftfahrzeugs ohne weitere spezifische Maßnahmen zur Einstellung der
Temperatur des Katalysators gewonnen werden können.
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Ein
Verfahren zur Überwachung
der Funktionsfähigkeit
eines Abgaskatalysators wird durch die
DE 10 2006 018 662 B3 beschrieben.
Darin ist vorgesehen, während
einer Schubphase der Brennkraftmaschine durch eine Luftmengenregeleinrichtung den
Abgaskatalysator so zu kühlen,
dass sich im Abgaskatalysator eine axiale Temperaturverteilung ausbildet.
Aus Signalen zweier Lambdasonden und aus der Temperaturverteilung
wird die axiale Verteilung der Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Abgaskatalysators berechnet. Anhand dieser Verteilung wird die Funktionsfähigkeit
des Abgaskatalysators beurteilt. Das dortige Verfahren basiert demnach
auf einer künstlichen
Abkühlphase,
wodurch ein hinreichender Temperaturgradient erzeugt wird.
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DE 10 2004 004 277
A1 betrifft ein Verfahren zur Beurteilung der Güte eines
einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges nachgeschalteten Abgaskatalysators.
Dabei soll die Light-Off-Temperatur ermittelt werden. Es wird vorgeschlagen,
bei Erreichen eines vorgegebenen Sauerstoffspeicherkapazitätswertes
die aktuelle Katalysatortemperatur zu erfassen. Anhand der Änderungen
dieser Temperatur kann der Alterungszustand des Abgaskatalysators ermittelt
werden.
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Der
Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
das diesbezüglich verbessert
ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Bestimmung eines alterungsbedingten
Verhaltens eines Katalysators eines Kraftfahrzeuges vorgesehen,
das sich dadurch auszeichnet, dass im Zusammenhang mit einem instationären, eine
Abkühlung
des Katalysators auf eine niedrige Temperatur bedingenden Betrieb
des Motors des Kraftfahrzeugs eine Messung der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators
in Abhängigkeit
der aktuellen Temperatur des Katalysators beim Abkühlen und/oder
einem erneuten Aufheizen des Katalysators durchgeführt und
anhand der temperaturabhängigen
Sauerstoffspeicherkapazität
des Katalysators wenigstens eine das alterungsbedingte Verhalten
des Katalysators betreffende Information bestimmt wird, wobei wenigstens
eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators betreffende
Information in Abhängigkeit eines
katalysatorspezifischen Modells der Sauerstoffspeicherkapazität bestimmt
wird, wobei ein hinsichtlich des absoluten Betrags der Sauerstoffspeicherkapazität und des
Anstiegs der Sauerstoffspeicherkapazität über der Temperatur differenzierendes katalysatorspezifisches
Modell der Sauerstoffspeicherkapazität herangezogen wird.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
liegt somit die Beobachtung zugrunde, dass sich die „Light-Off-Temperatur" mit zunehmender
Alterung des Katalysators zu größeren Temperaturen
verschiebt bzw. mit zunehmendem Katalysatoralter ansteigt. Dadurch
wird es möglich,
Daten hinsichtlich der Alterung des Katalysators nicht nur nach
einem gezielten Auskühlen
des Katalysators anhand geeigneter Maßnahmen, deren Durchführung mit
einem gewissen Aufwand verbunden ist, zu gewinnen, sondern den alterungsbedingten
Zustand des Katalysators auch bei instationären Betriebspunkten zu ermitteln,
die im regulären
Kraftfahrzeugbetrieb ohnehin häufiger
vorkommen und nicht explizit für
die Bestimmung der Katalysatorgüte
künstlich
herbeigeführt werden
müssen.
Als Beispiel für
einen solchen instationären
Betriebspunkt ist das Wegfahren von einer Ampel bzw. das Anfahren
nach einem Halt an einem Bahnübergang
oder dergleichen zu nennen.
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Bei
Vorliegen eines solchen instationären Motorbetriebs des Kraftfahrzeugs
wird erfindungsgemäß eine Messung
des Sauerstoffspeichers des Katalysators durchgeführt. Es
wird also ermittelt, wie sich der Sauerstoffspeicher bzw. die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators
nach der durch den instationären
Betrieb bedingten Abkühlung
des Katalysators auf eine niedrigere Temperatur bei einem erneuten
Anstieg der Temperatur verhält
bzw. welches Verhalten der Sauerstoffspeicher bei Abkühlung zeigt.
