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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Alterungszustands eines NOx-Speicherkatalysators einer Abgasnachbehandlungsanlage eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Steuerungseinrichtung für eine solche Abgasnachbehandlungsanlage.
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Verbrennungsmotoren erzeugen beim Betrieb häufig erhebliche Mengen von Stickoxiden (NOx). Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Diesel- und OttoMotoren liegen die Stickoxid-Mengen im Abgas in der Regel über den zulässigen Grenzwerten, so dass eine Abgasnachbehandlung zur Verringerung der NOx-Emissionen notwendig ist. Bei vielen Motoren erfolgt die Reduktion der Stickoxide durch die im Abgas enthaltenen nicht-oxidierten Bestandteile, nämlich durch Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), mit Hilfe eines Dreiwegekatalysators. Insbesondere bei Diesel- und Otto-Magermotoren steht aufgrund der geringen Mengen nicht-oxidierter Abgasbestandteile dieses Verfahren jedoch nicht zur Verfügung. Bei Magermotoren wird daher gemäß einem verbreiteten Verfahren ein NOx-Speicherkatalysator (Lean NOx Trap, LNT) eingesetzt, der die im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide aufnimmt und speichert. Von Zeit zu Zeit erfolgt eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators, wofür beispielsweise ein Kraftstoffüberschuss in dem durch den NOx-Speicherkatalysator geleiteten Abgas erzeugt wird.
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Die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators nimmt jedoch mit zunehmender Betriebsdauer ab, was unter anderem auf eine Kontamination des Speicherkatalysators mit dem im Abgas enthaltenen Schwefel zurückzuführen ist, sowie auf thermische Alterung in Folge hoher Temperaturen, wie sie insbesondere bei einer regelmäßig vorzunehmenden Entschwefelung auftreten. Es ist daher notwendig, die Funktionsfähigkeit eines im Abgassystem vorgesehenen NOx-Speicherkatalysators zu überwachen.
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Es ist bekannt, die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zu erfassen und hieraus auf einen Alterungszustand zu schließen, insbesondere durch Integration über die Temperaturexposition während der bisherigen Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators. Eine solche temperaturbasierte Ermittlung des Alterungszustands ist jedoch relativ ungenau, da die tatsächliche Funktion bzw. Leistungsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators dabei nicht berücksichtigt wird.
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Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 1 936 140 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei stromaufwärts und stromabwärts des Abgasnachbehandlungssystems jeweils eine Lambdasonde angeordnet wird und zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Abgasnachbehandlungssystems die Brennkraftmaschine in einen Betrieb überführt wird, in dem die Abgase eine hohe Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen aufweisen. Dabei wird von einer Funktionsuntüchtigkeit des Abgasnachbehandlungssystems ausgegangen, falls die von den beiden Lambdasonden erfassten, aufgrund der hohen HC-Konzentration fehlerhaften Luftverhältnisse im Wesentlichen gleich groß sind.
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Gemäß
US 6 922 985 B2 werden bei einem Motor eines Kraftfahrzeugs über eine Testblockperiode periodisch von jeweils einem Sauerstoffsensor stromaufwärts und stromabwärts eines Abgaskatalysators Messwerte aufgenommen und absolute Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden Paaren der stromaufwärts und der stromabwärts erfassten Messwerte berechnet. Aus dem Verhältnis der Summen der absoluten Differenzen wird darauf geschlossen, ob eine Alterung des Abgaskatalysators eingetreten ist. Gemäß
US 6 116 021 A wird unter Verwendung von Signalen eines stromaufwärts und eines stromabwärts angeordneten Abgassensors eine Sauerstoffspeicherungskapazität eines Katalysators berechnet, die mit Schwellwerten verglichen wird, um die Leistung des Katalysators zu bestimmten.
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Aus
US 7 325 393 B2 ist es bekannt, im Magerbetrieb eines Motors einen Wert zu berechnen, der die Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration auf der stromaufwärtigen und auf der stromabwärtigen Seite eines Katalysators ausdrückt. Wenn dieser Wert geringer als ein Verschlechterungsbestimmungsschwellwert ist, wird auf eine Verschlechterung des Katalysators geschlossen.
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Gemäß
DE 10 2012 218 728 A1 wird zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines NO
x-Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine in einen unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) überführt und durch jeweils eine stromaufwärts bzw. stromabwärts des Speicherkatalysators angeordnete Lambdasonde das Luftverhältnis erfasst. Dabei wird die Anfettung, d. h. die Anreicherung des Abgases mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen, derart begrenzt, dass die Sonden fehlerfrei arbeiten. Bei einem voll funktionstüchtigen Speicherkatalysator werden die infolge der Anfettung stromaufwärts des Katalysators im Abgas befindlichen unverbrannten Kohlenwasserstoffe beim Durchströmen des Katalysators vollständig oxidiert, so dass sich stromabwärts des Katalysators keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas befinden. Ist die Funktionstüchtigkeit des NO
x-Speicherkatalysators eingeschränkt, so werden keine oder weniger im Abgas befindliche unverbrannte Kohlenwasserstoffe durch Freigabe von gespeicherten Stickoxiden oxidiert. Aus dem zeitlichen Verlauf des von der stromabwärts des Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde erfassten Luftverhältnisses während der Phase der Anfettung sowie insbesondere aus dem zeitlichen Verlauf der aus den Signalen der Sonden ermittelten, über ein kurzes Zeitintervall integrierten Massenströme an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas lassen sich Aussagen hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit des Speicherkatalysators treffen.
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Aus
DE 198 23 921 A1 ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, das zur Überprüfung des Wirkungsgrades eines NO
x-Speicherkatalysators dient, wobei die aktuelle Speicherkapazität des NO
x-Speicherkatalysators bestimmt wird. Dabei wird das Verhältnis aus aktueller Speicherkapazität und einer Mindestkapazität über eine Anzahl von Diagnosezyklen addiert und mit der Anzahl der Diagnosezyklen gewichtet, um einen endgültigen Diagnosewert zu erhalten, der verglichen mit einem Schwellenwert die Funktionsfähigkeit des NO
x-Speicherkatalysators widerspiegelt.
