DE102009021991A1

DE102009021991A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Anspringtemperatur und/oder eines Anspringverhaltens eines Katalysators

Info

Publication number: DE102009021991A1
Application number: DE102009021991A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Veldten; Frank Alich; Maciej Kulaszewski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Anspringtemperatur (39) und/oder eines Anspringverhaltens eines in einem Abgasstrom (51) einer Brennkraftmaschine (49) angeordneten Katalysators (47). Um eine verbesserte Bestimmung der Anspringtemperatur und/oder des Anspringverhaltens, insbesondere in einem Feld, zu ermöglichen, sind die folgenden Schritte vorgesehen: - Ermitteln einer Messtemperatur (9,T5) des Abgasstroms (51) stromabwärts des Katalysators (47) mittels eines ersten Messglieds (61), - Ermitteln einer Modelltemperatur (11,T5Mod) mittels eines Modells (59) für die Messtemperatur (9,T5), - Berechnen einer Differenz (29) der Modelltemperatur (11,T5Mod) und der Messtemperatur (9,T5), - Berechnen eines Gradienten (17) der Differenz (29), - Ermitteln des Anspringverhaltens und/oder der Anspringtemperatur (39) des Katalysators (47) mittels des Gradienten (17).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Anspringtemperatur und/oder eines Anspringverhaltens eines in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators.
Verfahren zur Bestimmung einer Anspringtemperatur und/oder eines Anspringverhaltens eines Katalysators sind bekannt. Solche Verfahren können insbesondere als sogenannte On-Board-Diagnose, also während eines realen Fahrbetriebs eines mit dem Katalysator ausgerüsteten Kraftfahrzeuges durchgeführt werden. Die DE 10 2004 004 277 A1 betrifft ein Verfahren zur Beurteilung der Güte eines einer Brennkraftmaschine eines Fahr-zeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, nachgeschalteten Abgaskatalysators. Es wird in Abhängigkeit von dem Erreichen eines vorgegebenen Sauerstoffspeicher-kapazitätswertes eines Sauerstoffspeichers des Katalysators eine aktuelle Katalysator-temperatur erfasst, die mit einem auf den selben Sauerstoffspeicherkapazitätswert bezogenen Katalysatortemperaturvergleichswert verglichen wird, wobei anschließend im Falle einer gegenüber dem Katalysatortemperaturvergleichswert festgestellten höheren aktuellen Katalysatortemperatur ein Temperaturanstieg ermittelt wird, und wobei anschließend eine Light-Off-Temperatur als zum Temperaturanstieg proportionale Größe, vorzugsweise linear proportionale Größe, ermittelt wird. Aus der DE 600 15 911 T2 ist ein Verfahren zur Überwachung und Ermittlung einer Aktivierungstemperatur eines katalytischen Wandlers bekannt. Es erfolgt eine Bestimmung einer Änderung eines Signalausganges eines stromunterhalb des katalytischen Wandlers angeordneten Abgas-Sauerstoffsensors gegenüber einem Signalausgang eines stromoberhalb des katalytischen Wandlers angeordneten Abgas-Sauerstoffsensors. Während der Änderung wird eine Katalysatortemperatur bestimmt. Es erfolgt ein Berechnen der Katalysatoraktivierungstemperatur anhand einer Relation zwischen der ermittelten Katalysator-temperatur und der relativen Änderung, und ein Vergleichen der berechneten Aktivierungstemperatur mit einer gespeicherten Referenzkatalysatoraktivierungs-temperatur zur Erlangung einer Beurteilung des Katalysatorzustandes. Aus der EP 1 136 671 B1 betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Funktionstüchtigkeit eines Katalysators für die Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor ist mit einer elektronischen Steuerung aus Motorelektronik und einer OBD-Elektronik ausgerüstet. Zur Beurteilung einer verbliebenen katalytischen Aktivität des Katalysators wird eine Differenz der aktuellen Katalysatoraustrittstemperatur des Abgases zu einer Anspringtemperatur für Kohlenmonoxyd des frischen Katalysators im jeweiligen Motorbetriebspunkt bestimmt und ein Umsetzungsgrad für Kohlenmonoxyd ermittelt. Ein Überschreiten der Temperaturdifferenz über einen Grenzwert an einem Motorbetriebspunkt bei gleichzeitigem Vorliegen eines Umsetzungsgrades für Kohlenmonoxyd unter einem Grenzwert des Umsetzungsgrades für Kohlenmonoxyd in der OBD-Elektronik wird als Fehlfunktion des Katalysators aufgezeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative, eine verbesserte und/oder genauere Bestimmung einer Anspringtemperatur und/oder eines Anspringverhaltens eines Katalysators anzugeben, insbesondere für ein in einem Feld betriebenen Kraftfahrzeug.