Vorzugsweise erfolgt hierzu eine Aufnahme bzw. Messung der Kurve
des OSC-Speichers („Oxygen-Storage-Capacity-Speichers") des Katalysators über der
Temperatur.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird also dann eingesetzt, wenn der Katalysator, bedingt durch einen
bestimmten Fahrzeugbetrieb bei geringer Last, beispielsweise bei
einem Halt vor einer Ampel, derart abgekühlt wird, dass bei einem etwas älteren Fahrzeug
bzw. einem Fahrzeug mit einem älteren Katalysator
bereits der Bereich der Light-Off-Temperatur erreicht bzw. diese
unterschritten wird. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren
zur Beurteilung der Katalysatorgüte
ohne weitere aufwendige Maßnahmen zur
Auskühlung
des Katalysators zumindest bei all denjenigen Fahrzeugen eingesetzt
werden, die etwas älter
sind, bei denen sich also die Light-Off-Temperatur bereits etwas zu höheren Temperaturen
hin verschoben hat.
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Durch
die Aufnahme der Messkurve für
den Sauerstoffspeicher z. B. in Abhängigkeit von einem nach dem
Abkühlen
erfolgenden erneuten Temperaturanstieg lässt sich eine bzw. lassen sich
mehrere Daten und Informationen gewinnen, die ein Maß für die Katalysatorgüte bzw.
das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators darstellen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann dabei vorzugsweise vollautomatisch beispielsweise anhand einer
Mess- und Diagnoseeinrichtung bzw. mit Hilfe geeigneter Rechenmittel, über die
diese verfügen
kann, durchgeführt
werden. Denkbar ist es aber ebenso, dass das erfindungsgemäße Verfahren
nicht vollautomatisch, sondern zumindest durch einen Bediener initiiert
bzw. unterstützt
durchgeführt
wird, beispielsweise durch eine entsprechende bedienerseitige Eingabe
an einem Display oder die Betätigung
eines entsprechenden Bedienmittels durch den Bediener, woraufhin
dann direkt bei einem aktuellen instationären Betrieb eine Aufnahme bzw.
Messung der Sauerstoffspeicherkapazität in Abhängigkeit von der aktuellen
Temperatur des Katalysators erfolgt bzw. bei mehreren instationären Betriebszuständen in
der Folge oder für
einen gewissen Zeitraum eine derartige Messung und anschließende Auswertung
der Messdaten durchgeführt
werden.
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Erfindungsgemäß wird wenigstens
eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators betreffende
Information in Abhängigkeit
eines katalysatorspezifischen Modells der Sauerstoffspeicherkapazität bestimmt.
Zusätzlich
kann wenigstens eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators
(4) betreffende Information in Abhängigkeit eines katalysatorspezifischen
Temperaturmodells bestimmt werden.
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Im
Falle eines instationären
Betriebs, wenn also ein längeres
Stehen des Kraftfahrzeugs bei kleinen Lasten vorliegt, weil beispielsweise
während
einer Ampelrotphase der Motor im Leerlauf betrieben wird und somit
der Katalysator auf geringere Temperaturen auskühlt, wird eine OSC-Messung
durchgeführt.
Diese Messung kann während
der Abkühlphase
oder auch während
der folgenden Beschleunigungsphase durchgeführt werden.
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Aus
der aufgenommenen Messkurve wird dann auf das alterungsbedingte
Verhalten des Katalysators rückgeschlossen,
wozu optional ein (ausreichend genaues) Temperaturmodell, zur Bestimmung des
zugrunde zu legenden temperaturabhängigen Verhaltens des Katalysators,
und grundsätzlich
ein OSC-Modell des Sauerstoffspeicherverhaltens des Katalysators
herangezogen werden, um eine verlässliche Bestimmung der Güte des Katalysators
zu ermöglichen.
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Insbesondere
wird ein hinsichtlich des absoluten Betrags der Sauerstoffspeicherkapazität und des
Anstiegs der Sauerstoffspeicherkapazität über der Temperatur differenzierendes
katalysatorspezifisches Modell der Sauerstoffspeicherkapazität herangezogen.
