DE102008036733A1 - Emission control device diagnosing method for conversion of e.g. nitric dioxide pollutant, in exhaust gas flow of internal combustion engine of motor vehicle, involves determining parameter to characterize aging condition of control device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung zum Konvertieren von in dem Abgasstrom mitgeführten Schadstoffen.The The invention relates to a method for diagnosing a in an exhaust stream an internal combustion engine of a motor vehicle arranged exhaust gas purification device for converting pollutants entrained in the exhaust stream.
Verfahren zur Diagnose einer Abgasreinigungsvorrichtung sind bekannt. Diese können Bestandteil einer sogenannten Eigendiagnose (On-Board-Diagnose, OBD) sein. Eine solche Diagnose kann eine Aussage über einen Zustand der Abgasreinigungsvorrichtung, beispielsweise einen Katalysator, ermöglichen. Dazu können der Abgasreinigungsvorrichtung beispielsweise Temperatursensoren zum Ermitteln einer Temperaturmessgröße zugeordnet werden.method for diagnosis of an exhaust gas purification device are known. These can be part of a so-called self-diagnosis (on-board diagnosis, OBD). Such a diagnosis can be a statement about a state of the exhaust gas purification device, such as a Catalyst, allow. These may include the emission control device For example, temperature sensors for determining a temperature measurement be assigned.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte, insbesondere möglichst genaue, Überwachung einer Arbeitsweise und/oder eines Zustandes, insbesondere Alterungszustandes, einer Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere eines Oxidationskatalysators, zu ermöglichen.task The invention is an improved, in particular as possible exact, monitoring of a working method and / or a condition, in particular aging condition, an exhaust gas purification device, in particular an oxidation catalyst.
Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.The Task is with the features of the independent claim solved.
Danach ist bei einem Verfahren zur Diagnose einer in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung zum Konvertieren von in dem Abgasstrom mitgeführten Schadstoffen ein Ermitteln einer eine Anwesenheit zumindest eines Schadstoffs der Schadstoffe NO und NO2 kennzeichnenden ersten Kenngröße mittels einer der Abgasreinigungsvorrichtung nachgeschalteten Sensorvorrichtung und ein Ermitteln einer einen Zustand der Abgasreinigungsvorrichtung kennzeichnenden zweiten Kenngröße mittels der ersten Kenngröße vorgesehen. Bei der Abgasreinigungsvorrichtung kann es sich um einen Oxidationskatalysator handeln, der Stickoxid (NO) zu Stickdioxid (NO2) oxidiert. Mittels der Sensorvorrichtung kann stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung mittels der ersten Kenngröße auf einen Zustand, beispielsweise eine Aktivität einer Edelmetallbeschichtung, geschlossen werden, so dass sich aus dieser die den Zustand kennzeichnende zweite Kenngröße ableiten lässt.Thereafter, in a method for diagnosing a disposed in an exhaust gas stream of an internal combustion engine of a motor vehicle exhaust gas purification device for converting entrained in the exhaust gas pollutants determining a presence of at least one pollutant pollutants NO and NO 2 characteristic first characteristic by means of a downstream of the exhaust gas purification device sensor device and a Determining a state of the emission control device characterizing second characteristic provided by means of the first characteristic. The exhaust gas purification device may be an oxidation catalyst that oxidizes nitrogen oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ). By means of the sensor device can downstream of the exhaust gas purification device by means of the first characteristic to a state, such as an activity of a noble metal coating, be closed, so that can be derived from this the state characterizing second characteristic.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Generieren eines Diagnosesignals zur Anzeige einer Alterung der Abgasreinigungsvorrichtung mittels der zweiten Kenngröße und/oder ein Generieren des Diagnosesignals mittels eines Vergleichs der zweiten Kenngröße mit einem Schwellwert und/oder ein Setzen des Diagnosesignals bei Überschreiten des Schwellwerts vorgesehen. Bei einem Diagnosesignal kann es sich beispielsweise um ein binäres Signal handeln, welches die Abgasreinigungsvorrichtung als in Ordnung oder nicht in Ordnung kennzeichnet. Die zweite Kenngröße kann, insbesondere über eine Rechenvorschrift, dem Diagnosesignal zugeordnet sein, wobei über die Rechenvorschrift das Diagnosesignal setzbar, insbesondere auch rücksetzbar, ist. Bei der Rechenvorschrift kann es sich beispielsweise um den Vergleich der zweiten Kenngröße mit einem Schwellwert