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Bestimmung einer Anspringtemperatur und/oder eines Anspringverhaltens eines in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators gelöst. Es sind ein Ermitteln einer Messtemperatur des Abgasstroms stromabwärts des Katalysators mittels einer Messvorrichtung, ein Ermitteln einer Modelltemperatur mittels eines Modells für die Messtemperatur, ein Berechnen einer Differenz der Modelltemperatur und der Messtemperatur, ein Berechnen eines Gradienten der Differenz und ein Ermitteln des Anspringverhaltens und/oder der Anspringtemperatur des Katalysators mittels des Gradienten vorgesehen. Bei dem Katalysator kann es sich um einen Oxydationskatalysator, insbesondere Dieseloxydationskatalysator, handeln, der zur Reduktion von in dem Abgasstrom enthaltenden oxidierbaren Komponenten, beispielsweise Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxyd, ausgelegt bzw. geeignet ist. Bei dem Modell kann es sich um ein Modell im Sinne eines Beobachtermodells zum Ermitteln der Messtemperatur mittels anderer bekannter Größen handeln. Der Katalysator kann in einem Abgasstrom einer mager betriebenen Brennkraftmaschine, also beispielsweise einem Magermotor oder einem Dieselmotor angeordnet sein. Die Brennkraftmaschine kann entsprechend mit λ-Werten größer als 1, also mit Sauerstoffüberschuss betrieben werden. Unter Anspringverhalten kann allgemein ein Übertragungsverhalten des Katalysators während eines Kaltstartvorgangs der Brennkraftmaschine verstanden werden. Im speziellen kann darunter eine Anspringtemperatur des Katalysators verstanden werden, ab der dieser eine bestimmte Umsetzungsrate für die in dem Abgasstrom enthaltenen Komponenten, insbesondere die oxidierbaren Komponenten, erreicht, beispielsweise eine Umsetzungsrate von über 50% für das in dem Abgasstrom enthaltene Kohlenmonoxyd und/oder für die in dem Abgasstrom enthaltenen oxidierbaren Kohlenwasserstoffe. Allgemein gilt, dass sich mit zunehmender Gebrauchsdauer des Katalysators seine katalytische Aktivität durch thermische Überbelastungen und Vergiftungen, z. B. durch Schwelfel-Phosphor- und Schwermetallverbindungen im Abgas, die entweder aus den verwendeten Kraft- und Schmierstoffen stammen oder auf Abrieb im Motor zurückgehen, vermindern kann. Die Alterung des Katalysators kann sich beispielsweise durch eine schleichende Erhöhung seiner Anspringtemperatur bzw. einer Verschlechterung seines Anspringverhaltens und bei einer fortschreitenden Schädigung zusätzlich durch eine Verminderung der maximalen Umsetzung bei hohen Temperaturen äußern. Vorteilhaft können durch das angegebene Verfahren Rückschlüsse auf das Anspringverhalten, insbesondere die Anspringtemperatur des Katalysators gezogen werden, so dass vorteilhaft auch während einer Feldbetriebsweise eines mit dem Katalysator ausgerüsteten Kraftfahrzeuges die Alterung des Katalysators feststellbar ist. Unter Feldbetriebsweise kann ein Kundenfahrbetrieb bzw. ein realer Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges verstanden werden. Das Verfahren kann für eine sogenannte On-Board-Diagnose (OBD, In-Fahrzeug-Diagnose) durchgeführt werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln eines Verlaufs, insbesondere einer Flanke, einer fallenden Flanke und/oder eines Nulldurchgangs, des Gradienten vorgesehen. Vorteilhaft reagiert der Gradient sehr sensibel auf Änderungen des Katalysatorübertragungsverhaltens oberhalb und unterhalb der Anspringtemperatur, die aufgrund einer Alterung des Katalysators auftreten. Vorteilhaft kann mittels des Verlaufs des Gradienten auf einfache Art und Weise