Das OSC-Modell ist also in diesem Fall so genau, dass hinsichtlich
des absoluten Betrags einerseits und hinsichtlich des Anstiegs des
Sauerstoffspeichers in Abhängigkeit
von der Temperatur andererseits unterschieden wird bzw. diesbezüglich Daten erhalten
werden. Mit Hilfe eines solchen Modells, das gegebenenfalls z. B.
auf Referenzkurven bzw. mathematischen Formel basieren kann, ist
dann eine differenzierte und exakte Beurteilung des tatsächlich gemessenen
Verlaufs der Sauerstoffspeicherkapazität in Abhängigkeit von der Temperatur
möglich.
Die Sauerstoffspeicherkapazität
kann dabei anhand einer Sauerstoffsonde, die dem Katalysator zugeordnet
ist, insbesondere einer diesem nachgeordneten Sauerstoffsonde, gemessen
werden.
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Weiterhin
kann wenigstens eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators
betreffende Information unter Berücksichtigung der axialen und/oder
radialen Ausdehnung des Katalysators und/oder in Abhängigkeit
eines hinsichtlich der axialen und/oder radialen Ausdehnung des
Katalysators diffe renzierten katalysatorspezifischen Temperaturmodells
und/oder Modells der Sauerstoffspeicherkapazität bestimmt werden.
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Dabei
ist für
eine genaue Beurteilung des Alterungsverhaltens des Katalysators
insbesondere eine axiale räumliche
Differenzierung (also in Längsrichtung
bzw. Abgasdurchströmrichtung)
hinsichtlich unterschiedlicher Katalysatorbereiche von Vorteil oder
sogar erforderlich. Vorrangig ergänzend kann gegebenenfalls eine
radiale Differenzierung vorgenommen werden. Dementsprechend können die
gegebenenfalls verwendeten Temperaturmodelle bzw. OSC-Modelle derart
ausgebildet sein, dass in diesen unterschiedliche Katalysatorzonen
bzw. eine axiale und gegebenenfalls auch radiale Abhängigkeit
berücksichtigt
sind. Bei Modellen auf der Basis einer zonalen Aufteilung des Katalysators
kann dieser beispielsweise in 10 in axialer Richtung vorhandene
Zonen aufgeteilt werden. Gegebenenfalls können ergänzend radiale Zonen definiert
werden.
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Wenigstens
eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators betreffende
Information kann unter Berücksichtigung
der zeitlichen Änderung
der Sauerstoffspeicherkapazität
bestimmt werden, insbesondere unter Berücksichtigung der temperaturabhängigen zeitlichen Änderung
der Sauerstoffspeicherkapazität.
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In
diesem Fall wird also die Sauerstoffspeicherkapazität im Hinblick
auf ihren zeitlichen Gradienten betrachtet, um so, beispielsweise
zur Unterscheidung zwischen einer Front- und Heckzonenalterung des
Katalysators, weitere bzw. genauere Informationen zu erhalten. Es
wird also, vorzugsweise zusätzlich
zur Aufnahme der Messkurve, der Gradient der OSC-Änderung über der
Zeit betrachtet. Dementsprechend ist bei der Messung zusätzlich zur
temperaturabhängigen
Sauerstoffspeicherkapazität
die Zeit, die der Änderung
des Sauerstoffspeichers mit der Temperatur zugrunde liegt, aufzunehmen
bzw. die Daten sind zeitaufgelöst
abzuspeichern, um daraus den zeitlichen Gradienten der Sauerstoffspeicherkapazität zu bestimmen,
also deren Änderung über der
Zeit.
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Erfindungsgemäß kann insbesondere
als wenigstens eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators
betreffende Information eine auf das Vorliegen einer Frontzonenalterung
und/oder einer Heckzonenalterung bezogenen Information bestimmt
werden.
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Demgemäß kann die
Güte des
Katalysators zumindest qualitativ derart beurteilt werden, dass eine
Aussage darüber
möglich
ist, ob eher von einer Heckzonenalterung oder eher von einer Frontzonenalterung
auszugehen ist.
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Je
nachdem, ob eine Frontzonenalterung bzw. eine Heckzonenalterung
vorliegt, ist eine Verschlechterung des Konvertierungsverhaltens
für unterschiedliche
Schadstoffarten gegeben, d. h., dass beispielsweise die Konvertierung
für Kohlenwasserstoffe
in anderer Art und Weise verschlechtert ist als die Konvertierung
für Stickoxide,
wobei eine derartige Alterung bzw. bezüglich der Schadstoffe differenzierte
Verschlechterung des Konvertierungsverhaltens für eine Schadstoffart durchaus
noch duldbar sein kann, während
eine entsprechende Verschlechterung bei einer anderen Schadstoffart
bereits dazu führen
kann, dass der Katalysator ausgetauscht werden muss.
