DE102012217832A1

DE102012217832A1 - Verfahren zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer Abgasnachbehandlungskomponente

Info

Publication number: DE102012217832A1
Application number: DE201210217832
Authority: DE
Inventors: Herbert Schoemig; Torsten Handler; Tobias Pfister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) eines Abgassystems (12) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) eine temperaturabhängige Umsatzrate für die Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit aufweist, wobei bei niedrigen Temperaturen ein minimaler Umsatz möglich ist und nach einem Übergangsbereich bei hohen Temperaturen ein maximaler Umsatz möglich ist. Bei einer Temperatur (T) im Übergangsbereich wird eine Kohlenwasserstoffmenge im Abgassystem (12) erhöht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponente eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Die aktuell gültigen Bestimmungen zur On-Board-Diagnose (OBD) in Europa und in den USA fordern eine Überwachung von Katalysatoren mit katalytischer Beschichtung (z.B. Oxidationskatalysator, beschichtete Partikelfilter) hinsichtlich der Emission von nicht methanhaltigen Kohlenwasserstoffen (NMHC) sowie (nur in den USA) eine Überprüfung der Eigenschaft der Katalysatoren Stickoxid zu oxidieren. Dazu muss z.B. ein sog. Feedgas bereitgestellt werden, das für eine optimale Funktion eines stromabwärts angeordneten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) sorgt. Das Feedgas umfasst ein zur Reduktion günstiges Verhältnis von NO zu NO₂im Abgas. Die sich daraus ergebenden Aufgaben an die Überwachung von oxidierenden Beschichtungen in Dieselabgasanlagen lassen sich in 3 Gruppen unterteilen:

• Eine Überwachung von katalytischen Beschichtungen, deren Hauptaufgabe es ist, die NMHC-Emissionen zu reduzieren. Typischerweise sind dies Dieseloxidationskatalysatoren (DOC).
• Eine Überwachung von katalytischen Beschichtungen, die hinter einer ersten katalytischen Beschichtung angeordnet sind und für gewöhnlich einen geringeren Anteil zur NMHC Reduktion beitragen (z.B. beschichtete Dieselpartikelfilter (DPF) oder Schlupf-Katalysatoren).
• Eine Überwachung der für die Feedgas-Bereitstellung (NO₂-Bereitstellung) verantwortlichen Komponente, auf deren Eigenschaft das Feedgas in ausreichendem Maße generiert wird.

Bekannte Diagnoseansätze basieren auf einer Überwachung einer Kohlenwasserstoff-(HC-)Umsatzfähigkeit. Hierbei wird dem Katalysator eine ausreichende Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe zugeführt (z.B. durch zusätzliche Kraftstoff-Einspritzung) und mit Hilfe von Temperatursensoren der resultierende Exothermie-Effekt einer HC-Konversion im Katalysator ausgewertet. Dies ist z.B. aus der DE 10 2005 015 998 A1 bekannt.
Die Auswertung der Exothermie-Effekte kann auch rein passiv durch Beobachtung der Wärmefreisetzung im Katalysator bei Maßnahmen zur exothermen Aufheizung der Abgasanlage (DPF-Regeneration oder Heizen des SCR-Katalysators) geschehen. Nachteilig ist dabei, dass eine Bestimmung der Umsatzrate anhand der Exothermie relativ ungenau ist.
Die Überwachung des DOC ist prinzipiell durch den Einsatz eines Kohlenwasserstoff-Sensors (HC-Sensor) möglich, der in seiner Funktion auf dem Prinzip eines Mischpotentials basiert. Ermittelt der HC-Sensor einen erhöhten Kohlenwasserstoffgehalt des Abgases hinter dem DOC, so wird auf einen defekten DOC geschlossen. Solche HC-Sensoren sind bspw. aus der DE 10 2006 062 051 A1 oder aus der DE 199 47 240 A1 bekannt.
