DE102008041385A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines defekten Katalysators im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines defekten Katalysators im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (10) angeordneten Katalysators (28), bei dem ein Einsetzen der Schadstoffkonvertierung in dem Katalysator (28) aus einer Änderung des Signals (S24) einer hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) erkannt wird, eine Temperatur (T) des Katalysators (28) bestimmt wird, und der Katalysator (28) als defekt beurteilt wird, wenn die Temperatur (T) beim Einsetzen der Schadstoffkonvertierung höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Einsetzen der Schadstoffkonvertierung aus einer Änderung des Signals (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) erkannt wird, die bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors (10) ohne zwischen Luftüberschuss und Luftmangel erfolgende Änderungen der Luftzahl Lambda eines in den Katalysator (28) einströmenden und unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abgases auftritt. Jeweils ein weiterer unabhängiger Anspruch richtet sich auf eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (10) angeordneten Katalysators (28) eingerichtetes Steuergerät (18) und ein Steuergerät-Programmprodukt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysators. Dabei wird die Temperatur des Katalysators bestimmt, bei der seine Schadstoffkonvertierung einsetzt. Das Einsetzen der Schadstoffkonvertierung wird aus einer Änderung des Signals einer hinter dem Katalysator angeordneten Abgassonde erkannt. Bei der anschließenden Auswertung wird der Katalysator als defekt beurteilt, wenn seine beim Einsetzen der Schadstoffkonvertierung ermittelte Temperatur höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein zur Durchführung des Verfahrens eingerichtetes Steuergerät sowie ein Steuergeräte-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode. Ein solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist jeweils aus der DE 42 11 092 der Anmelderin bekannt.
  • Bei dem bekannten Verfahren wird der Verbrennungsmotor in einem fortwährenden Wechsel zwischen fettem und magerem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben, so dass die Luftzahl Lambda am Eingang des Katalysator fortwährend schwankt. Solange ein zunächst kalter Katalysator noch nicht konvertiert, tritt diese Schwankung auch am Ausgang des Katalysators auf. Mit zunehmender Temperatur des Katalysators wächst seine temperaturabhängige Sauerstoffspeicherfähigkeit und damit auch seine Fähigkeit zur Konvertierung von Schadstoffen an. Mit diesem Anwachsen ist eine zunehmende Dämpfung der Schwankung der im Abgas hinter dem Katalysator messbaren Luftzahl Lambda verbunden.
  • Als Maß für die Dämpfung wird bei dem bekannten Verfahren das Verhältnis der hinter dem Katalysator erfassten Schwankungen der Luftzahl Lambda zu den vor dem Katalysator erfassten Schwankungen gebildet. Mit zunehmender Temperatur des Katalysators wird der Quotient kleiner und unterschreitet schließlich einen vorbestimmten Schwellenwert, der den Konvertierungsbeginn kennzeichnet. Die zu diesem Zeitpunkt herrschende Katalysatortemperatur wird festgestellt. Diese beim Konvertierungsbeginn herrschende Katalysatortemperatur steigt mit zunehmendem Alter des Katalysators an und ist daher ein Maß für seine Funktionsfähigkeit. Liegt die Temperatur über einem vorbestimmten Schwellenwert, wird der Katalysator als nicht mehr ausreichend funktionsfähig beurteilt.
  • Das bekannte Verfahren setzt damit insbesondere voraus, dass sich die Luftzahl Lambda ändert, mit der der Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart im anschließenden Warmlauf periodisch zwischen Luftzahlen größer 1 (mager) und Luftzahlen kleiner als 1 (fett) betrieben wird.
  • Neben diesem bekannten Verfahren, das bei einem zunächst kaltem und sich dann aufheizenden Katalysator durchgeführt wird, gibt es andere Verfahren, die auf einer Messung der Sauerstoffspeicherfähigkeit eines bereits ausreichend warmen Katalysatorvolumens basieren.