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Wenigstens
eine auf das Vorliegen einer Frontzonenalterung und/oder einer Heckzonenalterung
bezogene Information kann in Abhängigkeit vom
Vorzeichen der Steigung der temperaturabhängigen Sauerstoffspeicherkapazität im Bereich
niedriger Temperaturen nach Abkühlung
des Katalysators bestimmt werden.
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Je
nachdem, ob der OSC-Wert bei einem erneuten Anstieg der Temperatur
direkt nach der Abkühlung
einen positiven oder negativen temperaturbezogenen Gradienten aufweist,
kann von einer Heckzonenalterung bzw. einer Frontzonenalterung ausgegangen
werden. Fällt
die Sauerstoffspeicherfähigkeit
mit nach der Abkühlung
wieder steigender Temperatur zunächst
ab, so kann von einer Heckzonenalterung des zu beurteilenden Katalysators
ausgegangen werden. Steigt die Sauerstoffspeicherkapazität hingegen
ausgehend von dem niedrigen Temperaturwert z. B. nach einem Ampelhalt
bei ei nem Erhöhen
der Temperatur kontinuierlich an, so liegt eine Frontzonenalterung
de Katalysators vor.
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Darüber hinaus
kann wenigstens eine das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators
betreffende Information in Abhängigkeit
der Lage eines lokalen Extremwerts der zeitlichen Änderung
der Sauerstoffspeicherkapazität über der
Temperatur bestimmt werden. Sowohl bei einer Frontzonenalterung als
auch bei einer Heckzonenalterung verschiebt sich mit dem Ausmaß dieses
Alterungsvorgangs das Maximum der OSC-Erhöhung nach hinten. Wird das
Maximum des zeitlichen Gradienten der Sauerstoffspeicherkapazität also relativ
früh erreicht,
so handelt es sich um einen vergleichsweise neuen Katalysator.
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Je älter der
zu beurteilende Katalysator ist, desto später wird das Maximum des zeitlichen
Gradienten der Veränderung
des Sauerstoffspeichers erreicht. Entsprechend wird ein Minimum
des zeitlichen Gradienten des Sauerstoffspeichers (negativer Gradient
bei Heckzonenalterung) für
einen neueren Katalysator bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen
erreicht, bei einem älteren
Katalysator bei entsprechend höheren
Temperaturen. Die jeweiligen Extremwerte werden also bei älteren Katalysatoren
erst bei höheren
Temperaturen und somit nach einer entsprechend längeren Zeit, die bis zum Erreichen
der höheren
Temperatur vergangen ist, angenommen.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Katalysator
und einer Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung, die bzw. das zur Bestimmung
eines alterungsbedingten Verhaltens des Katalysators durch Messung
der Sauerstoffspeicherkapazität
des Katalysators in Abhängigkeit
der aktuellen Temperatur des Katalysators beim Akühlen und/oder
einem erneuten Aufheizen des Katalysators im Zusammenhang mit einem
instationären,
einer Abkühlung
des Katalysators auf eine niedrige Temperatur bedingenden Betrieb
des Motors des Kraftfahrzeugs und zur Bestimmung wenigstens einer
das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators betreffenden Information
anhand der temperaturabhängigen
Sauerstoffspeicherkapazität
des Ka talysators ausgebildet ist, durch Durchführung eines Verfahrens wie
im Vorstehenden geschildert.
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Dabei
kann die Bestimmung des alterungsbedingten Verhaltens gegebenenfalls
vollständig und/oder
vollautomatisch durch die Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung vorgenommen
werden.
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Diese
Einrichtung verfügt
dazu zumindest über
Rechen- bzw. Auswertemittel, über
die gegebenenfalls die Daten wenigstens einer dem Katalysator des
Kraftfahrzeugs zugeordneten Sauerstoffsonde abgerufen, aufgenommen
bzw. ausgewertet werden können.
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Daraus
kann eine Kurve der temperaturabhängigen Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators
erhalten werden, nachdem der Katalysator bei einer längeren Standphase
des Fahrzeugs derart abgekühlt
ist, dass die Light-Off-Temperatur
erreicht bzw. unterschritten wurde, die bei älteren Katalysatoren höher liegt
als bei Neukatalysatoren.