Das Signal eines solchen HC-Sensors weist allerdings eine Vielzahl von Querempfindlichkeiten zu fast allen reduzierenden und oxidierenden Gasbestandteilen auf, also neben der Querempfindlichkeit zu Sauerstoff O₂, auch zu CO, NO₂, NH₃, usw. Eine nichtlineare Kennlinie erschwert eine genaue Auswertung des Signals zusätzlich. Die geringe Genauigkeit solcher Sensoren erschwert somit ein rein passives Überwachungsverfahren eines Kohlenwasserstoff-Umsatzes einer Katalysatorbeschichtung.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Lösung gesucht, wobei durch den Einsatz solcher bekannter HC-Sensoren in einem robusten Verfahren eine genaue Überwachung einer katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponente möglich ist. Bevorzugt soll ein Oxidationskatalysator (DOC) auf Funktionstüchtigkeit überwacht werden.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Temperatur T in einem Temperatur-Übergangsbereich der zu überwachenden Abgasnachbehandlungskomponente eine Kohlenwasserstoffmenge im Abgassystem erhöht wird und dabei eine nicht konvertierte Kohlenwasserstoffmenge im Abgas stromabwärts hinter der zu überwachenden Abgasnachbehandlungskomponente durch einen Kohlenwasserstoff-Sensor ermittelt wird. Bei niedrigen Temperaturen ist nämlich nur ein minimaler Umsatz von Kohlenwasserstoff bspw. im DOC möglich, nach dem Übergangsbereich ist bei hohen Temperaturen ein maximaler Umsatz möglich und zwar sowohl mit einer intakten als auch mit einer defekten Abgasnachbehandlungskomponente, wobei sich bei defekten Abgasnachbehandlungskomponenten der Bereich des maximalen Umsatzes in der Regel zu höheren Temperaturen hin verschiebt. Der Übergangsbereich liegt derzeit bei einem intakten DOC zwischen ca. 180°C und 230°C.
Die Darstellung der Umsatzrate zur entsprechenden Temperatur in einer Abgasnachbehandlungskomponente wird als Light-Off-Kurve bezeichnet. Wird nun bei einer vorbestimmten Temperatur T im Übergangsbereich verstärkt aktiv z.B. Kraftstoff, d.h. Kohlenwasserstoff dem DOC zugeführt, kann nur ein intakter DOC eine nennenswerte Menge an Kohlenwasserstoff umsetzen (hohe Umsatzrate). Das Umsetzungsergebnis kann anschließend hinter dem zu überwachenden DOC durch einen dort angeordneten HC-Sensor ermittelt werden. Dabei können für das Sensorsignal Schwellwerte definiert werden, die einen nicht mehr oder einen noch zu tolerierenden Kohlenwasserstoffanteil im Abgas widerspiegeln. Es werden dabei keine hohen Anforderungen an eine Toleranz der Messung gefordert, so dass der bekannte HC-Sensor ein ausreichend genaues Messergebnis liefert. Eine Sauerstoff-Querempfindlichkeit des HC-Sensors kann bei Bedarf durch einen Modellwert, einen Lambdasondenwert oder einen Lambdawert eines im Abgassystem angeordneten Stickoxid-Sensors bei Bedarf zusätzlich kompensiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt somit eine erhöhte Überwachungsgüte, die auch zukünftig geplanten, strengeren OBD-Anforderungen genügen. Dabei wird die Überwachungsschärfe bzw. eine Überwachungsrobustheit wesentlich verbessert. Das Verfahren ist zudem ohne großen Aufwand, also kostengünstig, realisierbar. Der Applikationsaufwand ist reduziert.
