DE102009056042A1 - Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators Download PDF

Info

Publication number
DE102009056042A1
DE102009056042A1 DE102009056042A DE102009056042A DE102009056042A1 DE 102009056042 A1 DE102009056042 A1 DE 102009056042A1 DE 102009056042 A DE102009056042 A DE 102009056042A DE 102009056042 A DE102009056042 A DE 102009056042A DE 102009056042 A1 DE102009056042 A1 DE 102009056042A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
temperature
light
conversion
surface temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009056042A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Leu
Markus Wesslau
Torsten Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Priority to DE102009056042A priority Critical patent/DE102009056042A1/de
Publication of DE102009056042A1 publication Critical patent/DE102009056042A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F01N11/005—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus the temperature or pressure being estimated, e.g. by means of a theoretical model
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1621—Catalyst conversion efficiency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1626—Catalyst activation temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators, insbesondere Dieseloxidationskatalysators. Das Verfahren umfasst die Schritte: Berechnen der Oberflächentemperatur des Katalysators, Ermitteln der Anspringtemperatur des Katalysators und Bestimmen des Konvertierungsgrades des Katalysators unter Verwendung der Oberflächentemperatur und der Anspringtemperatur des Katalysators.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators, insbesondere eines Dieseloxidationskatalysators.
  • Die Bedeutung der durch Kraftfahrzeuge insbesondere Dieselmotoren verursachten Umweltbelastung sind in den letzten Jahren stärker in das Bewusstsein der Öffentlichkeit gedrungen. Die in vielen Ländern immer strenger werdenden Umweltschutzvorschriften und gesetzlichen Vorgaben für Partikelemission insbesondere von Dieselmotoren werden voraussichtlich auch in Zukunft weiter ansteigen. Andererseits ist davon auszugehen, dass zukünftige Dieselmotoren aufgrund höherer EGR-Raten (EGR: ”exhaust gas recirculation”, Abgasrückführung), geringeren Kompressionsraten und möglicherweise unter Nutzung von mehr oder weniger homogenen Verbrennungsabläufen (HCCI), äußerst niedrige Stickoxidemissionen, jedoch steigende Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen aufweisen werden.
  • Zur Reduzierung der Schadstoffemissionen werden Brennkraftmaschinen mit verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen ausgestattet, deren Effektivität weiter an Bedeutung gewinnen wird. Zur Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) und von Kohlenmonoxid (CO) im Abgas werden beispielsweise Dieseloxidationskatalysatoren (DOCs) im Abgasstrom dieselbetriebener Motoren eingesetzt. Ein betriebwarmer Katalysator kann einen hohen Konvertierungsgrad der Schadstoffe in CO2 und Wasser erreichen. Jedoch können schon Verschlechterungen des Konvertierungsgrades von wenigen Prozent zu einer Überschreitung der gesetzlichen Grenzwerte führen.
  • Es ist bekannt, die Funktionsfähigkeit gealterter Katalysatoren durch geeignete Messzyklenmethoden zu prüfen, so dass das On-Board-Diagnosesystem (OBD) Aussagen über den Alterungszustand des Katalysators treffen kann. Derartige Verfahren sind aufgrund der verwendeten realen Messungen jedoch teuer und liefern aufgrund der notwendigen Auswertung der Messdaten Ergebnisse erst nach einer gewissen Zeitverzögerung. Weiter stellen diese Verfahren nur eine generelle Funktionsbestätigung des Katalysators zur Verfügung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Abgaskatalysators zur Verfügung zu stellen, das im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine Ergebnisse liefert.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators, insbesondere eines Dieseloxidationskatalysators, umfasst die Schritte:
    • – Berechnen der Oberflächentemperatur des Katalysators,
    • – Ermitteln der Anspringtemperatur des Katalysators, und
    • – Bestimmen des Konvertierungsgrades des Katalysators unter Verwendung der Oberflächentemperatur und der Anspringtemperatur des Katalysators.