handeln, wobei das Diagnosesignal bei Überschreiten des Schwellwerts setzbar ist. Es ist möglich, das Diagnosesignal bei einmaligem Überschreiten des Schwellwertes gesetzt zu halten. Es ist jedoch auch möglich, bei nur einmaligem, beispielsweise kurzzeitigem Überschreiten des Schwellwertes dieses auch wieder zurückzusetzen.at An embodiment of the method is generating a diagnostic signal for indicating an aging of the exhaust gas purification device by means of the second characteristic and / or generating the diagnostic signal by means of a comparison of the second characteristic with a threshold value and / or a setting of the diagnostic signal when exceeding the Threshold provided. For example, a diagnostic signal may be to act as a binary signal representing the emission control device as okay or not in order. The second parameter can, in particular via a calculation rule, the diagnostic signal be assigned, wherein on the calculation rule, the diagnostic signal settable, in particular also resettable, is. In the calculation rule This can be, for example, the comparison of the second parameter act with a threshold, the diagnostic signal when exceeded of the threshold is settable. It is possible the diagnostic signal set once the threshold is exceeded to keep. However, it is also possible, with only one-time, for example, briefly exceeding the threshold to reset this again.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln einer eine Anwesenheit zumindest eines Schadstoffs der Schadstoffe NO und NO2 kennzeichnenden dritten Kenngröße mittels einer der Abgasreinigungsvorrichtung vorgeschalteten weiteren Sensorvorrichtung und/oder ein Ermitteln der zweiten Kenngröße mittels der ersten Kenngröße und der dritten Kenngröße vorgesehen. Die Schadstoffe NO und/oder NO2 können stromauf- und stromab der Abgasreinigungsvorrichtung ermittelt beziehungsweise mittels der weiteren Sensorvorrichtung und der Sensorvorrichtung gemessen werden. Bei der dritten Kenngröße und der ersten Kenngröße kann es sich beispielsweise jeweils um das Sensorsignal der Sensorvorrichtungen handeln. Es ist jedoch auch möglich, die Sensorsignale in eine weitere Größe, beispielsweise eine Konzentration der Schadstoffe, umzurechnen. Bei den Kenngrößen kann es sich also um eine beliebige eine Anwesenheit der Schadstoffe kennzeichnende Kenngröße handeln, beispielsweise um Sensorrohsignale, und/oder um abgeleitete Größen, beispielsweise eine Konzentration oder um absolute Größen, beispielsweise in Gramm oder Mol, beispielsweise pro Zeiteinheit oder Fahrstrecke eines vorgebbaren Fahrzyklus. Vorteilhaft können die erste und die dritte Kenngröße miteinander verrechnet werden, beispielsweise durch einen Vergleich, wobei auf eine Aktivität der Abgasreinigungsvorrichtung beziehungsweise den Zustand der Abgasreinigungsvorrichtung zum Ermitteln der dritten Kenngröße geschlossen werden kann. Unter Zustand kann insbesondere ein Funktionszustand und/oder ein Alterungszustand der Abgasreinigungsvorrichtung verstanden werden. Eine Alterung kann beispielsweise durch eine Vergiftung und/oder ein Auswaschen eines katalytisch aktiven Materials in die Abgasreinigungsvorrichtung hervorgerufen werden. Thermische Überlastungen können ebenfalls zu einer Alterung beziehungsweise zu einer Herabsetzung einer Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung führen.In a further embodiment of the method, a determination of a presence of at least one pollutant of the pollutants NO and NO 2 characteristic third characteristic by means of a exhaust gas purification device upstream further sensor device and / or determining the second characteristic by means of the first characteristic and the third characteristic is provided. The pollutants NO and / or NO 2 can be determined upstream and downstream of the exhaust gas purification device or measured by means of the further sensor device and the sensor device. In the third parameter and the first parameter For example, each may be the sensor signal of the sensor devices. However, it is also possible to convert the sensor signals into a further variable, for example a concentration of the pollutants. The parameters may therefore be any characteristic variable characterizing a presence of the pollutants, for example sensor raw signals and / or derived variables, for example a concentration or absolute values, for example in grams or moles, for example per unit time or distance of a predefinable driving cycle. Advantageously, the first and the third parameter can be offset from each other, for example by a comparison, wherein an activity of the exhaust gas purification device or the state of the exhaust gas purification device for determining the third characteristic can be concluded. Under state can be understood in particular a functional state and / or an aging state of the exhaust gas purification device. Aging can be caused for example by poisoning and / or washing out a catalytically active material in the exhaust gas purification device. Thermal overloads can also lead to aging or to a reduction in a conversion capability of the exhaust gas purification device.