Bevorzugt liegt die gewählte Temperatur T zur Überwachung des DOCs in der Nähe der Temperatur, bei der annähernd bereits der Maximalumsatz des intakten DOCs möglich ist. Defekte DOCs sind oft zwar auch in der Lage, einen maximalen Umsatz zu erreichen, jedoch liegt dann dieser Bereich bei wesentlich höheren Temperaturen, und nicht sofort angrenzend an den vorbestimmten Übergangsbereich. Das bedeutet, dass ein defekter DOC im vorbestimmten Übergangsbereich nur einen Minimalumsatz aufweist. Diese Auswirkung ist im erfindungsgemäßen Verfahren auch mit stark toleranzbehafteten HC-Sensoren zu ermitteln, da der HC-Sensor im Wesentlichen nur zwischen einem sehr kleinen und einem sehr hohen HC-Anteil im Abgas unterscheiden muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kohlenwasserstoffmenge durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine erhöht wird. Dabei ist es möglich, dass eine Einspritzmenge und/oder eine Einspritzzeit jeweils vorgegeben wird. Die dabei möglichen Variationen der Einspritzmenge und/oder der Einspritzzeit lassen es zu, in einer als Steuergerät ausgebildeten Steuer- und/oder Regeleinrichtung mehr Information über den Alterungszustand der Katalysatorbeschichtung zu ermitteln. Es können dabei sehr kleine Nacheinspritzmengen verwendet werden, um den Emissionseinfluss dabei sehr gering zu halten.
Insbesondere ist es möglich, dass die Nacheinspritzung zeitabhängig variiert wird. So kann z.B. eine rechteckige Anregung zur HC-Eindosierung genutzt werden, um die HC-Konzentration am Eingang des Katalysators möglichst rechteckig zu formen. Anhand der mit Hilfe des HC-Sensors hinter dem Katalysator gemessenen Systemreaktion und der Abweichung von der Rechteck-Anregung kann so bspw. der Alterungszustand des Katalysators im Steuergerät bestimmt werden. Im Defektfall kann man das Rechtecksignal am Sensor messen, im intakten Zustand wird man kaum ein HC Signal ermitteln, da der Kohlenwasserstoff in der Abgasnachbehandlungskomponente umgesetzt wurde. Die Übergangszustände charakterisieren sich durch die Amplitude und Phasenverschiebung des HC-Signals hinter dem Katalysator. Das Anregungssignal kann dabei bevorzugt in seiner Dauer, Frequenz, Amplitude, Verhältnis HC-Dosierung zu keiner Dosierung so gewählt werden, dass das Überwachungsmerkmal maximal ausgeprägt ist und gleichzeitig nicht zu viel Emissionseinfluss bzw. Kraftstoffmehrverbrauch und zusätzliche Katalysatoralterung entsteht.
Eine Möglichkeit, die Kohlenwasserstoffmenge stromaufwärts der zu überwachenden Abgasnachbehandlungskomponente zu erhöhen, besteht darin, Kraftstoff in das Abgassystem einzuspritzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf einer als Steuergerät ausgebildeten Steuer- und/oder Regeleinrichtung ablauffähig und ermittelt bevorzugt die Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit des Oxidationskatalysators (DOC). Allerdings können nach dem gleichen Verfahren alle katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponenten, wie z.B. auch ein NO_X-Speicher-Katalysator (NSC) oder ein beschichteter Dieselpartikelfilter (DPF) überwacht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das Steuergerät angestoßen, was die Registrierung einer Überwachungshäufigkeit erleichtert. Im Rahmen der OBD-Anforderungen muss nämlich aufgezeichnet werden, wie oft Diagnosen durchgeführt werden, wobei bestimmte Quoten vorgegeben werden (Im Rahmen von IUMPR: In use monitor performance ratio).
Weiterer Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren und deren Erläuterung. 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.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
1 das Umfeld der Erfindung;
2 einen Kohlenwasserstoff-Sensor in einer schematischen Darstellung im Schnitt;
3 ein Diagramm, das die unterschiedlichen Reaktionen des HC-Sensors bei verschiedenen Medien zeigt;
4 eine Diagramm mit einer Light-Off-Kurve für einen intakten und einen defekten Oxidationskatalysator;
5 / 6 zwei Fallbeispiele von Diagnosen zur Überwachung der Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit des Oxidationskatalysators;
7 ein Diagramm einer Motormessung bei unterschiedlichem Abgasausstoß; und
8 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, bevorzugt eine Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem Abgassystem 12 eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 10 weist Einspritzventile 14 für Kraftstoff auf (in 1 ist nur ein Einspritzventil 14 dargestellt), die mit einer als ein Steuergerät 16 ausgebildeten Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbunden sind. Über ein Saugrohr 18 wird Luft (Pfeil 20) in Brennräume (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 10 gesaugt.