  • Es ist bekannt, dass die Emissionen eines Kraftfahrzeuges nach einem Kaltstart ganz wesentlich von der Zeit abhängen, die zum Erreichen des Konvertierungsbeginns erforderlich ist. Je kürzer diese Zeit ist, desto geringer sind die Emissionen. Mit Blick auf den Katalysatorzustand hängt diese Zeit weniger von der ganzen Sauerstoffspeicherfähigkeit ab, die bei betriebswarmem Katalysator messbar ist. Sie hängt dagegen erfahrungsgemäß stark vom Alterungszustand der Frontzone des Katalysators ab, die sich beim Aufheizen des Katalysators am schnellsten erwärmt und daher am schnellsten anfängt zu konvertieren.
  • Mit Blick auf die immer strenger werdenden Abgasvorschriften besteht daher ein Interesse daran, Katalysatoren mit geschädigter Frontzone zu erkennen. In betriebswarmem Zustand lässt sich eine Frontzonenschädigung nicht zuverlässig feststellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn aus Kostengründen auf eine Aufteilung des Katalysatorvolumens auf zwei separate Teilkatalysatoren verzichtet wurde und die gesamte Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysatorvolumens beurteilt wird. Eine Frontzonenschädigung kann aber dazu führen, dass Kohlenwasserstoffe in einem gesetzlich vorgeschriebenen Abgastest erst mehrere Sekunden später als bei einem ungeschädigten Katalysator ausreichend konvertiert werden, was das Testergebnis deutlich verschlechtert. Darüber hinaus besteht ein Interesse daran, einen Katalysator nach einem Kaltstart möglichst schnell aufzuheizen.
  • Bekannte Heizmaßnahmen sehen zum Beispiel einen Betrieb des Verbrennungsmotors mit fettem Brennraumlambda und Sekundärlufteinblasung vor. Die Reaktion der aus fetten Brennraumfüllungen resultierenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe mit der eingeblasenen Sekundärluft führt zu einem erwünschten schnellen Aufheizen des Abgassystems einschließlich des Katalysators. Während der Sekundärlufteinblasung herrscht kontinuierlich Luftüberschuss im Abgas, wobei die Luftzahl Lambda in der Regel zwischen 1,1 und 1,5 liegt. Weitere Heizmaßnahmen, wie z. B. ein magerer Warmlauf, gehen mit einer Wirkungsgradverschlechterung und einer leicht mageren Abgaszusammensetzung (Lambda ungefähr gleich 1,05) einher.
  • Durch den aus der Sekundärlufteinblasung und/oder dem mageren Warmlauf resultierenden kontinuierlich vorliegenden Luftüberschuss treten im Abgas keine Schwankungen der Luftzahl Lambda auf, die eine Verwendung des eingangs genannten Verfahrens zur Detektion einer Frontzonenschädigung erlauben würden. Das eingangs genannte Verfahren zur Überprüfung der Katalysator-Funktionsfähigkeit kann daher nicht in Verbindung mit einer zur Aufheizung erfolgenden Sekundärlufteinblasung und/oder einem mageren Warmlauf durchgeführt werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens, das eine Erkennung einer Frontzonenschädigung des Katalysators auch in Verbindung mit einer Sekundärlufteinblasung und/oder einem mageren Warmlauf und/oder einem anderen Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglicht, bei dem keine Fett-Mager-Wechsel im Abgas vor dem Katalysator auftreten.
  • Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
  • 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.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
  • 1 das technische Umfeld der Erfindung;
  • 2 Signalverläufe, wie sie bei der Durchführung der Erfindung bei einem neuwertigen und bei einem nicht mehr ausreichend funktionsfähigen Katalysator auftreten; und
  • 3 ein Blockschaltbild als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Im Einzelnen zeigt die 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Abgassystem 12, einem Kraftstoffsystem 14 und einem Luftsystem 16, einem Steuergerät 18 und verschiedenen Sensoren 20, 22, 24, 26, die Betriebsparameter BPM, S22, S24, T des Verbrennungsmotors 10 und/oder des Abgassystems 12 erfassen und dem Steuergerät 18 übergeben.