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Gemäß
DE 198 52 240 A1 wird bei einem Verfahren zur Überwachung eines einer mager betriebenen Brennkraftmaschine nachgeschalteten NO
x-Speicherkatalysators aus der NO
x-Abgaskonzentration vor und nach dem NO
x-Speicherkatalysator der NO
x-Speicherwirkungsgrad des Katalysators ermittelt und mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Zur Durchführung des Verfahrens müssen vorbestimmte Betriebsbedingungen eingehalten werden.
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Bei dem in
DE 100 08 563 A1 beschriebenen Verfahren zur Diagnose eines NO
x-Speicherkatalysators werden bei einem Übergang vom Absorptions- zum Regenerationsmodus die Werte von charakteristischen Merkmalen eines NO
x-Desorptionsspeichers ermittelt, mit vorgegebenen Prüfmustern verglichen, ein Vergleichsergebnis gebildet und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ein Katalysator-Zustandssignal angezeigt. Gemäß
DE 100 17 940 A1 wird die Stickoxid-Speicherfähigkeit eines Stickoxid-Speicherkatalysators in einem kinetisch kontrollierten und in einem thermodynamisch kontrollierten Abgastemperaturbereich ermittelt. Gemäß
DE 10 2007 003 547 A1 wird bei einem Verfahren zur Diagnose eines Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine, der eine Abgasbehandlungsvorrichtung enthält, die zum Konvertieren einer unerwünschten Abgaskomponente vorgesehen ist, ein Maß für eine gemittelte Konvertierung der Abgasbehandlungsvorrichtung ermittelt und mit einem Schwellenwert verglichen.
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Aus den nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen
10 2015 200 761.8 (bzw. aus der - die innere Priorität beanspruchenden - fortführenden Anmeldung
DE 10 2016 200 155 A1 ),
DE 10 2015 200 751 A1 ,
DE 10 2015 200 762 A1 und
10 2015 200 752.9 (bzw. aus der - die innere Priorität beanspruchenden - fortführenden Anmeldung
DE 10 2016 200 158 A1 ) sind Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei während oder nach dem Ende einer Regenerationsphase mittels mindestens eines Sauerstoffsensors ein Luftverhältnis bzw. eine Sauerstoffaufnahme des NO
x-Speicherkatalysators erfasst wird und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des NO
x-Speicherkatalysators geschlossen wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung eines Alterungszustands eines NOx-Speicherkatalysators einer Abgasnachbehandlungsanlage eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors sowie eine entsprechende Steuerungseinrichtung für eine derartige Abgasnachbehandlungsanlage anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Steuerungseinrichtung wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung eines Alterungszustands eines NOx-Speicherkatalysators einer Abgasnachbehandlungsanlage eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors bezieht sich insbesondere auf einen Dieselmotor oder einen Otto-Magermotor, insbesondere auf einen Diesel- bzw. Ottomotor mit Direkteinspritzung. Vorzugsweise handelt es sich um den Verbrennungsmotor und die Abgasnachbehandlungsanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Ausdruck „Magerbetrieb“ bedeutet, dass der Verbrennungsmotor mit Luftüberschuss betrieben wird, d. h., dass der Lambdawert (Luftverhältnis) einen Wert λ > 1 einnimmt. Die Abgasnachbehandlungsanlage umfasst einen NOx-Speicherkatalysator zur Reduktion der im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide (NOx). Die Abgasnachbehandlungsanlage kann mehrere NOx-Speicherkatalysatoren umfassen.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgrund einer Funktionsmessung des NOx-Speicherkatalysators ein Alterungsparameter des NOx-Speicherkatalysators ermittelt. Dabei wird zu einem Zeitpunkt, der beispielsweise durch Betriebsparameter des Verbrennungsmotors bestimmt ist, eine Messung einer oder mehrerer Messgrößen vorgenommen, die durch die Funktion des NOx-Speicherkatalysators beeinflusst wird bzw. werden. Eine solche Messgröße kann beispielsweise mit der NOx-Speicherung, der NOx-Freisetzung, der Sauerstoffspeicherung und/oder der Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators im Betrieb oder in einer Regenerationsphase zusammenhängen.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Temperatur unterhalb von 300 - 350 °C der Alterungsparameter aufgrund des Verhältnisses des Reduktionsmittelanteils im Abgasstrom nach dem Austritt aus dem NOx-Speicherkatalysator zu dem Anteil vor dem Eintritt in den NOx-Speicherkatalysator ermittelt und wird bei einer Temperatur oberhalb von 300 °C der Alterungsparameter aufgrund einer Erfassung der Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators ermittelt.
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Aus der mindestens einen gemessenen funktionsabhängigen Messgröße wird ein aktueller Wert des Alterungsparameters ermittelt. Sofern die Funktionsmessung bzw. die Ermittlung des Alterungsparameters von weiteren Bedingungen abhängen, beispielsweise von der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators, kann die Ermittlung des Alterungsparameters auf einen zulässigen Bereich beschränkt werden, d. h. auf solche Bedingungen, in denen eine ausreichend genaue Messung der Messgröße und darauf beruhend eine zuverlässige Ermittlung des Alterungsparameters möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird der Alterungsparameter wiederholt ermittelt, und aus einer Mehrzahl von Werten des Alterungsparameters, die innerhalb eines Mittelungsintervalls ermittelt worden sind, wird ein Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators durch Mittelwertbildung und/oder durch eine Regressionsrechnung ermittelt. Dabei kann beispielsweise ein Mittelwert der innerhalb des Mittelungsintervalls ermittelten Werte des Alterungsparameters berechnet und aus dem Mittelwert der Alterungszustand ermittelt werden, oder es kann aus jedem in dem Mittelungsintervall ermittelten Wert des Alterungsparameters ein Alterungszustand ermittelt werden und aus einer Mehrzahl von derart ermittelten einzelmessungsbezogenen Alterungszuständen durch Mittelwertbildung der Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators berechnet werden. Entsprechend kann mittels einer Regressionsrechnung in dem Mittelungsintervall aus den Alterungsparametern bzw. den einzelmessungsbezogenen Alterungszuständen eine Regressionslinie, insbesondere eine Regressionsgerade, berechnet werden und aus der Regressionslinie auf den Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators geschlossen werden. Bei der Mittelung bzw. Regression werden außerhalb zulässiger Bedingungen ermittelte Werte eliminiert und die verbleibenden Werte der Mittelwertbildung bzw. der Regressionsrechnung zugrunde gelegt. Die zulässigen Bedingungen sind insbesondere durch vorgebbare Werte von Betriebsbedingungen des NOx-Speicherkatalysators definiert, etwa durch einen zulässigen Temperaturbereich des NOx-Speicherkatalysators bzw. des Abgasstroms.