Das Saugrohr 18 kann alternativ oder ergänzend Sensoren zum Erfassen verschiedener Zustandsgrößen der Luft 20, wie beispielsweise eine Temperatur und/oder einen Druck und/oder einen Massenstrom (nicht dargestellt) aufweisen. Zudem kann im Saugrohr 18 eine Drosselvorrichtung 22 als Luftmengenstellglied zum Beeinflussen des Luftmassenstroms vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Abgasrückführventil 24, angeordnet in einer Abgasrückführleitung 26, ein Ladedruckventil oder ein Stellglied zur Verstellung der Geometrie eines Abgasturboladers als Luftmengenstellglied verwendet werden. Ferner kann im Saugrohr 18 ein Verdichter des Luftsystems zum Verdichten der dem Brennkraftmaschine 10 zugeführten Luft 20 angeordnet sein, wobei der Verdichter wiederum einen Teil eines Abgasturboladers bilden kann.
Das Abgassystem 12 weist ein Abgasrohr 28 auf, das die Abgase 30 der Brennkraftmaschine 10 aufnimmt. Zwischen einem ersten Abschnitt 32 und einem zweiten Abschnitt 34 des Abgasrohrs 28 ist eine katalytisch beschichtete, oxidierende Abgasnachbehandlungskomponente, z.B. ein Oxidationskatalysator (DOC) 36 angeordnet. Im Abschnitt 34 könnte zusätzlich ein NO_X-Speicher-Katalysator (NSC) angeordnet sein (nicht dargestellt).
Der Ausgang des Oxidationskatalysators 36 ist über den zweiten Abschnitt 34 des Abgasrohrs 28 mit einem Eingang eines Partikelfilters (DPF) 38 verbunden. In Strömungsrichtung ist vor dem Oxidationskatalysator 36 ein Temperatursensor 42 angeordnet, dessen Signal vom Steuergerät 16 abgefragt und verarbeitet wird. Im zweiten Abschnitt 34 sind zusätzlich ein Kohlenwasserstoff-Sensor (HC-Sensor) 40 und eine Lambdasonde 41 angeordnet. Die Position der Lambdasonde 41 ist beispielhaft, das Abgasrohr 28 kann mehrere Lambdasonden an unterschiedlichen Positionen aufweisen (nicht dargestellt). Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass alle in 1 gezeigten Sensoren nur eine gewisse beispielhafte Auswahl darstellen und im realen Betrieb noch weitere Sensoren im Bereich des Abgasrohrs 28 angeordnet oder anders positioniert sein können.
Außerdem weist das Abgassystem 12 einen SCR-Katalysator 44 auf. Der SCR-Katalysator 44 begünstigt eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im Abgas 30 durch Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung durch eine vom Steuergerät 16 steuerbare Dosiereinrichtung 54. Der SCR-Katalysator 44 ist eingangsseitig über einen dritten Abschnitt 46 des Abgasrohrs 28 mit einem Ausgang des Partikelfilters 38 verbunden. Ein Ausgang des SCR-Katalysators 44 mündet in einen vierten Abschnitt 48 des Abgasrohrs 28. In diesem vierten Abschnitt 48 ist ein Stickoxidsensor 50 angeordnet. Alle Signale der dargestellten Sensoren 40, 41, 42, 50 werden vom Steuergerät 16 abgefragt und verarbeitet. Es gibt auch Anwendungen in denen der SCR-Katalysator 44 vor dem Partikelfilter 38 angeordnet ist (nicht dargestellt).