auf die Anspringtemperatur und/oder das Anspringverhalten des Katalysators zurückgeschlossen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Bewerten des Katalysators als in Ordnung vorgesehen, falls der Verlauf auftritt und als nicht in Ordnung, falls der Verlauf nicht auftritt. Der Verlauf kann während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Falls während diesem Kaltstartvorgang nicht die gewünschte Eigenschaft bzw. der Verlauf auftritt, kann vorteilhaft daraus geschlossen werden, dass der Katalysator nicht mehr als in Ordnung einzustufen ist, also beispielsweise soweit gealtert ist, dass dessen Anspringtemperatur sich um mehr als einen tolerierbaren verändert hat und/oder seine maximale Umsetzungsrate nicht mehr den Anforderungen für einen Feldbetrieb des Kraftfahrzeuges genügt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Zuordnen des ermittelten Verhaltens zu der dazugehörigen Messtemperatur als Anspringtemperatur des Katalysators vorgesehen. Vorteilhaft kann das Verhalten des Gradienten, insbesondere ein Nulldurchgang des Gradienten, zeitlich exakt ermittelt werden, und die dazugehörige Messtemperatur ermittelt werden. Die zu diesem Zeitpunkt ermittelte Messtemperatur stimmt vorteilhaft mit der Anspringtemperatur des Katalysators überein.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Betreiben des Verbrennungsmotors in einem Diagnosebetrieb und/oder einem Fahrzyklusbetrieb mit einem Kaltstart vorgesehen. Es ist vorteilhaft möglich, das Verfahren in einem während einer Feldbetriebsweise des Kraftfahrzeuges auftretenden Diagnosebetrieb und/oder während einem, beispielsweise auf einem Rollenprüfstand durchführbaren, Fahrzyklusbetrieb, insbesondere nach einem bekannten genormten Fahrzyklus, beispielsweise NEFZ, durchzuführen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Betreiben des Verbrennungsmotors in einem Feldbetrieb nach einem Kaltstart vorgesehen. Vorteilhaft kann auch der Verlauf des Gradienten nach einem in dem Feldbetrieb durchgeführten Kaltstart des Verbrennungsmotors zum Ermitteln des Anspringverhaltens und/oder der Anspringtemperatur des Katalysators durchgeführt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln einer gedämpften Messtemperatur mittels eines ersten Dämpfungsgliedes erster Ordnung und/oder ein Ermitteln einer gedämpften Modelltemperatur mittels eines zweiten Dämpfungsgliedes erster Ordnung vorgesehen. Ein Dämpfungsglied erster Ordnung kann als ein Übertragungsglied mit einem proportionalen Übertragungsverhalten mit einer Verzögerung erster Ordnung verstanden werden. Vorteilhaft können größere Ausschläge, insbesondere ein Messrauschen und/oder Digitalisierungsrauschen und/oder kleinere Ungenauigkeiten des Modells herausgefiltert werden, wobei vorteilhaft das nachfolgende Verfahren mit diesen beruhigten bzw. geglätteten Werten durchgeführt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Durchführen der nachgeordneten Schritte des Verfahrens mit den gedämpften Temperaturen vorgesehen. Vorteilhaft kann das nachgeordnete Verfahren mit geglätteten Werten, also bereinigt ohne unerwünschte Störeinflüsse durchgeführt werden, wobei vorteilhaft eine höhere Aussagekraft erzielbar ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Berechnen des Gradienten mittels eines Differenziergliedes mit einem Dämpfungsverhalten erster Ordnung vorgesehen. Vorteilhaft kann das Differenzierglied selbst ein Dämpfungsverhalten erster Ordnung aufweisen, um so vorteilhaft das durch den Differenziervorgang aufgeraute Signal wieder zu glätten.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein berechnen des Gradienten mittels eines parallel geschalteten Verzögerungsglieds und einem Subtraktionsglied vorgesehen. Vorteilhaft kann so auf einfache Art und Weise ein absoluter Gradient, also nicht auf die Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds normierter Gradient ermittelt werden. Vorteilhaft kann zum Ermitteln des Anspringverhaltens und/oder der Anspringtemperatur auch der absolute Gradient auf sein Verhalten untersucht werden.