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln der dritten Kenngröße mittels eines hinterlegten Kennfelds des Verbrennungsmotors vorgesehen. Vorteilhaft können mittels des Kennfeldes bekannten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, beispielsweise einer bekannten Gemischbildung und/oder Last Emissionswerte der Schadstoffe zugeordnet werden. Die zugeordneten Werte können in die dritte Kenngröße Eingang finden.at Another embodiment of the method is determining the third characteristic by means of a stored Characteristic map of the internal combustion engine provided. Can be advantageous by means of the map known operating conditions of the Internal combustion engine, for example, a known mixture formation and / or load emission levels of pollutants are assigned. The assigned values can be in the third parameter Find entrance.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein Ermitteln einer Korrelationsbeziehung der ersten Kenngröße mit der dritten Kenngröße zum Ermitteln der zweiten Kenngröße und/oder ein Berücksichtigen einer Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung in der Korrelationsbeziehung und/oder ein Berücksichtigen eines Vergangenheitswerts der zweiten Kenngröße vorgesehen. Die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung beeinflusst die Konvertierungsfähigkeit. Vorteilhaft kann dieser Einfluss mittels der Korrelationsbeziehung berücksichtigt werden. Vorteilhaft können zusätzlich mittels des Vergangenheitswerts der zweiten Kenngröße bereits festgestellte Veränderungen des Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung, beispielsweise eine bereits teilweise eingetretene Alterung, ebenfalls in der Korrelationsbeziehung berücksichtigt werden. Vorteilhaft ist dadurch eine präzisere Ermittlung des Zustands, beispielsweise eine langsam fortschreitende Alterung, ermittelbar.at Another embodiment of the method is a Determining a correlation relationship of the first characteristic with the third parameter for determining the second Characteristic and / or a consideration a temperature of the exhaust gas purification device in the correlation relationship and / or taking into account a historical value of the second Characteristic provided. The temperature of the exhaust gas purification device affects the conversion ability. Advantageously this influence is taken into account by means of the correlation relationship become. Advantageously, in addition by means of Past value of the second parameter already detected changes in the state of the exhaust gas purification device, For example, an already partially occurred aging, also be considered in the correlation relationship. Advantageous is thereby a more precise determination of the condition, for example a slowly progressive aging, detectable.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln der zweiten Kenngröße in Abhängigkeit eines Betriebspunktes des Verbrennungsmotors vorgesehen. Vorteilhaft kann beim Ermitteln der zweiten Kenngröße eine von dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors abhängige Konvertierungsleistung berücksichtigt beziehungsweise kompensiert werden. Vorteilhaft kann dadurch eine genauere Aussage über den Zustand der Abgasreinigungsvorrichtung getroffen werden. Bei einem Betriebspunkt kann es sich beispielsweise um einen stationä ren Betrieb des Verbrennungsmotors, beispielsweise mit einer vorgebbaren Drehzahl und Last, handeln. Unter Betriebspunkt kann jedoch auch ein vorgebbarer Last- und Drehzahlbereich verstanden werden. Ferner können mittels eines Betriebspunkts auch weitere Umweltparameter, wie beispielsweise eine Temperatur und/oder ein Luftdruck definiert werden. Im weitesten Sinne kann unter Betriebspunkt auch eine vorgebbare Betriebsweise des Verbrennungsmotors, beispielsweise wie sie während einer Beschleunigungsphase oder einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs auftreten, verstanden werden.at Another embodiment of the method is determining the second parameter depending an operating point of the internal combustion engine is provided. Advantageous can when determining the second characteristic one dependent on the operating point of the internal combustion engine Conversion performance taken into account or compensated become. This can advantageously provide a more accurate statement about the state of the exhaust gas purification device are taken. at An operating point may, for example, be a stationary one Operation of the internal combustion engine, for example with a predefinable Speed and load, act. However, under operating point can also be a specifiable load and speed range are understood. Further By means of an operating point, further environmental parameters, such as a temperature and / or an air pressure defined become. In the broadest sense, under operating point also a predefinable Operation of the internal combustion engine, such as during a Acceleration phase or a coasting operation of the motor vehicle occur, be understood.