Das erfindungsgemäße Verfahren 100 (siehe 8) dient zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer beliebigen katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponente (z.B. DOC 36, NSC, DPF 38) des Abgassystems 12. Im erfindungsgemäßen Verfahren 100 wird bei einem vordefinierten Temperaturbereich T (vgl. 4) des DOCs 36 entweder durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine 10 oder durch eine in 1 nicht dargestellte Einspritzdüse Kraftstoff stromaufwärts vom DOC 36 in den ersten Abschnitt 32 des Abgasrohrs 28 aktiv eingespritzt. Dadurch wird der Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas 30 erhöht. Der zur Diagnose des DOC 36 gewählte Temperaturbereich T des Abgases 30 sollte in einem Übergangsbereich des DOC 36 liegen. Die Temperatur des Abgases 30 wird durch den Temperatursensor 42 ermittelt. Bei Temperaturen, die niedriger als der Übergangsbereich sind, ist nämlich nur ein minimaler Umsatz von Kohlenwasserstoff im DOC 36 möglich. Bei Temperaturen, die höher als der Übergangsbereich eines intakten DOCs 36 sind, wird ein maximaler Umsatz von Kohlenwasserstoff im DOC 36 erreicht. Bei einem defekten DOC 36 verschiebt sich der Bereich des maximalen Umsatzes höheren Temperaturen. Der Übergangsbereich liegt derzeit bei einem intakten DOC 36 bei ca. 200°C. Die Umsatzrate in Abhängigkeit der Abgas-Temperatur wird in einer sog. Light-Off-Kurve dargestellt (Siehe 4).
Nach der Kohlenwasserstoff-Erhöhung stromaufwärts vor dem DOC 36 ermittelt der stromabwärts hinter dem DOC 36 angeordnete HC-Sensor 40 den verbleibenden Kohlenwasserstoffgehalt des Abgases 30.
2 zeigt exemplarisch den Aufbau eines HC-Sensors 40 im Abgasrohr 28 schematisch im Schnitt, wobei von dem Abgasrohr 28 eine Wandung 56 dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich auch mit anderen Sensor-Bauarten durchgeführt werden. Der HC-Sensor 40 weist in seinem abgasseitigen Teil einen Festelektrolyten 58 zwischen einer dem Abgas 30 ausgesetzten Mischpotentialelektrode 60 und einer zweite Elektrode 62 auf. Ein mit der Elektrode 62 in Verbindung stehendes Referenzgasvolumen 64 steht mit der Umgebungsluft 20 über einen Kanal 66 in direktem Kontakt. Die Elektrode 62 ist mit einer Messleitung 68 und die Mischpotentialelektrode 60 mit einer Messleitung 70 verbunden. Zwischen den Messleitungen 58 und 70 bildet sich je nach HC-Zusammensetzung des Abgases 30 eine unterschiedliche elektrische Spannung, die als HC-Sensorsignal ausgewertet wird. Da die Reaktion an der Mischpotentialelektrode 60 hauptsächlich auf der Reaktionsgeschwindigkeit und Katalyse der Gaskomponenten mit Sauerstoff basiert, hat das Signal eine Vielzahl von Querempfindlichkeiten zu fast allen reduzierenden und oxidierenden Gasbestandteilen. Dies führt zu einem großen Toleranzspektrum. Unterschiedliche Medien erzeugen unterschiedliche elektrische Spannungen an den Messleitungen 68 und 70 bei gleicher Konzentration.
3 zeigt beispielhaft in einem Diagramm die unterschiedlichen Reaktionen eines Mischpotential-HC-Sensors 40 bei verschiedenen Medien bzw. Kohlenwasserstoffen. Das Diagramm zeigt auf der Abszisse eine Konzentration K, um auf der Ordinate die vom HC-Sensor 40 dabei erzeugte elektrische Spannung U anzuzeigen. Die Kennlinie:

– a zeigt den Verlauf für Methan (CH₄),
– b zeigt den Verlauf für Kohlenmonoxid (CO),
– c zeigt den Verlauf für Propan (C₃H₈),
– d zeigt den Verlauf für Propylen (C₃H₆),
– e zeigt den Verlauf für Toluol (C₇H₈).

Alle Kennlinien sind nicht-linear, was eine genaue Auswertung des Signals erschwert.