Die Aufgabe ist ferner bei einem Kraftfahrzeug mit einem in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges angeordneten Katalysators, mit einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Anspringverhaltens und/oder einer Anspringtemperatur des Katalysators, wobei die Vorrichtung zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert ist gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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:
1 ein Schaubild verschiedener Größen über der Zeit aufgezeichnet während eines Anspringens eines Katalysators;
2 eine vereinfachte Darstellung eines Funktionsbilds eines Verfahrens zum Ermitteln eines Anspringverhaltens und/oder einer Anspringtemperatur eines Katalysators;
3 ein detailliertes Funktionsbild zur Durchführung eines Verfahrens zum Ermitteln eines Anspringverhaltens und/oder einer Anspringtemperatur eines Katalysators;
4 ein Schaubild der in 1 dargestellten Größen über der Zeit für einen als in Ordnung bewerteten Katalysator;
5 die Darstellung gemäß 4, jedoch für einen als nicht in Ordnung bewerteten Katalysator; und
6 eine Ansicht eines teilweise dargestelltes Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine und einem dieser nachgeschalteten Katalysator.
1 zeigt ein Schaubild 1 verschiedener Größen über der Zeit eines in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators, insbesondere eines Katalysators eines Kraftfahrzeuges, während eines Kaltstarts des Kraftfahrzeuges.
Das Schaubild 1 weist eine x-Achse 3 auf, auf der eine Zeit aufgetragen ist, beispielsweise zwischen 0 und ungefähr 1000 Sekunden. Auf einer ersten y-Achse 5 ist eine Temperatur des Abgasstroms stromabwärts des Katalysators aufgetragen, beispielsweise zwischen 0 und 500 °C. Auf einer zweiten y-Achse 7 ist ein Wert eines im folgenden näher beschriebenen Gradienten aufgetragen, beispielsweise zwischen –10 und +5.
In dem Schaubild 1 ist entsprechend der ersten y-Achse 5 eine Messtemperatur 9, T5 aufgetragen. Auf der gleichen Skala ist eine Modelltemperatur 11, T5Mod aufgetragen. Ferner sind auf der Skala der zweiten y-Achse 7 geglättete, bzw. mittels Tiefpassfiltern gefilterte Werte der Messtemperatur 9 sowie der Modelltemperatur 11 aufgetragen, nämlich eine gedämpfte Messtemperatur 13, T5_PT1 und eine gedämpfte Modelltemperatur 15, T5ModPT_1.
Außerdem ist in dem Schaubild 1 entsprechend der Skala der zweiten y-Achse 7 ein Gradient 17, dT eingezeichnet. Der Gradient 17 ist mittels Differenzieren einer Differenz der gedämpften Messtemperatur 13, T5_PT1 und der gedämpften Modelltemperatur 15, T5ModPT_1 ermittelbar. Der Gradient 17 gibt also eine Steigung der gedämpften Temperaturen 13 und 15 an.
In 1 ist zu erkennen, dass der Gradient 17 eine fallende Flanke 19 mit einem Nulldurchgang 21 aufweist. Mittels einer Geraden ist im Bereich der Flanke 19 an dem Nulldurchgang 21 des Gradienten 17 eine Anspringzeit 23 des Katalysators eingezeichnet. Vorteilhaft kann mittels des Verlaufs des Gradienten 17, im speziellen mittels der Flanke 19 und des Nulldurchgangs 21 die Anspringzeit 23 des Katalysators ermittelt werden. Es wurde erkannt, dass die Anspringzeit 23 ein Anspringverhalten des Katalysators charakterisiert. Genauer kann zur Anspringzeit 23 ein aktueller Wert der Messtemperatur 9, T5 als eine Anspringtemperatur des Katalysators ermittelt werden. Die Anspringtemperatur, auch Light-Off-Temperatur genannt, gibt vorteilhaft Auskunft über einen Alterungszustand des Katalysators. Vorteilhaft kann das Modell über die Lebenszeit des Katalysators unverändert bleiben, insbesondere nicht nachgeführt und/oder adaptiert, bleiben, sodass dadurch über die Lebenszeit auftretende alterungsbedingte Abweichungen auftreten, die vorteilhaft zur Beurteilung der Alterung des Katalysators ausgenutzt werden können.