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Anhand
dieser Kurve kann, beispielsweise unter Rückgriff auf ein entsprechendes
OSC-Modell und/oder Temperaturmodell, das in einer Speichereinrichtung
der Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung abgelegt sein kann, wenigstens
eine auf das alterungsbedingte Verhalten des Katalysators bezogene Information
extrahiert werden. Hierzu kann z. B. ein Vergleich mit Referenzkurven
durchgeführt
werden. Des Weiteren kann der zeitliche Gradient für den Sauerstoffspeicher
des Katalysators betrachtet und ausgewertet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bzw. das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug
ermöglichen
somit eine Beurteilung der Güte
des Katalysators in Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs unter Ausnutzung
instationärer
Betriebsphasen beispielsweise bei einem Ampelhalt oder dergleichen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der folgenden Ausführungsbeispiele
sowie aus den Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug,
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2 eine
Darstellung zur temperaturabhängigen Änderung
des Sauerstoffspeichers für
einen vergleichsweise neuen Katalysator,
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3 eine
Darstellung des Verlaufs der Sauerstoffspeicherfähigkeit eines Katalysators
in Abhängigkeit
von der Temperatur für
einen neueren und einen älteren
Katalysator,
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4 eine
Darstellung zur erfindungsgemäßen Bestimmung
von das alterungsbedingte Verhalten eines Katalysators betreffenden
Informationen und
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5 eine
Darstellung zur erfindungsgemäßen Bestimmung
von das alterungsbedingte Verhalten eines Katalysators betreffenden
Informationen anhand des zeitlichen Gradienten des Sauerstoffspeichers
des Katalysators.
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Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1,
das seinerseits eine Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung 2 aufweist,
die gemäß dem Doppelpfeil 3 zumindest
zum Zugriff auf Daten bzw. Informationen ausgebildet ist, die einen
Katalysator 4 des Kraftfahrzeugs 1, der gemäß dem Pfeil 5 dem Motor 6 des
Kraftfahrzeugs 1 nachgeschaltet ist, betreffen. Insbesondere
erhält
die Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung 2 im hier gezeigten
Ausführungsbei spiel
die Sauerstoffspeicherkapazität
des Katalysators 4 betreffende Daten in Form von Signalen
einer diesem gemäß dem Pfeil 7 nachgeschalteten Sauerstoffsonde 8.
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Wird
das Kraftfahrzeug nun beispielsweise bei einem Ampelhalt im Leerlauf
betrieben, so sinkt die Temperatur des Katalysators 4 bei
einem längeren
Stand derart ab, dass der Bereich der Light-Off-Temperatur, der
bei älteren
Katalysatoren 4 höher
liegt als bei Neukatalysatoren, erreicht wird. Ausgehend von dieser
niedrigen Temperatur wird nun die Kurve des Verlaufs des Sauerstoffspeichers bzw.
der Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Katalysators 4 mit steigender Temperatur aufgenommen.
Die Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung 2 ermittelt also den
temperaturabhängigen
OSC-Speicher und vorzugsweise zusätzliche zeitbezogene Daten,
um so ergänzend
den zeitlichen Gradienten des Sauerstoffspeichers in Abhängigkeit
von der Temperatur zu ermitteln.
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Anhand
von Temperaturmodellen bzw. OSC-Modellen, die in einer Speichereinrichtung
der Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung 2 vorliegen, kann
ein Rückschluss
auf das Alterungsverhalten des Katalysators 4 gezogen werden,
so dass insbesondere eine Information dahingehend, ob eine Frontzonenalterung
bzw. Heckzonenalterung des Katalysators 4 vorliegt, gewonnen
werden kann. Die hierzu verwendeten Modelle sind in diesem Ausführungsbeispiel
hinsichtlich des absoluten Betrags und des Anstiegs des Sauerstoffspeichers
mit der Temperatur differenziert und weisen zudem eine zumindest axiale
Differenzierungsmöglichkeit
für den
Katalysator 4 auf.
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Somit
kann erfindungsgemäß im normalen Betrieb
des Kraftfahrzeugs 1 durch das Kraftfahrzeug 1 selbst
bzw. auch nach Abruf der Daten der Mess- und/oder Diagnoseeinrichtung 2 durch
eine weitere externe Einrichtung eine Angabe zur Güte des Katalysators 4 gewonnen
werden. Ein aufwendiges spezifisch zur Datenaufnahme durchgeführtes Abkühlen des
Katalysators bzw. weitere Maßnahmen
sind nicht erforderlich.