4 zeigt eine Light-Off-Kurve 72 für einen intakten DOC 36 und eine Light-Off-Kurve 74 für einen defekten DOC. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, ist bei dem defekten DOC 36 die maximale Umsatzrate UR erst bei – im Vergleich zum intakten DOC 36 – höheren Temperaturen wirksam. Um den DOC 36 zu überwachen, bietet sich eine mit dem Pfeil T gekennzeichnete Temperatur des intakten DOCs 36 an, die eine Temperatur im Übergangsbereich kurz vor dem Erreichen der maximalen Umsatzrate des DOC 36 definiert (ca. 200°C). Der defekte DOC zeigt bei der Temperatur T noch keine Wirkung.
Die 5 und 6 zeigen Fallbeispiele von Diagnosen zur Überwachung der Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit mit Kohlenwasserstoff-Einspritzungen stromaufwärts des DOC 36 und die Reaktion bei einem intakten und einem defekten DOC 36. Auf der linken Seite in den 5 und 6 ist jeweils die Reaktion beim intakten DOC 36 dargestellt, auf der rechten Seite ist jeweils die Reaktion beim defekten DOC 36 dargestellt. 5 zeigt die HC-Konzentration HC über der Zeit t gemessen mit Standardgasmessgeräten (FID).
6 zeigt die HC-Konzentration HC über der Zeit t bei einem HC-Sensorsignal. Die Kurve 76 zeigt dabei jeweils die HC-Konzentration vor dem DOC 36, die Kurve 78 zeigt jeweils die HC-Konzentration nach dem DOC 36.
Wie auf der jeweiligen linken Seite (intakter DOC) zu erkennen ist, zeigt die Kurve 78 nur noch eine kleine HC-Konzentration im Abgas, der intakte DOC 36 hat den übrigen Kohlenwasserstoff reduziert. Auf der rechten Seite (defekter DOC) ist dagegen die HC-Konzentration nach dem DOC 36 (Kurve 78) kaum reduziert. Diese starke Abweichung der HC-Konzentration bei der Temperatur T (im Übergangsbereich) ist auch mit dem stark toleranzbehafteten HC-Sensor 40 eindeutig zu ermitteln.
Zur besseren Verdeutlichung ist in 7 zwei Diagramme einer Motormessung bei zwei verschiedenen Abgasmasseströmen dargestellt. Die Abszisse zeigt die Kohlenwasserstoff-Konzentration HC, die Ordinate zeigt die HC-Sensor-Spannung U. Die dargestellte Motormessung wird bei der ermittelten Abgastemperatur T durchgeführt. Dazu wird die Querempfindlichkeit des HC-Sensors 40 zu Sauerstoff zusätzlich aufgezeigt. So zeigt die Kennlinie s jeweils den Verlauf bei drei verschiedenen O₂-Konzentrationen im Abgas. Messwerte im Bereich 80 unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts U_min deuten auf eine intakten DOC 36 hin; der HC-Anteil stromabwärts vom DOC ist – wie in 7 ersichtlich – gering. Messwerte im Bereich 82 oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts U_max deuten auf eine defekten DOC 36 hin; der HC-Anteil stromabwärts des DOC 36 ist sehr hoch.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 besteht auch darin, dass man die Einspritzmenge, den Winkel und die Dauer der Einspritzung so variieren kann, dass die HC-Konzentration des intakten DOCs 36 immer im unteren flachen Teil der HC-Sensor-Kennlinie (unterhalb des Schwellwerts U_min) liegt (siehe in 7 den Bereich 80).
Der defekte DOC 36 hingegen wird immer im oberen flachen Ast der Kennlinie (oberhalb des Schwellwerts U_max) detektiert (siehe in 7 den Bereich 82). Dadurch liegen die erzeugten Messwerte bei intaktem und defektem DOC 36 sehr weit auseinander, so dass ein defekter DOC mit hoher Sicherheit erkannt werden kann. Querempfindlichkeiten des HC-Sensors 40, insbesondere im mittleren Teil der Kennlinie (Übergangsbereich), spielen keine Rolle. Die durch die Querempfindlichkeiten, insbesondere im mittleren Teil der Kennlinie, deutlich voneinander abweichenden Kennlinien zeigen jedoch alle die gleiche Charakteristik, so dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine sichere Aussage zum Kohlenwasserstoffgehalt des Abgases 30 gemacht werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren 100 ist somit sehr robust.