  • Die Bestimmung des Konvertierungsgrades kann durch ein in der Software der Motorsteuerung hinterlegbares Modell erfolgen. Das Berechnen der Oberflächentemperatur des Katalysators erfolgt vorzugsweise anhand der Temperatur des Abgases. Vorzugsweise wird die zur Bestimmung des Konvertierungsgrades verwendete Temperatur des Abgases eingangs des Katalysators ermittelt. Das Berechnen der Oberflächentemperatur kann über ein Temperaturmodell, das regelmäßig in der Motorsteuerung hinterlegt ist, erfolgen. Üblicherweise in Abgasnachbehandlungssystemen angeordnete Temperaturfühler können die Temperatur des Abgases messen, so dass die aktuelle Oberflächentemperatur des Katalysators berechnet werden kann.
  • Als Anspringtemperatur oder ”light-off Temperatur” wird die Temperatur des Katalysators bezeichnet, bei der der betrachtete Schadstoff, beispielsweise unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) oder Kohlenmonoxid (CO), zu 50% umgesetzt wird. Die Anspringtemperatur des Katalysators kann aus einem in der Software der Motorsteuerung hinterlegbaren Alterungsmodell des Katalysators ermittelt werden. Alternativ kann die Anspringtemperatur des Katalysators aktuell ermittelt werden, beispielsweise indem die Temperatur des Abgases vor und nach dem Katalysator gemessen wird und die Anspringtemperatur über die Berechnung der Oberflächentemperatur des Katalysators ermittelt wird. Vorzugsweise wird die momentane Anspringtemperatur des Katalysators ermittelt. Es ist von Vorteil, dass die Anspringtemperatur des Katalysators bereits den Alterungszustand des Katalysators berücksichtigt, da die thermische Alterung des Katalysators zu einer Erhöhung der Anspringtemperatur über die Laufzeit des Katalysators führt. Die thermische Alterung des Katalysators kann unter Berücksichtigung der Betriebszeit der zugehörigen Brennkraftmaschine überschlagsmäßig mit hinreichender Genauigkeit anhand vergangener Erfahrungswerte abgeschätzt werden.
  • Von Vorteil ist insbesondere, dass das erfindungsgemäße Verfahren im laufenden Betrieb kontinuierlich aktuelle Werte des Konvertierungsgrades unter den aktuellen Fahrbedingungen zur Verfügung stellen kann. Diese können zeitnah in der Motorsteuerung insbesondere dem Einspritzsystem, beispielsweise dem Electronic Diesel Control(EDC)-System bei Dieselmotoren, verwendet werden. Dies ermöglicht, dass die elektronische Dieselsteuerung durch die aktuellen Werte des Konvertierungsgrades zeitnah auf die Rohemission und die Verbrennung Einfluss nehmen kann und beispielsweise den Zeitpunkt des Verbrennungsbeginns unter aktuellen Fahrbedingungen steuern kann. Dies erlaubt zum einen eine Verminderung des Kraftstoffverbrauchs für einen angesprungenen Katalysator. Weiterhin kann das Erwärmen des Katalysators gesteuert und das Aufheizen reguliert werden. So kann beispielsweise das Aufheizen rasch eingestellt werden, sobald der bestimmte Konvertierungsgrad zeigt, dass der Katalysator angesprungen ist. Weiter erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren rasch und gezielt auf den Schadstoffausstoß einzuwirken, beispielsweise durch eine Senkung der Rohemission von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, wenn festgestellt wurde, dass der Katalysator noch nicht angesprungen ist, bzw. ein Erhöhen der Rohemission nach Anspringen des Katalysators. Insgesamt erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren somit durch eine kontinuierliche Feinregulierung im laufenden Betrieb Abgasgrenzwerte besser einzuhalten.