2 zeigt ein vereinfachtes Funktionsbild einer Vorrichtung 25 zum Ermitteln der Anspringtemperatur bzw. des Anspringverhaltens des Katalysators. Als Eingangsgrößen aus der Modelltemperatur T5Mode, 11 und der Messtemperatur 9, T5 wird mittels eines ersten Subtraktionsgliedglieds 27 eine Differenz 29 der Temperaturen 9, 11, T5, T5Mode gebildet. Die Differenz 29 wird einem parallel geschalteten Verzögerungsglied 31 sowie direkt einem zweiten Subtraktionsgliedglied 33 zugeführt. Bei dem Verzögerungsglied 31 kann es sich beispielsweise um ein Glied handeln, dass den Wert der Differenz 29 um eine bestimmte Zeit und/oder eine bestimmte Anzahl von Takten verzögert und entsprechend weiterleitet. Das verzögerte Signal der Differenz 29 sowie die Differenz 29 selbst werden mittels des zweiten Subtraktionsgliedglieds 33 voneinander abgezogen, was eine digitale Differenzierung der Differenz 29 bewirkt. Die Kombination des Verzögerungsglieds 31 und des zweiten Subtraktionsgliedglieds 33 bildet einen Differenzierer 35, mittels dem der Gradient 17 ohne Normierung auf eine Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds 31 ermittelbar ist. Nachgeschaltet kann mittels einer Auswerteeinheit 37, die beispielsweise ein Oder-Glied und eine nachgeschaltete Logik aufweisen kann, ein Verhalten bzw. ein Verlauf des Gradienten 17, insbesondere die Flanke 19 und/oder der Nulldurchgang 21, analysiert bzw. ermittelt werden. Mittels der Auswerteeinheit 37 kann die Anspringtemperatur 39, die während des entsprechenden Zeitpunkts des ermittelten Verhaltens des Gradienten 17 herrscht, ausgegeben werden.
3 zeigt eine detailliertere Darstellung einer Vorrichtung 25 zum Ermitteln der Anspringtemperatur und/oder des Anspringverhaltens des Katalysators. Im folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zur Darstellung gemäß 2 eingegangen. Im Unterschied werden die Messtemperatur, 9, T5 einem ersten Dämpfungsglied 41 und die Modelltemperatur T5, 11 einem zweiten Dämpfungsglied 43 zugeführt. Das erste Dämpfungsglied 41 liefert als Ausgangsgröße die gedämpfte Messtemperatur 13, T5PT_1. Das zweite Dämpfungsglied 43 liefert als Ausgangstemperatur die gedämpfte Messtemperatur 15, T5ModPT_1. Die gedämpften Temperaturen 13, 15 werden mittels des ersten Subtraktionsgliedglieds 27 voneinander abgezogen. Zum Bilden des Gradienten 17 ist ein Differenzierglied 45 vorgesehen, dass als DT1-Glied ausgeführt ist. Dem Differenzierglied 45 ist die Auswerteeinrichtung 37 zum Ermitteln der Anspringtemperatur 39 nachgeschaltet. Die Glieder 41, 43, 45 sind mit einer Verstärkung K und einer Zeitkonstante PT1_T5, PT1_T5Mod, DT1 parametrierbar.
Die 4 und 5 zeigen Schaubilder analog des Schaubildes 1 der 1. Das Schaubild der 4 entspricht im wesentlichen der Darstellung des Schaubildes 1 der 1 und stammt von einem Katalysator, der mittels der Vorrichtung 25 als in Ordnung bewertet werden kann. Das Schaubild gemäß der 5 stammt von einem gealterten Katalysator, der mittels der Vorrichtung 25 als nicht in Ordnung bewertet werden kann. Es ist zu erkennen, dass der Gradient 17 im Unterschied ein anderes Verhalten bzw. einen anderen Verlauf aufweist, als der in 4 dargestellte. Im speziellen weist er keine so ausgeprägte Flanke 19 und einen sehr viel später liegenden Nulldurchgang 21 auf.