  • Die Erfindung ist nicht auf Verbrennungsmotoren mit einem bestimmten Brennverfahren beschränkt und kann bei Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, mit Selbstzündung, und bei betriebspunktabhängig mit Fremdzündung und/oder Selbstzündung arbeitenden Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.
  • Das Abgassystem 12 weist wenigstens einen Katalysator 28 auf. Der Katalysator 28 besitzt die Fähigkeit, Sauerstoff zu speichern. Als Beispiel solcher Katalysatoren wird auf einen 3-Wege-Katalysator, einen Stickoxidspeicherkatalysator und einen Oxidationskatalysator verwiesen. Die Sensorik 20 repräsentiert eine Mehrzahl von Sensoren, wie sie bei modernen Verbrennungsmotoren zur Erfassung von Betriebsparametern BPM eingesetzt werden. Beispiele solcher Sensoren sind ein Ansaugluftmassenmesser, ein Ansauglufttemperatursensor, gegebenenfalls ein Ladedrucksensor, ein Kühlmitteltemperatursensor, ein Kraftstoffdrucksensor, ein Drehzahlsensor, ein Nockenwellenpositionssensor usw.
  • Vor dem Katalysator 28 ist eine erste Abgassonde 22 angeordnet, die ein Signal S22 an das Steuergerät 18 liefert. Eine hinter dem Katalysator 28 angeordnete Abgassonde 24 liefert ein Signal S24 an das Steuergerät 18. Die Signale S22, S24 bilden in einer bevorzugten Ausgestaltung Werte der Luftzahl Lambda der Abgasatmosphäre an den zugehörigen Orten vor und hinter dem Katalysator 28 ab.
  • Ein Temperatursensor 26 erfasst eine Temperatur einer Frontzone des Katalysators 28 und übergibt ein Signal T, in dem sich diese Temperatur abbildet, an das Steuergerät 18.
  • Alternativ oder ergänzend kann die Temperatur T der Frontzone des Katalysators 28 auch aus Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 10 und/oder des Abgassystems 12, ggf. ergänzt durch weitere Parameter wie die Fahrgeschwindigkeit, rechnerisch modelliert werden. Solche Temperaturmodelle sind dem Fachmann bekannt und werden in einer Ausgestaltung im Steuergerät 18 berechnet.
  • Im Übrigen bildet das Steuergerät 18 aus den Signalen BPM, T, S22, S24 Stellgrößen zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10. 1 zeigt explizit eine Stellgröße SK, die einen Eingriff in das Kraftstoffsystem 14 repräsentiert, und eine Stellgröße SL, die einen Eingriff in sein Luftsystem 16 repräsentiert. Das Kraftstoffsystem 14 weist in einer Ausgestaltung einen oder mehrere Kraftstoffinjektoren auf, mit denen Kraftstoff zu der in den Verbrennungsmotor 10 strömenden Luft dosiert wird. Das Luftsystem 16 weist in einer Ausgestaltung eine Drosselklappe auf, mit der die Masse der in den Verbrennungsmotor 10 strömenden Luft eingestellt wird. Alternativ oder ergänzend weist das Luftsystem 16 Stellglieder auf, mit denen die Füllung von Brennräumen des Verbrennungsmotors 10 durch Eingriffe in eine Gaswechselsteuerung des Verbrennungsmotors 10 eingestellt wird. Eine Sekundärluftpumpe 30 und ein Sekundärluftventil 32 dienen zur Einblasung von Luft in das aus den Brennräumen des Verbrennungsmotors 10 ausgestoßene Abgas und werden vom Steuergerät 18 mit einer Stellgröße S30 gesteuert. Die Sekundärlufteinblasung stellt eine Möglichkeit dar, Luft für exotherme Reaktionen im Abgas bereitzustellen. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung einer Sekundärlufteinblasung beschränkt.