  • Vorzugsweise wird zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eine Light-off-Kurve des nicht gealterten Katalysators verwendet, wobei die Light-off-Kurve den Temperaturverlauf des Katalysators während des Erwärmens und Abkühlens umfasst. Unter dem Begriff ”Light-off-Kurve” eines Oxidationskatalysators ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Darstellung des Konvertierungsgrades über die Oberflächentemperatur des Katalysators zu verstehen. Die Light-off-Kurven für einen neuen, nicht gealterten Katalysator sind regelmäßig durch den Hersteller erhältlich und können zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Software des Fahrzeugs hinterlegt werden. Die Anspringtemperatur des Katalysators liegt beim Erwärmen des Katalysators regelmäßig höher als beim Abkühlen und die Light-off-Kurve bildet diesen Hysterese-Effekt ab. Anhand der berechneten aktuellen Oberflächentemperatur kann durch einen Vergleich mit der gespeicherten Light-off-Kurve der aktuelle Konvertierungsgrad ermittelt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Konvertierungsgrad
    • a) für den Fall, dass die berechnete Oberflächentemperatur kleiner als die Anspringtemperatur des Katalysators ist und der Katalysator erwärmt wird, anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Erwärmens, und
    • b) für den Fall, dass die berechnete Oberflächentemperatur größer als die Anspringtemperatur des Katalysators ist und der Katalysator abkühlt, anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Abkühlens, bestimmt.
  • Anhand der Hysterese der Light-off-Kurve wird deutlich, dass der Konvertierungsgrad nicht allein von der Oberflächentemperatur als Eingangsgröße abhängig ist, sondern auch von der Geschichte der Eingangsgröße, davon ob der Katalysator erwärmt wird oder abkühlt. Durch einen Vergleich mit einer zuvor berechneten Oberflächentemperatur ist leicht erkennbar ob der Katalysator erwärmt wird oder abkühlt.
  • Durch die Hysterese weist die Light-off-Kurve einen Temperaturverlauf des Katalysators während des Erwärmens auf, der häufig als eigentliche Light-off-Kurve bezeichnet wird, und einen Temperaturverlauf des Katalysators während des Abkühlens, der häufig zur Unterscheidung als Light-out-Kurve bezeichnet wird. Als ”light-out Temperatur” wird die Temperatur des Katalysators bezeichnet, bei der der Konvertierungsgrad für den betrachteten Schadstoff wieder unter 50% sinkt. Durch die Festlegung anhand welchen Temperaturverlaufs des Katalysators die Bestimmung erfolgt, wird erreicht, dass bei der Bestimmung des Konvertierungsgrades trotz des Hysterese-Effektes ein definierter Wert erhalten wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass:
    • – die Berechnung der Oberflächentemperatur des Katalysators die Berechnung der effektiven Oberflächentemperatur des Katalysators umfasst, wobei die Oberflächentemperatur, die Einlasstemperatur und die Auslasstemperatur des Katalysators berechnet werden und die höchste Temperatur aus Oberflächen-, Einlass- und Auslasstemperatur des Katalysators gewählt und unter Berücksichtigung der Wärmekapazität des Katalysators zur Berechnung der effektiven Oberflächentemperatur des Katalysators verwendet wird, und
    • – der Konvertierungsgrad anhand der Temperatur des Katalysators während des Erwärmens bestimmt wird.
  • Die ”effektive Oberflächentemperatur” des Katalysators berücksichtigt in vorteilhafter Weise das Wärmespeichervermögen des Katalysators aus der Wärme der Konvertierung der Schadstoffe und die momentane Umsetzung der Schadstoffe. Die Auslasstemperatur des Katalysators beinhaltet für den Fall einer stattfindenden Umsetzung von Schadstoffen die Temperaturerhöhung aufgrund der bei der Konvertierung der Schadstoffe freigesetzten Wärme. Die Auswahl der Temperatur aus Oberflächen-, Einlass- und Auslasstemperatur des Katalysators berücksichtigt somit die momentane Umsetzung von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen. Weiter wird die Wärmekapazität des Katalysators berücksichtigt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass für die Berechnung der Oberflächentemperatur der Katalysator als Verzögerungsglied 1. Ordnung oder PT1-Element in der Berechnung betrachtet werden kann. Weiterhin kann die Temperatur durch eine Rückkopplung weiter verzögert werden.