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Ferner ist vorgesehen, dass Ausreißer eliminiert werden. Insbesondere kann bei der Mittelwertbildung ein arithmetischer Mittelwert der verbleibenden Werte gebildet werden. Messausreißer unter Einzelmessungen zu eliminieren und anschließend eine Mittelwertbildung durchzuführen, um gewisse statistische Schwankungen zu kompensieren, ist bekannt, u. a. aus der
DE 10 2005 062 116 A1 , die ein Verfahren zur Überwachung einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine mit einer hinter einem Katalysator angeordneten Abgassonde mit Sprungcharakteristik betrifft.
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Dadurch, dass der Alterungsparameter aufgrund einer Funktionsmessung des NOx-Speicherkatalysators ermittelt wird, kann die tatsächliche Funktion bzw. Leistungsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators berücksichtigt werden. Dadurch, dass die Funktionsmessung innerhalb des Mittelungsintervalls wiederholt durchgeführt wird, aus dem jeweiligen gemessenen Wert der mindestens einen funktionsabhängigen Messgröße jeweils ein Alterungsparameter ermittelt und aus mehreren ermittelten Parameterwerten der Alterungszustand berechnet wird, wird eine statistisch breitere Basis für die Ermittlung des Alterungszustands geschaffen. Durch Verwendung einer Mehrzahl von innerhalb des Mittelungsintervalls durchgeführten Messungen, insbesondere einer Vielzahl solcher Messungen, kann somit der Alterungszustand mit einer erhöhten Genauigkeit bestimmt werden. Dabei kann ausgenutzt werden, dass sich der Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators im Laufe des Betriebs des Verbrennungsmotors in der Regel nur sehr langsam ändert. Ferner kann dadurch, dass nur solche Werte des Alterungsparameters bzw. nur solche einzelmessungsbezogene Alterungszustände in die Mittelwertbildung einbezogen werden, die innerhalb zulässiger Bereiche von Betriebsbedingungen ermittelt worden sind, eine Verfälschung des Alterungszustands des NOx-Speicherkatalysators durch ungenaue Einzelmessungen weitgehend vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird somit einerseits mit besonders hoher Zuverlässigkeit eine Aussage ermöglicht, ob die Leistungsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators noch den gestellten Anforderungen entspricht. Die erfindungsgemäße genauere Ermittlung des Alterungszustands des NOx-Speicherkatalysators ermöglicht es andererseits darüber hinaus beispielsweise, die Abgasnachbehandlungsanlage in einer für den jeweiligen Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators optimalen Weise anzusteuern und beispielsweise den Mehrverbrauch an Kraftstoff bei einer Regeneration des NOx-Speicherkatalysators oder den Ammoniakverbrauch bei einem zusätzlichen aktiven SCR (Selective Catalytic Reduction)-System zu minimieren. Ferner kann der ermittelte Alterungszustand beispielsweise als Grundlage für eine genauere Vorhersage einer Restlebensdauer des NOx-Speicherkatalysators verwendet werden.
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Vorzugsweise wird die Funktionsmessung, d. h. die Erfassung der mindestens einen mit der Funktion des NOx-Speicherkatalysator zusammenhängenden Messgröße, jeweils in zeitlichem Zusammenhang mit einer Regenerationsphase durchgeführt, insbesondere während und/oder im Anschluss an eine Regenerationsphase, beispielsweise unmittelbar im Anschluss an eine Regenerationsphase. Im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors, der der Magerbetrieb ist, speichert der NOx-Speicherkatalysator die im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide. Zur Regeneration, d. h. zur Erneuerung der Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators, können gelegentliche Regenerationsphasen durchgeführt werden, in denen mit Hilfe eines dem Abgasstrom zugeführten Reduktionsmittels die im NOx-Speicherkatalysator gespeicherten Stickoxide reduziert werden und in Form unschädlicher Gase freigesetzt werden. Als Reduktionsmittel kann insbesondere Kraftstoff dienen, wozu in der Regenerationsphase der durch den NOx-Speicherkatalysator geleitete Abgasstrom mit unverbranntem Kraftstoff angereichert wird, etwa durch Kraftstoffeinspritzung in die Abgasnachbehandlungsanlage stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators oder durch entsprechende Ansteuerung des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Einspritzanlage des Verbrennungsmotors. Dies bedeutet, dass in der Regenerationsphase eine unterstöchiometrische Sauerstoffkonzentration vorliegt, d. h., dass der Lambdawert kleiner als 1 ist, λ < 1. Eine derartige Regeneration wird auch als „Rich Purge“ bezeichnet. Dadurch, dass die Messung der mindestens einen funktionsabhängigen Messgröße, aufgrund derer ein Wert des Alterungsparameters ermittelt wird, in zeitlichem Zusammenhang mit einer Regenerationsphase durchgeführt wird, wird auf einfache Weise eine Ermittlung eines aktuellen Werts des Alterungsparameters im Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglicht.