  • Im Übrigen ist das Steuergerät 18 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, wenigstens eines der in dieser Anmeldung vorgestellten Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Katalysators 28 durchzuführen. Dabei wird unter der Durchführung des Verfahrens die Steuerung seines Ablaufs verstanden.
  • Stellt das Steuergerät 18 eine nicht mehr ausreichende Funktionsfähigkeit des Katalysators 28 fest, gibt es eine entsprechende Fehlermeldung F aus, die in einer Ausgestaltung eine Fehlerlampe 34 aktiviert.
  • Die 2 insbesondere zeigt das Signal S24 der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 24 über der Katalysatortemperatur T beim Aufheizen des Katalysators 28 nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10. 2a zeigt einen Signalverlauf, der für einen neuwertigen Katalysator charakteristisch ist und die 2b zeigt einen Signalverlauf, der für einen stark gealterten Katalysator 28 charakteristisch ist.
  • Dabei wird der Verbrennungsmotor 10 bei beiden Signalverläufen mit annähernd konstanter Luftzahl Lambda >1 betrieben. Bei noch nicht einsetzender Konvertierung kann auf diese Weise die HC Emission minimiert werden. Zusätzlich zu dem Sauerstoff, der aus dem Luftüberschuss resultiert, enthält das Abgas noch unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe resultieren aus einer unvollständigen Verbrennung von Brennraumfüllungen. Ihre Menge kann durch eine später als üblich erfolgende Nacheinspritzung von Kraftstoff in die Brennräume vergrößert werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Luftzahl Lambda nicht notwendigerweise konstant sein muss. Es reicht aus, wenn der Verbrennungsmotor ohne zwischen Luftüberschuss und Luftmangel wechselnden Luftzahlen Lambda des in den Katalysator 28 einströmenden, Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abgases betrieben wird.
  • Die Signalverläufe der 2 beziehen sich auf Abgassonden, die bei großen Sauerstoffkonzentrationen einen größeren Signalpegel besitzen als bei kleinen Sauerstoffkonzentrationen. Dies ist zum Beispiel für die Kennlinie einer sogenannten Breitband-Lambdasonde der Anmelderin der Fall. Diese Breitbandsonde besitzt eine Kennlinie, bei der das Sondensignal (dort: Pumpstrom) mit zunehmenden Lambdawerten und damit mit zunehmenden Werten der Sauerstoffkonzentration ansteigt.
  • Andere Sondentypen besitzen andere Kennlinien. So besitzt zum Beispiel die Zweipunkt-Lambda-Sonde der Anmelderin eine Kennlinie, bei der das Sondensignal (dort: Nernstspannung) mit zunehmenden Lambdawerten abnimmt. Es versteht sich dass die Erfindung unabhängig von der Form der jeweiligen Sondenkennlinie verwendet werden kann.
  • In der Situation, die in der 2 dargestellt ist, ist das Ausgangssignal S24 wegen der annähernd konstanten Luftzahl Lambda zunächst ebenfalls annähernd konstant. Die Temperatur liegt dabei zunächst, wie es für einen Kaltstart typisch ist, unter der Konvertierungsbeginntemperatur T_KB eines neuwertigen Katalysators, die bei etwa 300°Celsius liegt.
  • Die Abgaszusammensetzung vor dem Katalysator 28 entspricht der Abgaszusammensetzung hinter dem Katalysator 28. Der Katalysator 28 konvertiert insbesondere die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe noch nicht. Als Folge treten diese Kohlenwasserstoffe auch an der hinter dem Katalysator 28 angeordneten zweiten Abgassonde 24 auf.