  • Die Abgastemperatur, aus der Einlass- und Auslasstemperatur des Katalysators berechnet werden, wird im laufenden Betrieb des Fahrzeugs grundsätzlich gemessen. Somit benötigt die erfindungsgemäße Bestimmung des Konvertierungsgrades keine zusätzlichen Messungen, sondern kann ohne weiteren Messaufwand schnell und kostengünstig Daten liefern.
  • In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens wird die berechnete Oberflächentemperatur durch die Verschiebung der Anspringtemperatur des gealterten Katalysators gegenüber dem nicht gealterten Katalysator korrigiert. Der erhaltene Temperaturwert wird dann zur Bestimmung des Konvertierungsgrades verwendet. Durch eine Korrektur der berechneten Oberflächentemperatur um die Verschiebung der Anspringtemperatur des gealterten Katalysators gegenüber dem nicht gealterten Katalysator wird der aktuelle Alterungszustand des Katalysators berücksichtigt.
  • Bevorzugt wird bei der Berechnung des Konvertierungsgrades der Alterungszustand des Katalysators berücksichtigt. Auf der Oberfläche des Katalysators setzen sich Verbindungen aus Kraftstoff und Motoröl ab. Diese können den Katalysator verunreinigen, so dass die Wirksamkeit eingeschränkt wird. Man spricht dann von einer ”Vergiftung” des Katalysators. Dies kann beispielsweise durch Berücksichtigen eines Vergiftungsfaktors in der Light-off-Kurve, der Auftragung der Oberflächentemperatur des Katalysators während des Erwärmens und Abkühlens gegen den Konvertierungsgrad, für den neuen, nicht gealterten Katalysator berücksichtigt werden. Dieser Vergiftungsfaktor wird abhängig vom Alter das Katalysators als kleiner eins gesetzt und führt zu einer Stauchung der Light-off-Kurve.
  • Vorzugsweise wird der Konvertierungsgrad für Kohlenmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffe bestimmt. Es kann vorgesehen sein, dass der Konvertierungsgrad für Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe bestimmt wird. Bevorzugt wird der Konvertierungsgrad für Kohlenmonoxid bestimmt, da dieses in hohem Ausmaß umgesetzt wird und somit eine zuverlässige Bestimmung erlaubt.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Abgasnachbehandlungssystem, wobei das Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine umfassend ein entsprechendes Steuergerät für ein Abgasnachbehandlungssystem.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für ein Abgasnachbehandlungssystem, ausgeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
  • 1 eine schematische Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Schaltbildes zur Berechnung der effektiven Oberflächentemperatur;
  • 3 eine schematische Prinzipskizze einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Katalysators unter Verwendung der Oberflächentemperatur und der Anspringtemperatur des Katalysators dargestellt. Die über ein in der Software der Motorsteuerung hinterlegtes Temperaturmodell berechnete momentane Oberflächentemperatur des Katalysators wird in Schritt 1 durch die Verschiebung der Anspringtemperatur des gealterten Katalysators gegenüber dem nicht gealterten Katalysator korrigiert. Der erhaltene Temperaturwert wird zur Bestimmung des aktuellen Konvertierungsgrades anhand der Light-off-Kurve des nicht gealterten Katalysators während des Erwärmens und Abkühlens verwendet. Hierzu ist in Diagramm 2 die so genannte Light-off-Kurve dargestellt, die sich aus der Auftragung der Oberflächentemperatur des nicht gealterten Katalysators während des Erwärmens und Abkühlens gegen den Konvertierungsgrad ergibt. Hierbei wird für den Fall, dass die berechnete momentane Oberflächentemperatur kleiner als die Anspringtemperatur des Katalysators ist und der Katalysator erwärmt wird, der Konvertierungsgrad anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Erwärmens 3 bestimmt. Für den Fall, dass die berechnete momentane Oberflächentemperatur größer als die Anspringtemperatur des Katalysators ist und der Katalysator abkühlt, wird der Konvertierungsgrad anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Abkühlens 4 bestimmt.