6 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 25 zum Ermitteln eines Anspringverhaltens und/oder einer Anspringtemperatur eines Katalysators 47. Der Katalysator 47 ist einer Brennkraftmaschine 49 nachgeschaltet in einem Abgasstrom 51 der Brennkraftmaschine 49 angeordnet. Die Vorrichtung 25 kann Teil eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeuges 53 sein. Die Darstellung der Brennkraftmaschine 49 und des Katalysators 47 sind schematisch, wobei in dem Abgasstrom 51 weitere Abgasreinigungskomponenten angeordnet sein können. Zur Durchführung des vorab beschriebenen Verfahrens weist das Kraftfahrzeug 53 eine Steuereinheit 55 auf, die in 6 gestrichelt angedeutet ist. Die Steuereinheit 55 weist eine Motorsteuerung 57 zur Steuerung der Brennkraftmaschine 49 auf. Außerdem weist die Steuereinheit 55 ein Modell 59 zum Ermitteln der Modelltemperatur 11, T5Mode auf. Zum Ermitteln der Messtemperatur 9, T5 ist dem Katalysator 47 ein erstes Messglied 61 nachgeschaltet und/oder zugeordnet. Zum Ermitteln einer Abgastemperatur 63 des Abgasstroms 51 ist dem Katalysator 47 ein zweites Messglied 65 vorgeschaltet. Die Ausgangsgröße des zweiten Messglieds 65 bzw. die damit ermittelbare Abgastemperatur 63 dient als Eingangsgröße des Modells 59. Das Modell 59 liefert eine zusätzliche modellbasierte Überwachung und/oder Beobachtung für die Messtemperatur 9, T5 des Katalysators 47. Ein entsprechendes Übertragungsverhalten des Katalysators 47 kann dazu in dem Modell 59 hinterlegt sein. Die weitere Verarbeitung der Temperaturen 9 und 11 erfolgt entsprechend den Darstellungen der 2 und 3.
Vorteilhaft ist zum Erkennen bzw. Ermitteln des Anspringverhaltens des Katalysators 37 bzw. einer sogenannten Light-Off-Verschiebung keine aktive Diagnose erforderlich, so dass vorteilhaft keine störenden Nebeneffekte, wie beispielsweise eine Rauchentwicklung und/oder Emissionserhöhung nicht auftreten. Das Verfahren kann daher vorteilhaft auch im Feld, also im praxisnahen bzw. Kundenbetrieb des Kraftfahrzeuges 53 durchgeführt werden. Die Anspringtemperatur 39 kann vorteilhaft im Betrieb ohne eine aktive Exothermie des Katalysators 47, der insbesondere als Dieseloxydationskatalysator ausgeführt sein kann, vorteilhaft lediglich durch die Auswertung des Gradienten 17 erfolgen.
Vorteilhaft kann auch ein nur teilweise geschädigter Katalysator 47 erkannt werden, bei dem nur eine teilweise Verschlechterung von Emissionswerten vorliegt.
Zusammenfassend kann im Vergleich zu bekannten, Energie abgebenden, also aktiven Methoden mittels des beschriebenen Verfahrens das Anspringverhalten bzw. die Anspringtemperatur 39 passiv ermittelt werden, also durch eine Diagnose während eines Feldbetriebs, also auf der Straße.
Das passiv durchführbare Verfahren basiert darauf, dass der Gradient 17 bzw. Temperaturgradient, also ein Temperaturgefälle gebildet wird. Das Temperaturgefälle wird dafür aus der Differenz 29 der Messtemperatur 9, T5, die eine Ist-Temperatur nach und/oder bei dem Katalysator 47 darstellt, und der Modelltemperatur 11, T5Mode, die beispielsweise eine Solltemperatur, beispielsweise für einen nicht gealterten Katalysator, darstellen kann, und die mittels der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators 47 ermittelbar ist, erfolgen.