  • Dabei bewirkt die Abgaszusammensetzung eine Verschiebung der Kennlinie der Signale S22, S24 der beider Abgassonden 22, 24. Eine solche Verschiebung wird auch als Querempfindlichkeit bezeichnet. Aufgrund der Querempfindlichkeit der Abgassonde 24 bildet das Signal S24 zunächst nicht die wirkliche Luftzahl, sondern die Luftzahl einer magereren Abgasatmosphäre ab. Die wirkliche Luftzahl wird dabei durch den unteren Signalpegel u repäsentiert, während eine magerere Luftzahl durch den oberen Signalpegel o repräsentiert wird.
  • Mit zunehmender Erwärmung setzt die Konvertierung im Katalysator 28 ein. In der Folge unterscheiden sich die Abgaszusammensetzungen vor dem Katalysator 28 und hinter dem Katalysator 28 voneinander. Es findet zum Beispiel eine Konvertierung der im Abgas vor dem Katalysator 28 nach wie vor vorhandenen Kohlenwasserstoffe statt. Als Folge nimmt die Kohlenwasserstoffkonzentration an der hinter dem Katalysator 28 angeordneten zweiten Abgassonde 24 ab. Der Einfluss einer HC-Querempfindlichkeit auf das Sondensignal S24 nimmt daher ab. Als Folge sinkt das Sondensignal S24 mit der bei zunehmender Temperatur einsetzenden Konvertierung ab, bis es bei hohen Temperaturen schließlich den Pegel u erreicht, der die wahre Luftzahl repräsentiert. Mit anderen Worten: Durch die einsetzende Konvertierung ändert sich das Signal der hinteren Abgassonde 24 vom oberen Pegel o auf den unteren Pegel u, obwohl sich die Zusammensetzung der Abgasatmosphäre vor dem Katalysator 28 und insbesondere ihre wahre Luftzahl nicht geändert hat.
  • Zur Konvertierung trägt insbesondere (verbrennungsmotorseitige) Frontzone des Katalysatorvolumens bei. Das beschriebene Verhalten wird daher weniger von der Sauerstoffspeicherfähigkeit des ganzen Katalysatorvolumens und mehr von der temperaturabhängigen Sauerstoffspeicherfähigkeit der Frontzone des Katalysatorvolumens dominiert. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Verhalten zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Katalysators 28 und insbesondere zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit seiner Frontzone ausgewertet.
  • Der Signalverlauf der 2a ist für einen neuwertigen Katalysator repräsentativ. Dieser ist dadurch charakterisiert, dass eine Signaländerung mit vorbestimmtem Ausmaß d24_S bereits bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur T_KB von zum Beispiel 300°Celsius auftritt. Dabei repräsentiert die durchgezogene Linie das Signal der hinteren Abgassonde 24 über der Temperatur T, während die gestrichelte Linie das Signal der vorderen Abgassonde 22 zeigt. Wegen der Lage der Abgassonde 22 vor dem Katalysator 28 wird ihr Signal durch Katalysatoreinflüsse nicht verändert.
  • In einer Ausgestaltung wird die Änderung des Signals der hinteren Abgassonde 24 auf das Signal der vorderen Abgassonde 22 bezogen. Dies erfolgt bevorzugt durch eine Differenzbildung oder eine Quotientenbildung. Alternativ kann die Änderung des Signals der hinteren Abgassonde 24 auch auf ihr eigenes Signal bezogen werden, das zu einem früheren Zeitpunkt und damit bei einer niedrigeren Temperatur und daher insbesondere vor einem Einsetzen der Konvertierungsfähigkeit des Katalysators 28 erfasst und gespeichert wird.
  • 2b zeigt im Vergleich dazu Signalverläufe, wie sie unter sonst gleichen Bedingungen bei einem stark gealterten Katalysator zu erwarten sind. Charakteristisch ist in diesem Fall, dass die Konvertierungsfähigkeit erst bei einer höheren Temperatur T_KB einsetzt, so dass das vorbestimmte Ausmaß d24_S der Signaländerung der zweiten Abgassonde 24 erst bei der höheren Temperatur T_KB von zum Beispiel 450°Celsius erreicht wird.