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verrechnen einer eine Anwesenheit eines ersten Schadstoffs NO der Schadstoffe in dem Abgasstrom kennzeichnenden ersten Teilgröße cNO und einer eine Anwesenheit eines zweiten Schadstoffs NO2 der Schadstoffe in dem Abgasstrom kennzeichnenden zweiten Teilgröße cNO2 mittels einer Rechenvorschrift und einem auf eine der Teilgrößen angewendeten inversen Operator der Rechenvorschrift zum Ermitteln der zweiten Kenngröße und/oder ein Ermitteln der zweiten Kenngröße mittels Dividieren der zweiten Teilgröße cNO2 durch die erste Teilgröße cNO (cNO2/cNO) und/oder ein Ermitteln der zweiten Kenngröße mittels Dividieren der zweiten Teilgröße durch die erste Teilgröße addiert mit der zweiten Teilgröße (cNO2/(cNO + cNO2)) vorgesehen. Vorteilhaft ist die zweite Kenngröße mittels Anwendung des inversen Operators ein Maß für eine Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung. Falls es sich bei der Abgasreinigungsvorrichtung um einen Oxidationskatalysator handelt, kann dieser NO in NO2 konvertieren, wobei beispielsweise bei zunehmender Alterung, also abnehmender Konvertierungsfähigkeit der NO2-Anteil im Abgasstrom abnimmt. Mithin wird bei zunehmender Alterung eine Vergrößerung der zweiten Kenngröße beobachtbar. Vorteilhaft kann, beispielsweise bei Erreichen beziehungsweise Überschreiten des Schwellwerts das Diagnosesignal gesetzt werden. Unter einem inversen Operator kann eine Rechenoperation verstanden werden, die bezüglich der zugehörigen Rechenvorschrift und angewendet bei identischen Operanden als Ergebnis das neutrale Element der Rechenvorschrift liefert. Im Falle einer Addition liefern dann die Rechenvorschrift und der inverse Operator in Form einer Multiplikation einer der Operanden mit (–1) als Ergebnis das neutrale Element Null und im Falle einer Multiplikation bei einer Kehrbruchbildung das neutrale Element 1.In a further embodiment of the method, a first partial variable cNO characterizing a presence of a first pollutant NO of the pollutants in the exhaust gas flow and a second partial variable cNO 2 characterizing a presence of a second pollutant NO 2 of the pollutants in the exhaust gas flow by means of a calculation rule and a one of the part sizes applied inverse operator of the calculation rule for determining the second characteristic and / or determining the second characteristic by means of dividing the second part cNO 2 by the first part cNO cNO (cNO 2 / cNO) and / or determining the second characteristic by dividing the second part size by the first part size added with the second part size (cNO 2 / (cNO + cNO 2 )) provided. Advantageously, the second characteristic by means of application of the inverse operator is a measure of a conversion capability of the exhaust gas purification device. If it is an oxidation catalyst in the exhaust gas purification device, this NO can convert into NO 2 , wherein, for example, with increasing aging, ie decreasing conversion ability of the NO 2 content in the exhaust stream decreases. Thus, as the aging increases, an increase in the second characteristic becomes observable. Advantageously, the diagnostic signal can be set, for example, when the threshold value is reached or exceeded. An inverse operator can be understood to mean an arithmetic operation which, with respect to the associated calculation rule and applied to identical operands, results in the neutral element of the arithmetic operation writing supplies. In the case of an addition, then the calculation rule and the inverse operator in the form of a multiplication of one of the operands with (-1) result in the neutral element zero and in the case of a multiplication in a sweep break the neutral element 1.