Vorteilhaft kann eine Ausfalltemperatur des Katalysators 47 ohne negative Auswirkungen erfolgen, wobei vorteilhaft eine entsprechende Auswertung des durch den Ausfall des Katalysators 47 verursachten bzw. veränderten Temperaturgefälles bzw. Gradienten 17 erfolgt.

1: Schaubild
3: x-Achse
5: erste y-Achse
7: zweite y-Achse
9: Messtemperatur
11: Modelltemperatur
13: gedämpfte Messtemperatur
15: gedämpfte Modelltemperatur
17: Gradient
19: Flanke
21: Nulldurchgang
23: Anspringzeit
25: Vorrichtung
27: erstes Subtraktionsgliedglied
29: Differenz
31: Verzögerungsglied
33: zweites Subtraktionsgliedglied
35: Differenzierer
37: Auswerteeinheit
39: Anspringtemperatur
41: erstes Dämpfungsglied
43: zweites Dämpfungsglied
45: Differenzierglied
47: Katalysator
49: Brennkraftmaschine
51: Abgasstrom
53: Kraftfahrzeug
55: Steuereinheit
57: Motorsteuerung
59: Modell
61: erstes Messglied
63: Abgastemperatur
65: zweites Messglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004004277 A1 [0002]
- DE 60015911 T2 [0002]
- EP 1136671 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Anspringtemperatur (39) und/oder eines Anspringverhaltens eines in einem Abgasstrom (51) einer Brennkraftmaschine (49) angeordneten Katalysators (47), mit: – Ermitteln einer Messtemperatur (9, T5) des Abgasstroms (51) stromabwärts des Katalysators (47) mittels eines ersten Messglieds (61), – Ermitteln einer Modelltemperatur (11, T5Mod) mittels eines Modells (59) für die Messtemperatur (9, T5), – Berechnen einer Differenz (29) der Modelltemperatur (11, T5Mod) und der Messtemperatur (9, T5), – Berechnen eines Gradienten (17) der Differenz (29), – Ermitteln des Anspringverhaltens und/oder der Anspringtemperatur (39) des Katalysators (47) mittels des Gradienten (17).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: – Ermitteln eines Verlaufs, insbesondere einer Flanke (19), einer fallenden Flanke (19) und/oder eines Nulldurchgangs (21) des Gradienten (17).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: – Bewerten des Katalysators (47) als in Ordnung, falls der Verlauf auftritt und als nicht in Ordnung, falls der Verlauf nicht auftritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit: – Zuordnen des ermittelten Verlaufs zu der dazugehörigen Messtemperatur (9, T5) als Anspringtemperatur (39) des Katalysators (47).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Betreiben der Brennkraftmaschine (49) in einem Diagnosebetrieb und/oder einem Fahrzyklusbetrieb mit einem Kaltstart.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, mit: – Betreiben der Brennkraftmaschine (49) in einem Feldbetrieb nach einem Kaltstart.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem des folgenden: – Ermitteln einer gedämpften Messtemperatur (13, T5PT_1) mittels eines ersten Dämpfungsglieds (41) erster Ordnung (PT1), – Ermitteln einer gedämpften Modelltemperatur (15, T5ModPT_1) mittels eines zweiten Dämpfungsglieds (43) erster Ordnung (PT1).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: – Durchführen des Verfahrens mit den gedämpften Temperaturen (13, 15, T5PT_1, T5ModPT_1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Berechnen des Gradienten (17) mittels eines Differenzierglieds (45) mit einem Dämpfungsverhalten erster Ordnung (DT1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Berechnen des Gradienten (17) mittels eines parallel geschalteten Verzögerungsglieds (31) und einem Subtraktionsgliedglied (33).
Kraftfahrzeug (53) mit einem in einem Abgasstrom (51) einer Brennkraftmaschine (49) des Kraftfahrzeuges (53) angeordneten Katalysator (47), mit einer Vorrichtung (25) zur Bestimmung eines Anspringverhaltens und/oder einer Anspringtemperatur (39) des Katalysators (47), wobei die Vorrichtung (25) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert ist.