  • 3 zeigt mit einem Blockschaltbild, das durch Hardware- oder Softwarestrukturen im Steuergerät 18 realisierbar ist, ein Ausführungsbeispiel, das sowohl Verfahrensaspekte, als auch Vorrichtungsaspekte darstellt.
  • Das Signal S24 der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 24 wird zu einem ersten Zeitpunkt t1 erfasst und gespeichert, bei dem ein Betrieb des Verbrennungsmotors ohne zwischen Luftüberschuss und Luftmangel erfolgende Änderungen der Luftzahl Lambda des in den Katalysator 28 einströmenden Abgases vorliegt. Ferner wird wenigstens eine Differenz eines zu einem späteren Zeitpunkt t2 erfassten Signals S24 der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 24 mit dem gespeicherten Signal gebildet und diese Differenz wird mit einem Schwellenwert d24_S verglichen. Eine Änderung des Signals S24 der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 24, die einen Konvertierungsbeginn anzeigt, wird erkannt, wenn die Differenz den vorbestimmten Schwellenwert d24_S überschreitet.
  • Im Einzelnen wird in einem Block 33 eine Differenz D = S24(t1) – S24(t2) gebildet. Dabei entspricht der erste Term dem Signal der hinteren Abgassonde 24 zu einem ersten Zeitpunkt t1. In der 2 kann dieser Zeitpunkt t1 der Temperatur T(t1) zugeordnet werden. Der zweite Term entspricht dem Signal der hinteren Abgassonde 24 zu späteren Zeitpunkten t2 > t1. Im Block 35 wird die Differenz D mit dem vorbestimmten Schwellenwert d24_S verglichen, der vom Block 36 bereitgestellt wird und der dem vorbestimmten Ausmaß d24_S der Änderung aus 2 entspricht.
  • Parallel dazu wird im Block 38 die Katalysatortemperatur T mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen, der vom Block 40 bereitgestellt wird und der in einer Ausgestaltung dem Wert von 450°Celsius aus der 2b entspricht. Die Katalysatortemperatur T wird von dem Temperatursensor 26 aus 1 bereitgestellt oder durch ein Rechenmodell aus Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 10 im Steuergerät 18 berechnet.
  • Die Ausgangssignale der beiden Vergleicher 35, 38 werden durch den Block 42 mit einem logischen ”UND” so verknüpft, dass eine Überschreitung beider Schwellenwerte den Schalter 44 schließt, mit dem die Fehlerlampe 34 aktiviert wird. Es versteht sich, dass die Aktivierung der Fehlerlampe 34 in einer Ausgestaltung von einer zusätzlichen statistischen Absicherung abhängig gemacht werden kann und/oder dass die Fehlermeldung auf andere Art und Weise ausgewertet und/oder signalisiert werden kann. Insbesondere dann, wenn die Differenz bei einer Temperatur von weniger als 450°C die Schwelle überschreitet, wird der Katalysator 28 als funktionsfähig beurteilt. In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Temperaturabfrage dann, wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet.
  • So erlaubt die Kombination des hier vorgestellten Verfahrens mit bekannten Verfahren, die die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines ganzen Katalysatorvolumens bei betriebswarmem Katalysator ausmessen, eine Unterscheidung zwischen insgesamt gealterten Katalysatoren und solchen Katalysatoren, deren Frontzonenschädigung dominiert.
  • Bei einer Unterteilung des Katalysatorvolumens 28 in einen Vorkatalysator und einen separaten Hauptkatalysator und einer Anordnung des gesamten Katalysatorvolumens 28 zwischen den Abgassonden 22 und 25 kann zum Beispiel ein defekter Vorkatalysator von einem defekten Hauptkatalysator unterschieden werden, was im Reparaturfall anfallende Kosten verringert.