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Insbesondere kann der Alterungsparameter aufgrund einer Erfassung der Sauerstoffaufnahme des NO
x-Speicherkatalysators ermittelt werden, d. h. die Funktionsmessung ist insbesondere eine Erfassung der Sauerstoffaufnahme des NO
x-Speicherkatalysators oder dient einer Erfassung der Sauerstoffaufnahme. Dabei kann beispielsweise nach dem Ende einer Regenerationsphase ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromabwärts des NO
x-Speicherkatalysators mittels eines ersten Sauerstoffsensors, der stromabwärts des NO
x-Speicherkatalysators angeordnet ist, erfasst werden, ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromaufwärts des NO
x-Speicherkatalysators mittels eines zweiten Sauerstoffsensors, der stromaufwärts des NO
x-Speicherkatalysators angeordnet ist, erfasst werden und die Sauerstoffaufnahme des NO
x-Speicherkatalysators durch Vergleich des Sauerstoffgehalts des Abgasstroms stromaufwärts und stromabwärts des NO
x-Speicherkatalysators ermittelt werden. Dabei kann ausgenutzt werden, dass die nach dem Übergang in den Betrieb mit Sauerstoffüberschuss erfolgende Sauerstoffaufnahme des NO
x-Speicherkatalysators einen Rückschluss auf dessen Funktionsfähigkeit zulässt und beispielsweise durch Vergleich mit Referenzwerten der alterungsabhängigen Sauerstoffaufnahme von NO
x-Speicherkatalysatoren ein Alterungsparameter ermittelt werden kann, der ein Maß für die Alterung bzw. für die Funktionsfähigkeit des NO
x-Speicherkatalysators darstellt. Mindestens einer der Sauerstoffsensoren kann als Schmalband-Sauerstoffsensor ausgebildet sein. Derartige Verfahren zur Ermittlung eines Alterungsparameters sind in den deutschen Patentanmeldungen
10 2015 200 761.8 (bzw. in der fortführenden Anmeldung
DE 10 2016 200 155 A1 ) und
10 2015 200 752.9 (bzw. in der fortführenden Anmeldung
DE 10 2016 200 158 A1 ) beschrieben die diesbezüglich durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden. Auf diese Weise wird eine einfache und aussagefähige Ermittlung eines aktuellen Werts des Alterungsparameters ermöglicht, wobei insbesondere die zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des NO
x-Speicherkatalysators in der Abgasnachbehandlungsanlage vorhandene Sensorik verwendet werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Alterungsparameter aufgrund eines stromabwärts des NO
x-Speicherkatalysators erfassten Luftverhältnisses ermittelt werden, d. h. die Funktionsmessung ist oder umfasst insbesondere eine Erfassung des Luftverhältnisses stromabwärts des NO
x-Speicherkatalysators. Beispielsweise kann in einer Regenerationsphase stromabwärts des NO
x-Speicherkatalysators mittels eines Sauerstoffsensors ein erstes Luftverhältnis erfasst werden, ein Durchbruchszeitpunkt ermittelt werden, zu dem das erste Luftverhältnis einen vorbestimmbaren Schwellwert unterschreitet, ermittelt werden und aus mindestens einer vom Durchbruchszeitpunkt abhängigen charakteristischen Größe auf die Funktionsfähigkeit des NO
x-Speicherkatalysators geschlossen und ein Wert des Alterungsparameters ermittelt werden. Die mindestens eine charakteristische Größe kann beispielsweise der Zeitabstand zwischen einem Startzeitpunkt der Regenerationsphase und dem Durchbruchszeitpunkt sein oder die von dem Startzeitpunkt der Regenerationsphase bis zum Durchbruchszeitpunkt zugeführte Reduktionsmittelmenge. Der Sauerstoffsensor kann als Schmalband-Sauerstoffsensor ausgebildet sein. Derartige Verfahren zur Ermittlung eines Alterungsparameters sind in den Patentanmeldungen
DE 10 2015 200 751 A1 und
DE 10 2015 200 762 A1 beschrieben, die diesbezüglich durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden. Ferner kann das ein Alterungsparameter des NO
x-Speicherkatalysators gemäß dem in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 218 728 A1 , die diesbezüglich ebenfalls durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird, beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Auch auf diese Weise kann eine einfache und aussagefähige Ermittlung eines aktuellen Werts des Alterungsparameters ermöglicht werden, ebenfalls insbesondere unter Verwendung der zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des NO
x-Speicherkatalysators vorhandenen Sensorik.
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In besonders vorteilhafter Weise kann es vorgesehen sein, dass der Alterungsparameter sowohl aufgrund einer Erfassung der Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators als auch aufgrund eines stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators erfassten Luftverhältnisses ermittelt werden kann. Dabei kann es beispielsweise von der bei einer jeweiligen Messung herrschenden Temperatur des NOx-Speicherkatalysators abhängen, ob der aus der betreffenden Messung ermittelte Alterungsparameter aufgrund der Erfassung der Sauerstoffaufnahme oder aufgrund des stromabwärts erfassten Luftverhältnisses ermittelt wird. Hierdurch wird eine besonders genaue und zuverlässige Ermittlung des Alterungszustands des NOx-Speicherkatalysators ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Alterungsparameter ein normierter Alterungsparameter. Insbesondere ist der Alterungsparameter auf eine erwartete Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators normiert und gibt beispielsweise die aktuell erreichte Lebensdauer im Verhältnis zu der erwarteten Lebensdauer an oder die Restlebensdauer im Verhältnis zur der erwarteten Lebensdauer. Die erwartete Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators kann etwa ein typspezifisch vorgegebener nominaler Wert sein, der die Lebensdauer unter typischen Betriebsbedingungen bis zur Funktionsunfähigkeit angibt, d. h. bis die geforderten Abgasgrenzwerte nicht mehr erreicht werden. Dadurch, dass der Alterungsparameter ein normierter Alterungsparameter ist, wird auf besonders einfache Weise die Berechnung des Alterungszustands durch Mittelwertbildung aus den in dem Mittelungsintervall ermittelten Werten des Alterungsparameters ermöglicht.