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln zumindest einer der Kenngrößen mittels eines Festkörper-Elektrolyts bei zumindest einer der Sensorvorrichtungen nach einem Nernst-Prinzip vorgesehen. Vorteilhaft können Sensorvorrichtungen nach dem Nernst-Prinzip auch zur Überwachung weiterer, der Abgasreinigungsvorrichtung nachgeschalteter Komponenten zum Konvertieren von dem Abgasstrom mitgeführten Schadstoffen verwendet werden. Der Abgasreinigungsvorrichtung können beispielsweise ein Speicherkatalysator und/oder ein auf dem Prinzip einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) basierender Katalysator nachgeschaltet sein. Vorteilhaft kann die Sensorvorrichtung zur Regelung, Steuerung und/oder Überwachung der nachgeschalteten Komponenten vorgesehen sein. Vorteilhaft kann das Sensorsignal gleichzeitig auch zur Diagnose der vorgeschalteten Abgasreinigungsvorrichtung, beispielsweise eines Oxidationskatalysators, verwendet werden. Zusätzliche Sensoren sind nicht notwendig.at Another embodiment of the method is determining at least one of the parameters by means of a solid electrolyte in at least one of the sensor devices according to a Nernst principle intended. Advantageously, sensor devices can after the Nernst principle also to monitor another, the emission control device downstream components for converting the exhaust stream entrained pollutants are used. The exhaust gas purification device can For example, a storage catalyst and / or on the principle downstream of a selective catalytic reduction (SCR) based catalyst be. Advantageously, the sensor device for control, control and / or monitoring be provided downstream of the components. Advantageously the sensor signal at the same time also for the diagnosis of the upstream Exhaust gas purification device, such as an oxidation catalyst, be used. Additional sensors are not necessary.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:Further Advantages, features and details emerge from the following Description, in reference to the drawing, an embodiment is described in detail. Same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals. Show it:
Bei
den Schadstoffen kann es sich beispielsweise um Kohlenwasserstoffe
(HC) sowie Stickoxide (NOX) handeln. Bei dem Verbrennungsmotor
Zur
Steuerung, Überwachung und/oder Regelung dieser nicht dargestellten
Komponenten kann dem Oxidationskatalysator
Mittels
der Steuereinheit
Der
Verbrennungsmotor
Mittels
der Gemischzusammensetzung des Verbrennungsmotors
Die
Einheit
Die
Steuereinheit
Auf
der x-Achse
Ein
Graph
Mittels
gepunkteter Linien sind in dem Diagramm
Die
untere Grenzkurve
Vorteilhaft
kann eine Eigendiagnose beziehungsweise On-Board-Diagnose beziehungsweise OBD
des Oxidationskatalysators
Vorteilhaft
können dazu die Sensorvorrichtung
Bei
dem Verbrennungsmotor
Über
das Verhältnis der Schadstoffe NO2/NO oder
NO2/NOX kann auf den Alterungszustand des Oxidationskatalysators
Vorteilhaft
ist auch eine Bestimmung während einer gesamten Betriebsdauer
des Verbrennungsmotors
Vorteilhaft
kann der Zusammenhang benutzt werden, dass über einen Oxidationskatalysator
Die
Sensorvorrichtung
Vorteilhaft
kann eine weitere Erhöhung der Genauigkeit erreicht werden,
wenn stromauf des Oxidationskatalysators
Eine
kostengünstige Alternative besteht darin, die Konzentration
beziehungsweise den Anteil zumindest einer der Abgaskomponenten
NO oder NO2 im Motorabgas beziehungsweise
dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors
Vorteilhaft
ist es denkbar, zur Bestimmung des Zustandes des Oxidationskatalysators
Ferner
ist es vorteilhaft denkbar, um eine erhöhte Genauigkeit
zu erreichen, eine Abhängigkeit des Anteils NO2:NOX
im Abgasstrom des Verbrennungsmotors
Vorteilhaft
kann das Verfahren mit einem beliebigen selektiven NO- oder NO2-Sensor durchgeführt werden. Beispielsweise
kann ein nach dem Nernst-Prinzip arbeitender Sensor für
die Sensorvorrichtung
Die
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 55
- Abgasreinigungsvorrichtungexhaust gas purification device
- 77
- Oxidationskatalysatoroxidation catalyst
- 99
- Pfeilarrow
- 1111
- Sensorvorrichtungsensor device
- 1313
- Sensorsignalsensor signal
- 1515
- Steuereinheitcontrol unit
- 1717
- Abgasturboladerturbocharger
- 1919
- LadeluftkühlungIntercooling
- 2121
- GemischbildungseinheitMixture formation unit
- 2323
- Brennraumcombustion chamber
- 2525
- Abgasanlageexhaust system
- 2727
- AbgasrückführungExhaust gas recirculation
- 2929
- AbgasrückführungskühlungExhaust gas recirculation cooling
- 3131
- Ansaugeinheitsuction
- 3333
- Einheitunit
- 3535
- Soll-WertTarget value
- 3636
- Gemischsteuerungmixture control
- 3737
- Temperatursignaltemperature signal
- 3939
- Diagnoseeinheitdiagnostic unit
- 4141
- Datendates
- 4343
- Diagnosesignaldiagnostic signal
- 4545
- Kennfeldmap
- 4747
- Sensorvorrichtungsensor device
- 4949
- Sensorsignalsensor signal
- 5151
- Diagrammdiagram
- 5353
- x-AchseX axis
- 5555
- Ist-WertActual value
- 5757
- Schwellwertthreshold
- 5959
- y-Achsey-axis
- 6161
- Graphgraph
- 6363
- obere Grenzkurveupper limit curve
- 6565
- untere Grenzkurvelower limit curve
- 6767
- Doppelpfeildouble arrow
- 6969
- Streubereichstray field
- 7171
- Pfeilarrow
- 7373
- Alterungsbereichaging range
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102006034234 A1 [0003] DE 102006034234 A1 [0003]
- - DE 102006016906 A1 [0004] DE 102006016906 A1 [0004]
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