Das erfindungsgemäße Verfahren 100 wird vom Steuergerät 16 gesteuert und ist im Flussdiagramm von 8 dargestellt. Es funktioniert folgendermaßen:
In der Abfrage 110 wird durch den Temperatursensor 42 die geeignete Temperatur T zur Überwachung des DOC 36 ermittelt. Ist die Temperatur T erreicht, so wird in Schritt 120 Kohlenwasserstoff, bevorzugt in Form von Kraftstoff, entweder in einen Brennraum der Brennkraftmaschine 10 oder in den ersten Abschnitt 32 des Abgasrohrs 28 aktiv eingespritzt. Der angestoßene Überwachungsvorgang wird im Steuergerät 16 für eine Auswertung einer Diagnosehäufigkeit (IUMPR) registriert. Der in Strömungsrichtung hinter dem DOC 36 angeordnete HC-Sensor 40 ermittelt anschließend in Schritt 130 den Kohlenwasserstoffgehalt des Abgases 30. In der Abfrage 140 wird ermittelt, ob der ermittelte Kohlenwasserstoffgehalt einen vordefinierten Grenzwert überschritten hat. Dies wird im Steuergerät 16 als Indiz für einen defekten DOC 36 interpretiert und in Schritt 150 der On-Board-Diagnose (OBD) gemeldet. Ist der Grenzwert nicht überschritten, wird von einem intakten DOC 36 ausgegangen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005015998 A1 [0003]
DE 102006062051 A1 [0005]
DE 19947240 A1 [0005]

Claims

Verfahren (100) zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) eines Abgassystems (12) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) eine temperaturabhängige Umsatzrate für die Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit im Abgas (30) aufweist, wobei bei niedrigen Temperaturen ein minimaler Umsatz möglich ist und nach einem Übergangsbereich bei hohen Temperaturen ein maximaler Umsatz möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur (T) im Übergangsbereich eine Kohlenwasserstoffmenge im Abgassystem (12) erhöht wird und dass dabei eine nicht konvertierte Kohlenwasserstoffmenge im Abgas (30) stromabwärts hinter der zu überwachenden Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) durch einen Kohlenwasserstoff-Sensor (40) ermittelt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffmenge durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine (10) erhöht wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Nacheinspritzung von Kraftstoff eine Einspritzmenge und/oder eine Einspritzzeit bestimmt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nacheinspritzung zeitabhängig variiert wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffmenge durch eine Einspritzung von Kraftstoff in das Abgassystem (12) stromaufwärts zur überwachenden Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) erhöht wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der Temperatur (T) im Übergangsbereich lediglich ein minimaler Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas (30) oder ein vom minimalen Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas (30) stark abweichender hoher Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas (30) durch den Kohlenwasserstoff-Sensor (40) ermittelt wird und abhängig vom Ergebnis der jeweiligen Ermittlung auf eine intakte oder defekte Abgasnachbehandlungskomponente geschlossen wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der minimaler Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas (30) durch einen ersten Schwellwert und/oder ein hoher Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas (30) durch einen zweiten Schwellwert definiert wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sauerstoff-Querempfindlichkeit des Kohlenwasserstoff-Sensors (40) durch einen Modellwert, einen Messwert einer Lambdasonde (41) oder einen Lambdawert eines im Abgassystem (12) angeordneten Stickoxid-Sensors (50) kompensiert wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit eines Oxidationskatalysators (36) ermittelt wird.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung (16) zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer katalytisch beschichteten, oxidierenden Abgasnachbehandlungskomponente (36; 38) in einem Abgassystem (12) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu eingerichtet ist, den Ablauf eines Verfahrens (100) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Computerprogramm, ablauffähig auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (16) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet dass, es zur Anwendung in einem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 programmiert ist.