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Vorzugsweise reicht das Mittelungsintervall jeweils bis zu einer aktuellen Ermittlung des Alterungsparameters, d. h. es handelt sich um eine gleitende Mittelwertbildung mit einem stets zumindest näherungsweise gleichen Mittelungsintervall, die auf den jeweils zuletzt durchgeführten Messungen beruht. Hierdurch wird eine einfache und zuverlässige Berechnung des Alterungszustands ermöglicht.
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Insbesondere ist der Verbrennungsmotor ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, und das Mittelungsintervall ist durch eine Anzahl an Fahrzyklen und/oder durch eine zurückgelegte Fahrstrecke bestimmt. Unter „Fahrzyklus“ wird eine Betriebsphase zwischen einem Ein- und einem Ausschalten des Kraftfahrzeugs verstanden, insbesondere zwischen einem manuellen Ein- und einem manuellen Ausschalten, etwa mit dem Schlüssel des Kraftfahrzeugs. Sofern eine Regressionsrechnung zur Ermittlung des Alterungszustands durchgeführt wird, kann etwa die Anzahl der Fahrzyklen oder die zurückgelegte Fahrstrecke als unabhängige Variable und der Alterungsparameter oder ein einzelmessungsbezogener Alterungszustand als abhängige Variable verwendet werden. Da in der Regel eine Regeneration nach einer festgelegten Anzahl von Fahrzyklen oder nach einer vorgebbaren Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs erfolgt, kann hierdurch eine besonders einfache und aussagekräftige Ermittlung des Alterungsparameters und damit eine einfache und zuverlässige Bestimmung des Alterungszustands ermöglicht werden.
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In vorteilhafter Weise ist das Mittelungsintervall kurz gegenüber der erwarteten Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators. Insbesondere kann das Mittelungsintervall etwa 10 %, vorzugsweise etwa 6 %, besonders bevorzugt etwa 4 %, oder bevorzugt sogar nur 1 % der Anzahl an Fahrzyklen bzw. der Fahrstrecke betragen, die der erwarteten Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators entspricht. Da somit innerhalb des Mittelungsintervalls einerseits nur eine entsprechend geringe Änderung des Alterungsparameters zu erwarten ist und andererseits eine ausreichende Anzahl an Funktionsmessungen und darauf beruhenden Ermittlungen des jeweils aktuellen Werts des Alterungsparameters durchgeführt wird, wird auf diese Weise eine besonders genaue Berechnung des Alterungszustands ermöglicht.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der wie zuvor beschrieben ermittelte Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators zur Korrektur einer auf einer Temperaturerfassung des NOx-Speicherkatalysators beruhenden Alterungszustandsermittlung, etwa aufgrund einer Zeitintegration der Temperaturexposition des NOx-Speicherkatalysators, bzw. einer darauf beruhenden Restlebensdauer-Vorhersage verwendet. Sofern eine Regressionsrechnung zur Ermittlung des Alterungszustands durchgeführt wird, kann der Alterungszustand durch Vergleich der Regressionslinie mit einer vorbestimmten Regressionslinie, die dem aufgrund einer Temperaturerfassung des NOx-Speicherkatalysators ermittelten Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators entspricht, ermittelt bzw. korrigiert werden. Auf diese Weise kann die an sich bekannte Erfassung der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und die darauf beruhende Alterungszustandsermittlung durch eine Ermittlung des Alterungszustands ergänzt werden, die die tatsächliche Funktion bzw. Leistungsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators berücksichtigt. Hierdurch kann eine erhöhte Genauigkeit der Bestimmung des Alterungszustands und der Vorhersage der Restlebensdauer erreicht werden.
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Eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors, der für einen Magerbetrieb ausgelegt ist, ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur Überwachung der Abgasnachbehandlungsanlage eingerichtet. Die Steuerungseinrichtung kann Speichermittel zur Speicherung von Referenzwerten der Messgrößen sowie der erfassten Messwerte und der daraus ermittelten Werte des Alterungsparameters umfassen. Weiter kann die Steuerungseinrichtung Prozessormittel umfassen zur Ermittlung des Alterungsparameters, zur Elimination von unbrauchbaren Werten, zur Durchführung der Mittelwertbildung bzw. Regression und zur Berechnung des Alterungszustands. Ferner kann die Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung eines oder mehrerer Sensoren zur Erfassung der funktionsabhängigen Messgröße und/oder der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators eingerichtet sein. Ein derart ermittelter Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators kann beispielsweise für eine Anzeige für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs, das mit dem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, bereitgestellt werden und/oder in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Die Steuerungseinrichtung kann ferner eingerichtet sein, die Abgasnachbehandlungsanlage in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand zu steuern, um beispielsweise eine für den ermittelten Alterungszustand optimale Einspritzung von Reduktionsmittel, insbesondere Kraftstoff, in den Abgasstrang stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators zu veranlassen, oder zur entsprechenden Kommunikation mit einer Motorsteuerungseinrichtung des Verbrennungsmotors ausgelegt sein, um etwa durch Ansteuerung der Einspritzanlage des Verbrennungsmotors eine optimale Anreicherung des Abgasstroms mit Kraftstoff zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zu bewirken. Die Steuerungseinrichtung kann Teil einer elektronischen Motorsteuerung des Verbrennungsmotors sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in symbolischer Form einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasnachbehandlungsanlage, die einen NOx-Speicherkatalysator umfasst;
- 2 beispielhaft das Reduktionsmittelschlupfverhältnis während der Regenerationsphase in Abhängigkeit von der dabei herrschenden Temperatur des NOx-Speicherkatalysators für verschiedene Alterungszustände des Speicherkatalysators;
- 3 beispielhaft die Sauerstoffspeicherung durch den NOx-Speicherkatalysator unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase ebenfalls in Abhängigkeit von der dabei herrschenden Temperatur für verschiedene Alterungszustände des Speicherkatalysators;
- 4 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Wie in 1 beispielhaft symbolisch dargestellt, werden die Abgase eines Verbrennungsmotors 1 eines Kraftfahrzeugs über einen Auspuffkrümmer 2 zu einer Abgasnachbehandlungsanlage 3 geleitet. Die Abgasnachbehandlungsanlage 3 weist im Abgasstrang 4, der eine Mehrzahl von Rohrabschnitten umfasst, einen NOx-Speicherkatalysator 5 auf, durch den der Abgasstrom geleitet wird. Stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 ist eine erste Lambdasonde 7 und stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 eine zweite Lambdasonde 6 angeordnet. Die Lambdasonden 6, 7 erfassen jeweils einen Sauerstoffgehalt des Abgasstroms vor dem Eintritt in den und nach dem Austritt aus dem NOx-Speicherkatalysator 5. Aus den Signalen der Lambdasonden 6, 7 kann mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung jeweils ein Luftverhältnis λ ermittelt werden. Die Abgasnachbehandlungsanlage 3 kann weitere, ebenfalls nicht dargestellte Komponenten umfassen. Insbesondere können weitere Filter bzw. Katalysatoren vorhanden sein sowie weitere Sensoren, beispielsweise können anstelle der ersten Lambdasonde 7 zwei erste Lambdasonden 7 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 vorgesehen sein. In der Regel ist jedoch eine erste Lambdasonde 7 ausreichend.