  • Bei der beschriebenen Ausgestaltung wird die Änderung des Signals S24 der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 24 durch einen Vergleich von zu verschiedenen Zeitpunkten t1, t2 erfassten Signalen S24 dieser Abgassonde 24 erkannt.
  • Eine alternative Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Änderung des Signals S24 der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 24 durch einen Vergleich dieses Signals S24 mit einem Signal S22 einer vor dem Katalysator 28 angeordneten Abgassonde 22 erkannt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4211092 [0001]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (10) angeordneten Katalysators (28), bei dem ein Einsetzen der Schadstoffkonvertierung in dem Katalysator (28) aus einer Änderung des Signals (S24) einer hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) erkannt wird, eine Temperatur (T) des Katalysators (28) bestimmt wird, und der Katalysator (28) als defekt beurteilt wird, wenn die Temperatur (T) beim Einsetzen der Schadstoffkonvertierung höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, dadurch gekennzeichnet dass das Einsetzen der Schadstoffkonvertierung aus einer Änderung des Signals (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) erkannt wird, die bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors (10) ohne zwischen Luftüberschuss und Luftmangel erfolgende Änderungen der Luftzahl Lambda eines in den Katalysator (28) einströmenden und unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abgases auftritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Signals (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) durch einen Vergleich von zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten Signalen dieser Abgassonde (24) erkannt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) zu einem ersten Zeitpunkt erfasst und gespeichert wird, bei dem ein Betrieb des Verbrennungsmotors (10) ohne zwischen Luftüberschuss und Luftmangel erfolgende Änderungen der Luftzahl Lambda des in den Katalysator (28) einströmenden Abgases begonnen wird, wenigstens eine Differenz (D) eines später erfassten Signals der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) mit dem gespeicherten Signal gebildet wird, die Differenz (D) mit einem Schwellenwert (d24_S) verglichen wird, und eine Änderung des Signals (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) dann erkannt wird, wenn die Differenz (D) den vorbestimmten Schwellenwert (d24_S) überschreitet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Änderung des Signals (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) durch einen Vergleich dieses Signals (S24) mit einem Signal (S22) einer vor dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (22) erkannt wird.
  5. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (10) angeordneten Katalysators (28) eingerichtetes Steuergerät (18), das dazu eingerichtet ist, ein Maß für die Temperatur (T_KB) des Katalysators (28) zu bestimmen, bei der die Schadstoffkonvertierung im Katalysator (28) einsetzt, dieses Maß mit einem Schwellenwert zu vergleichen und das Einsetzen der Schadstoffkonvertierung aus einer Änderung des Signals (S24) einer hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet dass das Steuergerät (18) dazu eingerichtet ist, das Einsetzen der Schadstoffkonvertierung aus einer Änderung des Signals (S24) der hinter dem Katalysator (28) angeordneten Abgassonde (24) zu erkennen, die bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors (10) ohne zwischen Luftüberschuss und Luftmangel erfolgende Änderungen der Luftzahl Lambda des in den Katalysator (28) einströmenden Abgases auftritt.
  6. Steuergerät (18) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 durchzuführen.
  7. Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode, welches das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchführt, wenn das Programm in einem Steuergerät (18) abläuft.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013010562A1 (de) 2013-06-25 2015-01-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Bestimmen einer HC-Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators, zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102018209811A1 (de) * 2018-06-18 2019-12-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Katalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211092A1 (de) 1992-04-03 1993-10-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Beurteilen der Funktionsfähigkeit eines Katalysators

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211092A1 (de) 1992-04-03 1993-10-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Beurteilen der Funktionsfähigkeit eines Katalysators

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013010562A1 (de) 2013-06-25 2015-01-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Bestimmen einer HC-Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators, zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
US9416708B2 (en) 2013-06-25 2016-08-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for determining HC-conversion efficiency of a catalyst, a diagnostic device configured to carry out the method as well as a motor vehicle having such a catalyst
DE102018209811A1 (de) * 2018-06-18 2019-12-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Katalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung

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