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Die 2 zeigt
eine Darstellung zur temperaturabhängigen Änderung des Sauerstoffspeichers für einen
vergleichsweise neuen Katalysator beim Aufheizen des Katalysators.
Dabei ist auf der Y-Achse 9 der Sauerstoffspeicher aufgetragen,
auf der X-Achse 10 die Temperatur in °C. Für einen vergleichsweise neuen
Katalysator, der gleichwohl schon Alterungseffekte zeigt, ergibt
sich hierbei ein im Wesentlichen der Kurve 11 entsprechender
Verlauf des Sauerstoffspeichers in Abhängigkeit von der Temperatur.
Dabei wird die gezeigte Temperaturerhöhung gemäß dem Pfeil 12 hier
durch ein erneutes Losfahren nach einem vorhergehen Ampelhalt bewirkt,
der ein Auskühlen
des Katalysators bewirkt hat. Korreliert mit dem Temperaturanstieg
ist ein Anstieg des Sauerstoffspeichers, wie durch den Pfeil 13 angedeutet
wird.
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Die
Kurve 11 zeigt dabei einen mit steigender Temperatur kontinuierlich
ansteigenden Verlauf der Sauerstoffspeicherfähigkeit.
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In
der 3 ist eine Darstellung des Verlaufs der Sauerstoffspeicherfähigkeit
eines Katalysators in Abhängigkeit
von der Temperatur für
einen relativ neuen und einen älteren
Katalysator gezeigt. Auf der Y-Achse 14 ist der Sauerstoffspeicher
aufgetragen, auf der X-Achse 15 die Temperatur, wiederum
in °C. Die
Kurve 16 entspricht einem typischen Kurvenverlauf, wie
er bei einem vergleichsweise neuen Katalysator beim Aufheizen des
Katalysators aufgenommen wird, während
die Kurve 17 das Ergebnis einer entsprechenden Messung
des Sauerstoffspeichers für
einen älteren
Katalysator zeigt.
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Während die
Kurve 16 vergleichsweise steil ansteigt, ist der Anstieg
der Kurve 17 wesentlich flacher und die Kurve 17 insgesamt
z. B. bezüglich
der Annäherung
an das Maximum in den Bereich höherer Temperaturen
verschoben. Darüber
hinaus zeigt die Kurve 17 aufgrund des zunächst sehr
flachen Anstiegs, ausgehend von der ohnehin zu höheren Temperaturen verschobenen
Light-Off-Temperatur, einen Wendepunkt. Anhand des typischen Verlaufs
der Kurven 16, 17 lässt sich somit auf die Alterung
des Katalysators, für
den die Sauerstoffspeicherfähigkeit gemessen
wird, rückschließen.
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Die 4 betrifft
eine Darstellung zur erfindungsgemäßen Bestimmung von das alterungsbedingte
Verhalten eines Katalysators betreffenden Informationen, wobei auf
der Y-Achse 18 der Sauerstoffspeicher bzw. die Sauerstoffspeicherfähigkeit aufgetragen
ist, auf der X-Achse 19 die Temperatur in °C.
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Durch
den Pfeil 20 wird angedeutet, dass vorliegend eine Temperaturerhöhung im
normalen Betrieb bei einem Losfahren von einer Ampel gemessen wird.
Für einen
vergleichsweise neuen Katalysator ergibt sich bei Vorliegen einer
Frontzonenalterung eine in etwa der Kurve 21 entsprechende
Kurve, also eine Kurve, die eher steil kontinuierlich ansteigt.
Liegt demgegenüber
eine Heckzonenalterung bei einem vergleichsweise neuen Katalysator
vor, so ergibt sich bei der Messung qualitativ eine Kurve, wie sie
hier als Kurve 22 dargestellt ist, bei der also zunächst die Sauerstoffspeicherkapazität mit steigender
Temperatur abfällt
und erst dann wieder auf einen Wert, der etwas unterhalb dem Wert
der Kurve 21 liegt, ansteigt. Durch die Messung des Sauerstoffspeichers
in Abhängigkeit
von der Temperatur kann also erfindungsgemäß eine das alterungsbedingte
Verhalten des Katalysators betreffende Information zumindest dahingehend,
ob eine Frontzonenalterung bzw. eine Heckzonenalterung vorliegt,
gewonnen werden.