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Im Normalbetrieb der Abgasnachbehandlungsanlage 3 bzw. des Verbrennungsmotors 1, der dem Magerbetrieb des Verbrennungsmotors 1 entspricht, ist im Abgasstrom ein Sauerstoffüberschuss vorhanden, d. h. λ > 1. Zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 5 wird das Abgas angefettet, indem beispielsweise eine Einspritzanlage des Verbrennungsmotors 1 derart angesteuert wird, dass der Abgasstrom mit unverbranntem Kraftstoff angereichert wird, oder indem in den Auspuffkrümmer 2 oder in den Abgasstrang 4 stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 Kraftstoff eingespritzt wird. Der aufgrund des Signals der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordneten zweiten Lambdasonde 6 ermittelte λ-Wert fällt daher auf Werte λ < 1 ab. Eine solche Regenerationsphase dauert typischerweise einige Sekunden, beispielsweise etwa 2 bis 6 Sekunden. Nach Ende der Regenerationsphase steigt der von der zweiten Lambdasonde 6 gemessene λ-Wert wieder auf Werte oberhalb von 1 an, d. h. der Verbrennungsmotor 1 und die Abgasnachbehandlungsanlage 3 befinden sich wieder im Magerbetrieb.
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Zu Beginn der Regenerationsphase und während des überwiegenden Teils der Dauer der Regenerationsphase liegt der λ-Wert der ersten Lambdasonde 7 oberhalb des λ-Werts der zweiten Lambdasonde 6, im Idealfall etwa bei λ = 1, d. h. der im während der Regenerationsphase in den NOx-Speicherkatalysator 5 eintretenden Abgasstrom vorhandene unverbrannte Kraftstoff wird zur Reduktion der im NOx-Speicherkatalysator 5 gespeicherten Stickoxide und durch Reaktion mit dem ebenfalls darin gespeicherten Sauerstoff verbraucht. Sind jedoch gegen Ende der Regenerationsphase die im NOx-Speicherkatalysator 5 gespeicherten Stickoxide vollständig oder weitgehend reduziert, so tritt Kraftstoff durch diesen hindurch, und die Signale der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordneten ersten Lambdasonde 7 ergeben ebenfalls einen Kraftstoffüberschuss (λ < 1). Aus dem Verhältnis des Reduktionsmittelanteils im Abgasstrom nach dem Austritt aus dem NOx-Speicherkatalysator 5 zu dem Anteil vor dem Eintritt in den NOx-Speicherkatalysator 5, das als Reduktionsmittelschlupfverhältnis (Slip Ratio, SR) bezeichnet wird, kann auf den Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators 5 geschlossen werden. Ebenso kann aus dem Zeitpunkt innerhalb einer Regenerationsphase, zu dem das Reduktionsmittel durch den NOx-Speicherkatalysator 5 hindurchtritt, der auch als „Durchbruchszeitpunkt“ bezeichnet wird, und/oder aus der bis zum Durchbruchszeitpunkt zugeführten Reduktionsmittelmenge auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 5 geschlossen und ein entsprechender Alterungsparameter ermittelt werden.
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Nach Ende der Regenerationsphase steigt der λ-Wert, der aus dem Signal der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordneten zweiten Lambdasonde 6 ermittelt wird, rasch wieder auf Werte oberhalb von 1 und zeigt somit einen Sauerstoffüberschuss an. Demgegenüber verharrt der λ-Wert der ersten Lambdasonde 7 zunächst noch bei λ ≤ 1. Erst zu einem späteren Zeitpunkt, typischerweise einige Sekunden nach dem Ende der Regenerationsphase, herrscht auch in dem durch den NOx-Speicherkatalysator 5 durchtretenden Abgasstrom wieder ein Sauerstoffüberschuss, der sich durch einen Anstieg der λ-Werte der ersten Lambdasonde 7 auf Werte λ > 1 zeigt. Der verzögerte Anstieg der aufgrund der Signale der ersten Lambdasonden 7 ermittelten λ-Werte geht darauf zurück, dass während der Regenerationsphase der im NOx-Speicherkatalysator 5 gespeicherte Sauerstoff verbraucht worden ist und zu Beginn des Magerbetriebs, wenn im Abgasstrom wieder Sauerstoff zur Verfügung steht, wieder aufgenommen wird. Aus der Verzögerung des Anstiegs der λ-Werte der ersten Lambdasonde 7 bzw. aus dem zu Beginn des Magerbetriebs zunächst noch niedrigen λ-Wert der ersten Lambdasonde 7, verglichen mit dem λ-Wert der zweiten Lambdasonde 6, können die Sauerstoffaufnahme und daraus die Sauerstoffspeicherung bzw. die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators 5 ermittelt werden. Aus der derart ermittelten Sauerstoffaufnahme MO2 lässt sich ebenfalls ein Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 5 ziehen und ein entsprechender Alterungsparameter ermittelt werden.