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes zur Berechnung der effektiven Oberflächentemperatur des Katalysators. Dies erfolgt, indem in Schritt 8 aus Oberflächen-5, Einlass-6 und Auslasstemperatur 7 die höchste Temperatur des Katalysators gewählt wird. Die gewählte Temperatur wird über ein PT1-Glied 9 und eine Rückkopplung 10 verzögert. Über die Rückkopplung 10 wird die Zeitkonstante des PT1-Elements bestimmt. Hierfür wird die Differenz des Ausgangs zum Eingang des PT1-Elements gebildet und abhängig von dieser Differenz das Verzögerungsglied gewählt. Hierdurch ergibt sich die effektive Oberflächentemperatur 11 des Katalysators, die die Wärmekapazität des Katalysators berücksichtigt.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Katalysators unter Verwendung der effektiven Oberflächentemperatur dargestellt. Die berechnete effektive Oberflächentemperatur des Katalysators wird in Schritt 110 durch die Verschiebung der Anspringtemperatur des gealterten Katalysators gegenüber dem nicht gealterten Katalysator korrigiert. Der erhaltene Temperaturwert wird zur Bestimmung des aktuellen Konvertierungsgrades anhand der Light-off-Kurve 120 des nicht gealterten Katalysators verwendet. Unter Verwendung der effektiven Oberflächentemperatur wird der momentane Konvertierungsgrad nur anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Erwärmens 130 bestimmt.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators, umfassend die Schritte: – Berechnen der Oberflächentemperatur des Katalysators, – Ermitteln der Anspringtemperatur des Katalysators, und – Bestimmen des Konvertierungsgrades des Katalysators unter Verwendung der Oberflächentemperatur und der Anspringtemperatur des Katalysators.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eine Light-off-Kurve des nicht gealterten Katalysators verwendet wird, wobei die Light-off-Kurve den Temperaturverlauf des Katalysators während des Erwärmens und Abkühlens umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konvertierungsgrad a) für den Fall, dass die berechnete Oberflächentemperatur kleiner als die Anspringtemperatur des Katalysators ist und der Katalysator erwärmt wird, anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Erwärmens bestimmt wird, und b) für den Fall, dass die berechnete Oberflächentemperatur größer als die Anspringtemperatur des Katalysators ist und der Katalysator abkühlt, anhand des Temperaturverlaufs des Katalysators während des Abkühlens bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Berechnung der Oberflächentemperatur des Katalysators die Berechnung der effektiven Oberflächentemperatur des Katalysators umfasst, wobei die Oberflächentemperatur, die Einlasstemperatur und die Auslasstemperatur des Katalysators berechnet werden und die höchste Temperatur aus Oberflächen-, Einlass- und Auslasstemperatur des Katalysators gewählt und unter Berücksichtigung der Wärmekapazität des Katalysators zur Berechnung der effektiven Oberflächentemperatur des Katalysators verwendet wird, und – der Konvertierungsgrad anhand der Temperatur des Katalysators während des Erwärmens bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die berechnete Oberflächentemperatur durch die Verschiebung der Anspringtemperatur des gealterten Katalysators gegenüber dem nicht gealterten Katalysator korrigiert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung des Konvertierungsgrades der Alterungszustand des Katalysators berücksichtigt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Konvertierungsgrad für Kohlenmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffe bestimmt wird.
  8. Steuergerät für ein Abgasnachbehandlungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestaltet ist.
  9. Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine umfassend ein Steuergerät für ein Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 8.
  10. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für ein Abgasnachbehandlungssystem, ausgeführt wird.