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Bei
einem vergleichsweise älteren
Katalysator ergibt sich für
den Fall des Vorliegens einer Frontzonenalterung eine Kurve gemäß der Kurve 23,
die wie die Kurve 21 zwar einen kontinuierlichen Anstieg zeigt,
der jedoch wesentlich flacher ausgeprägt ist und bei dem bei hohen
Temperaturen eine maximale Sauerstoffspeicherkapazität erreicht
wird, die deutlich unter der maximalen Sauerstoffspeicherkapazität der Kurve 21 liegt.
Das im Vergleich zur Kurve 22 einem kleineren Sauerstoffspeicher
zuzuordnende Minimum wird im Vergleich zur Kurve 22 erst
bei höheren
Temperaturen erreicht.
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Bei
Vorliegen einer Heckzonenalterung bei einem solchen älteren Katalysator
ergibt sich eine in etwa der Kurve 24 entsprechende Kurve,
bei der zunächst
die Sauerstoffspeicherkapazität
abfällt,
um erst bei höheren
Temperaturen kontinuierlich anzusteigen und einen Wert zu erreichen,
der etwas unterhalb des Wertes bei einer Frontzonenalterung gemäß der Kurve 23 liegt.
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Das
im Unterschied zur Kurve 22 einem kleineren Sauerstoffspeicher
zuzuordnende Minimum wird im Vergleich zur Kurve 22 erst
bei höheren
Temperaturen erreicht.
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In
der 5 ist eine Darstellung zur erfindungsgemäßen Bestimmung
von das alterungsbedingte Verhalten eines Katalysators betreffenden
Informationen anhand des zeitlichen Gradienten des Sauerstoffspeichers
des Katalysators gezeigt. Auf der Y-Achse 25 ist der zeitliche
Gradient des Sauerstoffspeichers aufgetragen, der positive und negative Werte
annehmen kann, auf der X-Achse 26 die Temperatur in °C. Der Pfeil 27 symbolisiert
wiederum, dass eine Temperaturerhöhung bei einem erneuten Losfahren
nach einem Ampelhalt gemessen wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise
mittels wenigstens einer dem Katalysator zugeordneten Sauerstoffsonde.
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Liegt
bei einem eher neueren Katalysator eine Frontzonenalterung vor,
so ergibt sich etwa eine der Kurve 28 entsprechende Kurve,
also ein positiver zeitlicher Gradient des Sauerstoffspeichers,
wobei das Maximum des Gradienten vergleichsweise schnell, also schon
nach einem geringen Temperaturanstieg, erreicht wird. Die Frontzonenalterung
bei einem älteren
Katalysator ist mit der Kurve 29 dargestellt, die ebenfalls
im Bereich positiver zeitlicher Gradienten verläuft, bei der aber das Maximum
des Gradienten deutlich später
bzw. bei deutlich höheren Temperaturen
erreicht wird.
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Die
Kurve 30 zeigt demgegenüber
den Fall der Heckzonenalterung bei einem neueren Katalysator, wobei
hier der zeitliche Gradient zunächst
negative Werte annimmt, bis ein Minimum erreicht wird, woraufhin
der Gradient ansteigt, den Bereich positiver zeitlicher Gradienten
erreicht, der einem Anstieg des Sauerstoffspeichers mit der Zeit
entspricht, und in diesem Bereich ein Maximum annimmt.
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Bei
einem älteren
Katalysator ergibt sich bei Vorliegen einer Heckzonenalterung abweichend
hiervon eine Kurve, die etwa der Kurve 31 entspricht, bei der
das Minimum im Bereich einer ersten Temperaturerhöhung im
Vergleich zu einem neueren Katalysator (vgl. Kurve 30)
erst bei höheren
Temperaturen erreicht wird. Auch das Maximum des zeitlichen Gradienten
des Sauerstoffspeichers wird entsprechend später bzw. erst bei höheren Temperaturen
erreicht.
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Dementsprechend
kann, insbesondere bei zusätzlicher
Berücksichtigung
des zeitlichen Gradienten, anhand der Messkurven der Sauerstoffspeicherkapazität über der
Temperatur im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs bereits eine zulässige Aussage hinsichtlich
des Alterungsverhaltens des in diesem verbauten Katalysators und
gegebenenfalls auch mehrerer Katalysatoren des Kraftfahrzeugs getroffen werden.