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Die zuvor genannten Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit bzw. zur Ermittlung eines Alterungsparameters eines NO
x-Speicherkatalysators sind in den Patentanmeldungen
10 2015 200 761.8 (bzw. in der fortführenden Anmeldung
DE 10 2016 200 155 A1 ) und
10 2015 200 752.9 (bzw. in der fortführenden Anmeldung
DE 10 2016 200 158 A1 ) beschrieben, die diesbezüglich durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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In 2 ist das Reduktionsmittelschlupfverhältnis (Slip Ratio, SR) während der Regenerationsphase in Abhängigkeit von der dabei herrschenden Temperatur für NOx-Speicherkatalysatoren mit unterschiedlichen Alterungszuständen dargestellt. Die unterschiedlichen Alterungszustände sind dabei, wie rechts oben in 2 aufgeführt, durch eine vorangegangene Erwärmung des NOx-Speicherkatalysators für jeweils einen Zeitraum von zehn Stunden auf 650 °C, 750 °C, 850 °C oder 950 °C erzeugt worden. Die jeweils durch Punkte dargestellten Messwerte für das Reduktionsmittelschlupfverhältnis SR gruppieren sich um die Kurven 8, 9, 10, 11, wobei die untere Kurve 8 einem NOx-Speicherkatalysator mit der geringsten Alterung (bei 650 °C) entspricht, die mittleren Kurven 9, 10 mittleren Alterungszuständen (Alterung bei 750 °C bzw. 850 °C) und die obere Kurve 11 sich auf die Messwerte bei der höchsten Alterung (bei 950 °C) bezieht. Wie aus 2 ersichtlich ist, lassen sich die unterschiedlichen Alterungszustände prinzipiell durch das während der Regenerationsphase ermittelte Reduktionsmittelschlupfverhältnis SR unterscheiden, insbesondere im Temperaturbereich unterhalb von etwa 300 °C. Oberhalb von 300-350 °C, insbesondere oberhalb von 350 °C, konvergieren die Kurven 8, 9, 10, 11, d. h. die Reduktionsmittelschlupfverhältnisse SR nähern sich unabhängig vom Alterungszustand einander an. Das Reduktionsmittelschlupfverhältnis SR erlaubt daher insbesondere in einem Temperaturbereich unterhalb von etwa 300-350 °C eine Ermittlung eines Alterungsparameters des NOx-Speicherkatalysators. Die angegebene Temperatur des NOx-Speicherkatalysators ist dabei die Temperatur in einem Eintrittsabschnitt des NOx-Speicherkatalysators, die durch einen dort oder stromaufwärts desselben angeordneten Temperatursensor erfasst werden kann.
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Wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, streuen die einzelnen Messwerte für das Reduktionsmittelschlupfverhältnis SR relativ stark um die jeweilige Kurve 8, 9, 10, 11, so dass ein einzelner Messwert häufig nicht sicher einer bestimmten Kurve 8, 9, 10 oder 11 zugeordnet werden kann. Eine Ermittlung des Alterungszustands des NOx-Speicherkatalysators aus einem einzelnen Messwert des Reduktionsmittelschlupfverhältnisses gemäß einem der zuvor beschriebenen Verfahren ist daher mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet oder sogar unmöglich. Andererseits kann durch eine Mittelung über eine Vielzahl von Messwerten eine erhebliche Steigerung der Genauigkeit der Bestimmung des Alterungszustands erzielt werden. Dabei ist eine weitere Erhöhung der Genauigkeit erreichbar, wenn die zur Mittelwertbildung herangezogenen Messwerte auf einen engen Temperaturbereich beschränkt sind und/oder die jeweilige Temperatur bei der Ermittlung eines Alterungsparameters berücksichtigt wird und aus den betreffenden Alterungsparametern durch Mittelwertbildung der Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators berechnet wird.
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In 3 ist die Sauerstoffspeicherung MO2, d. h. die aufgenommene Sauerstoffmenge, die unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase und dem Übergang in den Magerbetrieb erfolgt, ebenfalls für NOx-Speicherkatalysatoren mit unterschiedlichen Alterungszuständen in Abhängigkeit von der dabei herrschenden Temperatur des NOx-Speicherkatalysators dargestellt. Die unterschiedlichen Alterungszustände sind dabei, wie rechts oben in 3 aufgeführt, durch eine vorangegangene Erwärmung des NOx-Speicherkatalysators für jeweils einen Zeitraum von zehn Stunden auf 650 °C, 850 °C oder 950 °C erzeugt worden. Die jeweils durch Punkte dargestellten Messwerte für die Sauerstoffspeicherung MO2 gruppieren sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Alterungszustand, wobei die Messwerte für einen NOx-Speicherkatalysator mit der geringsten Alterung (bei 650 °C) im oberen Bereich und die Messwerte bei der höchsten Alterung (bei 950 °C) in einem unteren Bereich liegen. Die unterschiedlichen Alterungszustände lassen sich daher prinzipiell durch die nach Ende der Regenerationsphase aufgenommene Sauerstoffmenge unterscheiden, insbesondere im Temperaturbereich oberhalb von etwa 300 °C. Allerdings streuen auch bei gegebenem Alterungszustand die einzelnen Messwerte für die Sauerstoffspeicherung MO2, so dass durch eine Mittelung über eine Vielzahl von Messwerten eine Steigerung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Alterungszustands erzielt werden kann. Dabei ist eine weitere Erhöhung der Genauigkeit erreichbar, wenn die zur Mittelwertbildung herangezogenen Messwerte auf einen Temperaturbereich oberhalb von ca. 300 °C beschränkt werden und/oder die jeweilige Temperatur bei der Ermittlung eines Alterungsparameters berücksichtigt wird und aus den betreffenden Alterungsparametern durch Mittelwertbildung der Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators berechnet wird. Eine besonders genaue Ermittlung des Alterungszustands ist möglich, wenn bei einer Temperatur unterhalb von etwa 300-350 °C der Alterungsparameter aufgrund des Reduktionsmittelschlupfverhältnisses SR ermittelt wird (s. 2), und bei einer Temperatur oberhalb von etwa 300 °C aufgrund der aufgenommenen Sauerstoffmenge (s. 3).
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In 4 ist in vereinfachter Form der Ablauf eines Verfahrens zur Ermittlung eines Alterungszustands des NOx-Speicherkatalysators 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie oben beschrieben, werden in zeitlichem Zusammenhang mit einer Regenerationsphase, insbesondere während der Regenerationsphase oder unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase, eine oder mehrere Messgrößen erfasst, die von der Funktion des NOx-Speicherkatalysator 5 abhängen. So wird beispielsweise aus den gemessenen λ-Werten stromabwärts und stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 das Reduktionsmittelschlupfverhältnis SR, ein Durchbruchszeitpunkt, eine bis zum Durchbruchszeitpunkt in der Regenerationsphase zugeführte Reduktionsmittelmenge und/oder eine Sauerstoffspeicherung MO2 erfasst. Gleichzeitig wird mittels eines Temperatursensors die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 5 gemessen. Unter Berücksichtigung der gemessenen Temperatur wird aus dem mindestens einen Messwert der genannten funktionsabhängigen Messgröße ein Alterungsparameter ermittelt, der beispielsweise eine Funktion eines wie oben durch eine Erwärmungstemperatur definierten Alterungszustands ist oder mit der Temperatur einer zehnstündigen Erwärmung, die eine entsprechende Alterung erzeugt, identisch ist. Der ermittelte Wert kann beispielsweise ein auf die erwartete Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators 5 normierter Wert sein. Der ermittelte Wert des Alterungsparameters wird in einem Speicher der Steuerungseinrichtung der Abgasnachbehandlungsanlage 3 gespeichert. Es kann bei der Erfassung der Messgröße oder bei der Ermittlung des Alterungsparameters eine Auswahl gemäß der bei der jeweiligen Messung erfassten Temperatur des Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 5 vorgenommen werden, durch die die gespeicherten Werte des normierten Alterungsparameters auf solche beschränkt werden, bei denen aufgrund der herrschenden Temperatur eine besonders hohe Genauigkeit erreichbar ist.
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Die Erfassung der mindestens einen funktionsabhängigen Messgröße und die darauf sowie auf der gemessenen Temperatur basierende Ermittlung des ggf. normierten Alterungsparameters wird mehrfach wiederholt, und die ermittelten Werte des Alterungsparameters werden in dem Speicher der Steuerungseinrichtung gespeichert. So kann beispielsweise bei jeder Regenerationsphase die funktionsabhängige Messgröße gemessen und daraus der ggf. normierte Alterungsparameter ermittelt werden. Sodann wird beruhend auf einer gegebenen Anzahl von gespeicherten Alterungsparametern ein Mittelwert gebildet, beispielsweise aus den normierten Alterungsparametern der jeweils 100 letzten Messungen. Der Speicher kann beispielsweise derart ausgelegt sein, dass die jeweils 100 letzten Messungen bzw. die daraus ermittelten Alterungsparameter gespeichert sind und die auf weiter zurückliegenden Messungen beruhenden Werte nicht mehr gespeichert bleiben. Wird beispielsweise in jedem dritten Fahrzyklus der Alterungsparameter ermittelt und ein Fahrzyklus entspricht einer Fahrstrecke von durchschnittlich 20 km, so entspricht das Mittelungsintervall von 100 Messungen einer Fahrstrecke von etwa 6000 km. Dieses ist so kurz gegenüber der erwarteten Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators 5, die beispielsweise mindestens 160 000 km betragen kann, so dass sich innerhalb des Mittelungsintervalls der Alterungszustand nicht wesentlich ändert. Auch bei der Mittelwertbildung kann eine Beschränkung auf einen vorgegebenen Temperaturbereich des NOx-Speicherkatalysators 5 erfolgen.
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Aus dem derart berechneten Mittelwert wird sodann ein Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators 5 ermittelt, etwa als Verhältnis der erreichten zu einer vorgegebenen Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators 5, wobei die Lebensdauer jeweils als Fahrstrecke oder als Anzahl von Fahrzyklen angegeben sein kann. Sofern der Alterungsparameter bereits auf die erwartete Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators (5) normiert ist, ist der durch Mittelwertbildung ermittelte Alterungszustand ebenfalls bereits auf die erwartete Lebensdauer normiert. Der ermittelte Alterungszustand wird nun mit einem aus der Temperaturerfassung des NOx-Speicherkatalysators 5 ermittelten Alterungszustand verglichen und unter Berücksichtigung beider Werte ein korrigierter Alterungszustand ermittelt. Dieser weist eine höhere Genauigkeit auf als ein mit nur einem der genannten Verfahren ermittelt Alterungszustand und kann beispielsweise für eine Vorhersage der noch zu erwartenden Restlebensdauer des NOx-Speicherkatalysators 5, für einen entsprechenden Hinweis an einen Bediener bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs oder auch für eine der erreichten Lebensdauer und einer dementsprechenden Leistungsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 5 entsprechenden Ansteuerung der Abgasnachbehandlungsanlage 3 genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Auspuffkrümmer
- 3
- Abgasnachbehandlungsanlage
- 4
- Abgasstrang
- 5
- NOx-Speicherkatalysator
- 6
- Lambdasonde
- 7
- Lambdasonde
- 8
- Kurve
- 9
- Kurve
- 10
- Kurve
- 11
- Kurve