DE102009056042A 2009-11-27 2009-11-27 Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators Withdrawn DE102009056042A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009056042A DE102009056042A1 (de) 2009-11-27 2009-11-27 Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009056042A DE102009056042A1 (de) 2009-11-27 2009-11-27 Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009056042A1 true DE102009056042A1 (de) 2011-06-01

Family

ID=43927140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009056042A Withdrawn DE102009056042A1 (de) 2009-11-27 2009-11-27 Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009056042A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4433988A1 (de) * 1993-10-04 1995-04-06 Ford Werke Ag Detektion der Betriebsfähigkeit eines katalytischen Konverters durch Licht-Aus-Zeitbestimmung
DE10013893A1 (de) * 2000-03-21 2001-09-27 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Abgasreinigungskatalysators
DE102004004277A1 (de) * 2004-01-27 2005-09-22 Audi Ag Verfahren zur Beurteilung der Güte eines einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, nachgeschalteten Abgaskatalysators
DE102005035707A1 (de) * 2005-07-27 2007-02-08 Audi Ag Verfahren zur Diagnose eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4433988A1 (de) * 1993-10-04 1995-04-06 Ford Werke Ag Detektion der Betriebsfähigkeit eines katalytischen Konverters durch Licht-Aus-Zeitbestimmung
DE10013893A1 (de) * 2000-03-21 2001-09-27 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Abgasreinigungskatalysators
DE102004004277A1 (de) * 2004-01-27 2005-09-22 Audi Ag Verfahren zur Beurteilung der Güte eines einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, nachgeschalteten Abgaskatalysators
DE102005035707A1 (de) * 2005-07-27 2007-02-08 Audi Ag Verfahren zur Diagnose eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018117271A1 (de) Modellbasierte Überwachung für eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung in einer Nachbehandlungsanordnung
DE102015109731B4 (de) Verfahren und diagnosesystem zur bewertung einer strategie zur emissionsminderung beim kaltstart
DE102017222189A1 (de) System und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs im Kaltstart
DE102011108238A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Regenerationshäufigkeit eines Fahrzeugpartikelfilters
DE102011113502B4 (de) Diagnosesystem und -verfahren für eine Kraftstoffsteuerung
DE102008004221A1 (de) Bestimmung einer während des Betriebs einer Brennkraftmaschine auftretenden NOx- und Rußemission
DE102008001121A1 (de) Verfahren zur Diagnose einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassonde und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102016001367A1 (de) Verfahren und System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Fahrzeugs, Fahrzeug mit einem solchen System sowie Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines solchen Verfahren und Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem derartigen Computerprogrammprodukt
DE102016222012A1 (de) Verfahren zum Steuern eines NOx-Speicher-Katalysators
DE102016220962A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge
DE102004033412A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102019128234A1 (de) Verbrennungsmotor mit einem Steuergerät zur Koordination zwischen Maßnahmen in einer Abgasanlage und einer Parametrisierung des Verbrennungsmotors
DE102020119087A1 (de) Verfahren und system für eine thermische steuerung einer nachbehandlung
DE102014117811B4 (de) Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, die in einem Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator absorbiert ist, und Abgassystem, welches dieses nutzt
DE102014205059A1 (de) Integrierte kraftstoffkatalysatorüberwachungsvorrichtung
DE102008008985B4 (de) Verfahren zur OSC-basierten Diagnose eines Katalysators
DE102018203126A1 (de) Verfahren zur Abgasnachbehandlung
DE102012203196B4 (de) System zur Diagnose für Kohlenwasserstoffumwandlung
DE102013108387A1 (de) Katalysatorverschlechterungsdetektionssystem
DE102009056042A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Konvertierungsgrades eines Dieseloxidationskatalysators
DE10234340A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters einer Brennkraftmaschine
DE102017214444A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer einen Dreiwegekatalysator aufweisenden Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors und Abgasnachbehandlungsanlage
DE10333337B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Katalysatorsystems
DE102016220029A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Luftmassensensors einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
DE102016219549A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines NOx-Speicher-Katalysators eines autonom fahrenden Fahrzeugs mit Parallelhybridantrieb sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage und Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination