DE102016211506A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei in einem Abgaskanal nacheinander angeordneten Katalysatoren. Dabei ist vorgesehen, dass für eine Führungsregelung, Durchbruchserkennung für die Diagnose des ersten Katalysators und für eine zweite Bilanzierung für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des zweiten Katalysators eine Zweipunkt-Lambdasonde verwendet und für diese bestimmte Maßnahmen zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten angewendet werden. Damit ergeben sich insbesondere Kostenvorteile bei Abgasreinigungssystemen zur Erfüllung von strengeren Emissions- und Diagnoseanforderungen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine, welche in ihrem zentralen Abschnitt zumindest zwei in einem Abgaskanal nacheinander angeordnete Katalysatoren aufweist und vor/ oder hinter diesem zentralen Abschnitt noch weitere abgasreinigende Komponenten angeordnet sein können, wobei in Strömungsrichtung des Abgases nach einem Motorblock und vor dem ersten Katalysator eine Lambdasonde angeordnet ist und nach dem ersten und nach dem weiteren Katalysator jeweils eine weitere Abgassonde angeordnet ist, und mit der Lambdasonde eine Lambdaregelung sowie eine Bilanzierung für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des ersten Katalysators durchgeführt wird und mit einer als Zweipunkt-Lambdasonde ausgeführten Abgassonde hinter dem weiteren Katalysator eine Katalysatordiagnose des weiteren Katalysators durchgeführt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere eine Motorsteuereinheit, zur Durchführung des Verfahrens.
  • In heutigen Motorsteuerungssystemen werden Lambdasonden zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration im Abgas und zur Lambdaregelung des Motors verwendet. Dabei kommen Breitband-Lambdasonden und Zweipunkt-Lambdasonden zum Einsatz.
  • Mit einer Breitband-Lambdasonde kann das Abgaslambda in einem weiten Lambdabereich stetig geregelt werden. Durch eine Linearisierung der Sondenkennlinie ist auch mit einer kostengünstigeren Zweipunkt-Lambdasonde eine stetige Lambdaregelung möglich, wenn auch in einem eingeschränkten Lambdabereich.
  • Gegenüber einer Breitband-Lambdasonde weist eine Zweipunkt-Lambdasonde in einem engen Bereich um Lambda = 1 wegen ihrer sprungförmigen Sondenkennlinie eine deutlich höhere Genauigkeit auf. Außerhalb dieses engen Bereichs um Lambda = 1 bei fettem oder magerem Lambda ist die Genauigkeit einer Zweipunkt-Lambdasonde in der Regel wegen Toleranz- und Alterungseffekten geringer als die einer Breitband-Lambdasonde.
  • In der Regel werden deshalb in Motorsteuerungssystemen Breitband-Lambdasonden dort eingesetzt, wo fette oder magere Lambdawerte genau gemessen werden sollen, bzw. dort, wo eine Messung im Bereich um Lambda = 1 mit eingeschränkter Genauigkeit ausreichend ist. Zweipunkt-Lambdasonden werden dort eingesetzt, wo das Abgaslambda im Bereich um Lambda = 1 mit hoher Genauigkeit gemessen werden soll.
  • Typische Anwendungen sind für eine Breitband-Lambdasonde die Lambdaregelung vor dem Katalysator und die Bilanzierung des Sauerstoff-Ein- und -Austrags bei der Diagnose des Katalysators. Typische Anwendung einer Zweipunkt-Lambdasonde sind die sehr genaue Lambda = 1 Regelung hinter dem Katalysator und die Erkennung des Durchbruchs von fettem oder magerem Abgas bei der Diagnose des Katalysators.
  • Eine typische Abgasanlage eines Benzin-Systems für heutige strenge Emissionsund Diagnoseanforderungen, z.B. bei so genannten „Super Ultra-Low Emission Vehicles“ (SULEV), besteht aus einer Breitband-Lambdasonde, einem ersten Dreiwegekatalysator, einer Zweipunkt-Lambdasonde und einem zweiten nicht überwachten Dreiwegekatalysator.
  • Zukünftige noch strengere Emissions- und Diagnoseanforderungen (z.B. voraussichtlich China 6) erfordern Abgasanlagen, bei denen auch die Funktion des zweiten Dreiwegekatalysators überwacht und seine Sauerstoff-Speicherfähigkeit gemessen wird. Der zweite Dreiwegekatalysator kann auch in Form einer Kombination mit einem Partikelfilter vorliegen oder als Kombination beider Bauteile in einem, die auch als beschichteter Partikelfilter oder als Vierwegekatalysator bezeichnet wird. Es kommen auch Kombinationen des zweiten Dreiwegekatalysators mit anderen Katalysatoren, wie z.B. mit einem NSC- oder SCR-Katalysator, in Frage.
  • Unter dem Gesichtspunkt einer möglichst genauen Überwachung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit des zweiten Katalysators erscheint es sinnvoll, vor diesem zweiten Katalysator eine Breitband-Lambdasonde für die Bilanzierung des Sauerstoff-Ein- und Austrags und hinter diesem zweiten Katalysator eine Zweipunkt-Lambdasonde für die Erkennung des Durchbruchs von fettem oder magerem Abgas bei der Diagnose zu verwenden.
  • Aktuell sind daher Abgasanlagen mit folgendem Aufbau im Gespräch (in Strömungsrichtung des Abgases im Abgaskanal nach dem Motorblock angeordnet):
    • • Erste Breitband-Lambdasonde
    • • Erster Katalysator (als Dreiwegekatalysator ausgeführt)
    • • Zweite Breitband-Lambdasonde
    • • Zweiter Katalysator (bzw. beschichteter Partikelfilter)
    • • Zweipunkt-Lambdasonde,
    wobei die erste Breitband-Lambdasonde für die Lambdaregelung sowie zur Bilanzierung für die Diagnose des ersten Katalysators dient. Die zweite Breitband-Lambdasonde dient zur Führungsregelung sowie zur Durchbrucherkennung bei der Diagnose des ersten Katalysators sowie zur Bilanzierung für die Diagnose des zweiten Katalysators. Die zweite Breitband-Lambdasonde hat in dieser Anordnung allerdings funktionale Nachteile gegenüber einer Zweipunkt-Lambdasonde an dieser Einbauposition. Diese sind einerseits eine geringere Genauigkeit der Führungsregelung im Bereich um Lambda = 1 und andererseits eine weniger gute Eignung für die Erkennung von Lambdadurchbrüchen für die Diagnose des ersten Katalysators.
  • Die DE 102013226063 A1 beschreibt beispielsweise eine derartige Anordnung mit zwei hintereinander angeordneten Katalysatoren, einen Dreiwege-Vorkatalysator und einen Dreiwege-Nachkatalysator. Vor und nach dem Vorkatalysator ist jeweils eine Lambdasonde vorgesehen. Eine dritte Lambdasonde ist nach dem Nachkatalysator vorgesehen. Dabei ist eine Bestimmung der Abgaszusammensetzung vor dem Hauptkatalysator zur Bilanzierung von dessen Sauerstoff- oder Fettgas-Speicherfähigkeit nicht vorgesehen.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es erlaubt in einer Abgasreinigungsanlage mit mindestens zwei Katalysatoren den Einsatz einer kostengünstigeren Zweipunkt-Lambdasonde in Strömungsrichtung des Abgases hinter dem ersten Katalysator anstelle einer zweiten Breitband-Lambdasonde zu ermöglichen um mit dieser Zweipunkt-Lambdasonde auch eine ausreichend genaue Diagnose der Sauerstoff- oder Fettgas-Speicherfähigkeit des nachfolgenden Katalysators zu ermöglichen. Weiterhin sollen eine genauere Führungsregelung im Bereich um λ = 1 und eine genauere Diagnose des ersten Katalysators erreicht werden.
  • Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass für eine Führungsregelung und Durchbruchserkennung für die Diagnose des ersten Katalysators und für eine Bilanzierung für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des weiteren Katalysators eine erste Zweipunkt-Lambdasonde verwendet und für diese bestimmte Maßnahmen zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten angewendet werden. Damit kann ein vergleichsweise einfaches und kostengünstiges Abgasreinigungssystem bereitgestellt werden.
  • Eine bevorzugte Variante sieht dabei vor, dass die Lambdasonde vor dem ersten Katalysator des zentralen Abschnitts der Abgasreinigungsanlage als Breitband-Lambdasonde ausgeführt ist und mit dieser die Lambdaregelung sowie die Bilanzierung für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des ersten Katalysators durchgeführt wird.
  • In der Regel bietet eine Motorsteuereinheit für eine Abgasbank nicht die Möglichkeit, damit eine zweite Breitband-Lambdasonde zu betreiben. Dagegen ist die Möglichkeit, eine Breitband-Lambdasonde und zwei Zweipunkt-Lambdasonden zu betreiben i.d.R. schon vorhanden, so dass keine Änderung an der Steuergeräte-Hardware notwendig ist. Die Verwendung einer Zweipunkt-Lambdasonde für die Bilanzierung des Sauerstoff-Ein- und -Austrages eines Katalysators setzt allerdings voraus, dass zwischen der Sondenspannung und dem Abgaslambda ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Dieser Zusammenhang muss insbesondere auch über die gesamte Lebensdauer der Sonde eindeutig sein, da andernfalls falsch bilanziert wird, was zu Fehldiagnosen führen kann. Diese Voraussetzung ist üblicherweise nicht erfüllt. Daher ist das Anwenden bestimmter Maßnahmen zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten besonders wichtig. Insgesamt können damit die Anforderungen an die Genauigkeit der Führungsregelung und der Diagnose des ersten Katalysators mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besser erfüllt werden. Dabei ist die Genauigkeit der Diagnose des zweiten Katalysators ausreichend gut, um eine zuverlässige Unterscheidung zwischen einem noch guten und einem bereits defekten Katalysator zu erlauben.
  • Es versteht sich von selbst, dass dieser zentrale Abschnitt der Abgasreinigungsanlage Teil einer komplexeren Abgasreinigungsanlage sein kann, in der weitere abgasreinigende Komponenten vor/ oder hinter diesem zentralen Abschnitt verbaut sein können. So sind beispielsweise folgende Anordnungen denkbar:
    • • Breitband-Lambdasonde /1. Katalysator/ Breitband-Lambdasonde / 2. Katalysator / Zweipunkt-Lambdasonde / 3. Katalysator / Zweipunkt-Lambdasonde oder
    • • Breitband-Lambdasonde /1. Katalysator/ Zweipunkt-Lambdasonde / 2. Katalysator / NOx-Katalysator / Zweipunkt-Lambdasonde oder
    • • Breitband-Lambdasonde /1. Katalysator/ Zweipunkt-Lambdasonde / 2. Katalysator / Breitband-lambdasonde / 3. Katalysator / Zweipunkt-Lambdasonde / 4. Katalysator / Zweipunkt-Lambdasonde
  • Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten ein Offset der Sondenkennlinie der ersten Zweipunkt-Lambdasonde durch einen Abgleich bei hohem Luftüberschuss bei laufender oder stehender Brennkraftmaschine adaptiert wird. Damit lässt sich besonders kostengünstig eine Zweipunkt-Lambdasonde für die zuvor genannten Messaufgaben anpassen.
  • Zur Steigerung der Genauigkeit der Bilanzierung der Sauerstoff- oder der Fettgas-Speicherfähigkeit, kann vorgesehen sein, dass zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten eine Kompensation durch eine Verschiebung des Lambda-Eins-Punktes der Sondenkennlinie der ersten Zweipunkt-Lambdasonde über eine Führungsregelung der zweiten Zweipunkt-Lambdasonde durchgeführt wird.
  • Eine erweiterte Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten lässt sich erreichen, wenn eine Korrektur einer temperaturbedingten Verschiebung der Sondenkennlinie mit Hilfe einer aktiven Messung der Sensorelementtemperatur bei laufender oder stehender Brennkraftmaschine angewendet wird. Hiermit kann ein Großteil von Toleranz- und Alterungseffekte korrigiert werden. Die Korrektur einer temperaturbedingten Verschiebung ist zumindest bei stehendem Motor auch unabhängig von der Kompensation eines konstanten Offsets und der Kompensation der Lambda-1-Verschiebung möglich.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zur Adaption eines Offsets unter Berücksichtigung einer aktuellen Abgaszusammensetzung und einer unterschiedlichen Querempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Abgaskomponenten eine Korrektur der Berechnung des Lambdawertes angewendet wird.
  • Abhängig von der erforderlichen Genauigkeit kann auch vorgesehen sein, dass zuvor beschriebene Korrekturmaßnahmen kombiniert angewendet werden.
  • Das mit seinen Verfahrensvarianten zuvor beschriebene Verfahren kann auch auf Abgasreinigungssysteme erweitert werden, die mehr als zwei Katalysatoren aufweisen. Hierbei ist eine kostengünstige Bilanzierung des Sauerstoff- oder Fettgas-Speichervermögens von weiteren Katalysatoren möglich, wenn eine Zweipunkt-Lambdasonde bei Abgasreinigungsanlagen mit mehr als zwei Katalysatoren jeweils in Strömungsrichtung des Abgases direkt vor diesem weiteren Katalysator verwendet wird und Kompensationsmaßnahmen gemäß den zuvor beschrieben Verfahrensvarianten für diese Zweipunkt-Abgassonde angewendet werden.
  • Ein besonders bevorzugte Verwendung des Verfahrens mit seinen zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten sieht den Einsatz für Fahrzeuge mit mindesten zwei nacheinander angeordneten Katalysatoren in einer Abgasreinigungsanlage zur Einhaltung besonders strenger Abgasrichtlinien vor, wobei ein Katalysator in Kombination mit einem Partikelfilter ausgeführt ist.
  • Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass für eine Führungsregelung, Durchbruchserkennung für die Diagnose des ersten Katalysators und für eine zweite Bilanzierung für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des zweiten Katalysators eine erste Zweipunkt-Lambdasonde vor dem zweiten Katalysator angeordnet ist und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Motorsteuereinheit vorgesehen ist, auf die die Signale der verschiedenen Lambdasonden aufgeschaltet sind, und diese Einrichtungen, wie Speicher- und/ oder Vergleichseinheiten aufweist, die neben einer Katalysatordiagnose auch eine Durchführung von Maßnahmen zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten der ersten Zweipunkt-Lambdasonde gemäß den zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten ermöglichen. Die Funktionalität dieser Funktionen kann dabei zumindest teilweise Software-basiert, z.B. in Form einer Steuersoftware, ausgeführt sein, wobei diese als separate Einheit oder als Teil einer übergeordneten Steuereinheit vorgesehen sein kann.
  • In einer erweiterten Abgasreinigungsanlage mit drei oder mehr Katalysatoren kann vorgesehen sein, dass der Motorsteuereinheit weitere Zweipunkt-Lambdasonden aufschaltbar sind und diese weiteren Zweipunkt-Lambdasonden in Strömungsrichtung des Abgases vor einem zu bilanzierenden Katalysator angeordnet sind. Damit kann eine kostengünstige Überwachung von selbst sehr komplexen Abgasreinigungsanlagen ermöglicht werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungsanlage, mit der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine 1, bestehend aus einem Motorblock 10 und einem Abgaskanal 20, in dem in Strömungsrichtung des Abgases hinter dem Motorblock 10 eine als Breitband-Lambdasonde ausgeführte Lambdasonde 30 und dahinter ein erster Katalysator 40 angeordnet sind. Die Lambdasonde 30 ermöglicht die Lambdaregelung 100 und dient zur ersten Bilanzierung 110 für die Diagnose der Speicherfähigkeit des ersten Katalysators.
  • Hinter dem ersten Katalysator 40 ist erfindungsgemäß eine erste Zweipunkt-Lambdasonde 50 angeordnet, die zur Führungsregelung 120 und Durchbrucherkennung für die Katalysatordiagnose des ersten Katalysators 40 dient. Erfindungsgemäß wird diese erste Zweipunkt-Lambdasonde 50 zusätzlich zu einer zweiten Bilanzierung 130 der Speicherfähigkeit des nachfolgenden zweiten Katalysators 60 verwendet. Nach dem zweiten Katalysator 60 ist eine zweite Zweipunkt-Lambdasonde 70 zur Durchbrucherkennung für die Katalysatordiagnose 140 des zweiten Katalysators 60 vorgesehen. Die Lambdasonden 30, 50 und 70 sind mit einer Motorsteuereinheit 80 verbunden, in der zum einen die Lambdaregelung und zum anderen die Diagnoseverfahren hinsichtlich der Überwachung der Funktionsfähigkeit der Abgasreinigungsanlage Hardware- bzw. Software-mäßig implementiert sind.
  • Die Erfindung ist sinngemäß auch auf Abgasreinigungsanlagen mit mehr als zwei überwachten Katalysatoren 40, 60 übertragbar, wobei eine Zweipunkt-Lambdasonde zur Bilanzierung der Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des in Strömungsrichtung des Abgases nachfolgenden Katalysators eingesetzt wird.
  • Zur Vermessung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit eines Katalysators 40, 60 wird dieser zunächst komplett von Sauerstoff befreit. Das wird durch eine Vorkonditionierung mit einem Gemisch mit ausreichend „fettem“, d.h. niedrigerem Lambda erreicht (typischerweise λ = 0,95). Die fette Vorkonditionierung erfolgt geregelt auf Basis des Lambdasignals der Sonde vor dem Katalysator. Anschließend wird auf ein Gemisch mit „magerem“ Lambda, d.h. höherem Lambda umgeschaltet (typischerweise λ = 1,05). Auch dieser Lambdawert wird mit der Sonde vor dem Katalysator eingeregelt.
  • Dieser magere Lambdawert wird beibehalten bis die Lambdasonde hinter dem Katalysator einen Durchbruch von einem mageren Abgasgemisch anzeigt. Die zwischen Umschalten auf den mageren Lambdawert und dem Durchbruch des mageren Gemischs in den Katalysator eingetragen Sauerstoffmenge wird bilanziert und entspricht der Sauerstoff-Speicherfähigkeit des Katalysators 40, 60. Hier sei erwähnt, dass dieses Verfahren auch sinngemäß auf die Bestimmung der Fettgas-Speicherfähigkeit eines Katalysators 40, 60 übertragen werden kann. Hier wird nach einer mageren Vorkonditionierung mit λ > 1 die während der Fettphase mit λ < 1 aus dem Katalysator 40, 60 ausgetragene Sauerstoffmenge bilanziert.
  • Eine Lambdasonde eignet sich dann als Sonde vor dem Katalysator 40, 60 zum Einregeln des Lambdawertes bei der fetten Vorkonditionierung und zum Einregeln des mageren Lambdawertes sowie zur Bilanzierung 110, 130 der eingetragenen Sauerstoffmenge bei der Messung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit des Katalysators 40, 60, wenn sie ein ausreichend genaues Lambdasignal in einem breiten Lambdabereich aufweist (typischerweise im Bereich zwischen λ = 0,95 und λ = 1,05). Eine Zweipunkt-Lambdasonde 50, 70 erfüllt diese Anforderung ohne weitere Maßnahmen nicht.
  • Die Verwendung einer in 1 ersten Zweipunkt-Lambdasonde 50 zur zweiten Bilanzierung 130 für die Diagnose des zweiten Katalysators 60 setzt die Kompensation von Toleranz- bzw. Alterungseffekten, die zu einer Verschiebung der tatsächlichen Sondenkennlinie gegenüber der im Steuergerät bzw. der Motorsteuereinheit 80 abgelegten Referenz-Sondenkennlinie führen, voraus. Nur dann erfüllt das Lambdasignal dieser ersten Zweipunkt-Lambdasonde 50 die genannten Anforderungen an die Genauigkeit.
  • Von der Anmelderin sind unter den Aktenzeichen DE102012211687A1 , DE102012211683A1 , DE102013216595A1 , DE102014210442A1 sowie DE102012221549A1 bereits Verfahren beschrieben, die eine Kompensation von Toleranz- und/ oder Alterungseffekten, die zu einer solchen Kennlinienverschiebung führen, erlauben. Die dort beschriebenen Verfahren werden einzeln oder in Kombination im Rahmen dieser Erfindung auf die erste Zweipunkt-Lambdasonde 50 angewendet:
    • • Adaption eines konstanten Offsets der Sondenkennlinie durch einen Abgleich bei hohem Luftüberschuss bei laufendem Motor oder bei stehendem Motor.
    • • Kompensation der Verschiebung des Lambda-Eins-Punktes der Sondenkennlinie über eine Führungsregelung mit der zweiten Zweipunkt-Lambdasonde 50,
    • • Kompensation einer temperaturbedingten Verschiebung der Sondenkennlinie mit Hilfe einer aktiven Messung der Sensorelementtemperatur bei laufendem oder stehendem Motor.
    • • Berücksichtigung der aktuellen Abgaszusammensetzung und von unterschiedlichen Querempfindlichkeiten der Sonde gegenüber verschiedenen Abgaskomponenten bei der Umrechnung der Sondenspannung zu einem Lambdawert.
  • In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante der Erfindung wird lediglich ein konstanter Offset der Sondenkennlinie adaptiert. Dies ist vergleichsweise einfach durch einen Abgleich bei hohem Luftüberschuss möglich, wie er z.B. beim Schubabschalten vorliegt, und führt in vielen Fällen schon zu einer ausreichenden Genauigkeit des Lambdasignals, um es für die Bilanzierung des Sauerstoff-Ein- und -Austrags zur Diagnose des zweiten Katalysators 60 zu verwenden. Gleichzeitig verbessert diese Adaption die Genauigkeit der Durchbrucherkennung bei der Diagnose des ersten Katalysators 40 und die Genauigkeit der Führungsregelung 120 mit Hilfe der ersten Zweipunkt-Lambdasonde 40.
  • Durch die Kombination der Adaption eines konstanten Offsets der Sondenkennlinie mit einem oder mehreren der oben genannten Verfahren kann die Genauigkeit des Lambdasignals der ersten Zweipunkt-Lambdasonde 50 hinter dem ersten Katalysator 40 weiter verbessert werden, falls noch höhere Anforderungen an die Genauigkeit dieses Lambdasignals gestellt werden.
  • Nach der Kompensation wird das Lambdasignal der ersten Zweipunkt-Lambdasonde 50 wie oben beschrieben für die Vermessung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit des zweiten Katalysators 60 verwendet. In der oben bereits erwähnten alternativen Verfahrensvariante wird das Lambdasignal für die Vermessung der Fettgas-Speicherfähigkeit verwendet. Für beide Vermessungen sind aktive Lambdaverstellungen, die speziell für die Katalysatordiagnose getriggert werden, und/ oder die Nutzung von ohnehin vorhandenen Lambdaverstellungen vorgesehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102013216595 A1 [0037]
    • DE 102014210442 A1 [0037]
    • DE 102012221549 A1 [0037]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine (1), welche in ihrem zentralen Abschnitt zumindest zwei in einem Abgaskanal (20) nacheinander angeordnete Katalysatoren (40, 60) aufweist und vor/ oder hinter diesem zentralen Abschnitt noch weitere abgasreinigende Komponenten angeordnet sein können, wobei in Strömungsrichtung des Abgases nach einem Motorblock (10) und vor dem ersten Katalysator (40) eine Lambdasonde (30) angeordnet ist und nach dem ersten und nach dem weiteren Katalysator (40, 60) jeweils eine weitere Abgassonde angeordnet ist, und mit der Lambdasonde (30) eine Lambdaregelung (100) sowie eine Bilanzierung (110) für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des ersten Katalysators (40) durchgeführt wird und mit einer als Zweipunkt-Lambdasonde (70) ausgeführten Abgassonde hinter dem weiteren Katalysator (60) eine Katalysatordiagnose (140) des weiteren Katalysators (60) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Führungsregelung (120) und Durchbruchserkennung für die Diagnose des ersten Katalysators (40) und für eine zweite Bilanzierung (130) für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des weiteren Katalysators (60) eine erste Zweipunkt-Lambdasonde (50) verwendet und für diese bestimmte Maßnahmen zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten angewendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lambdasonde (30) vor dem ersten Katalysator (40) des zentralen Abschnitts der Abgasreinigungsanlage als Breitband-Lambdasonde ausgeführt ist und mit dieser die Lambdaregelung (100) sowie die Bilanzierung (110) für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des ersten Katalysators (40) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten ein Offset der Sondenkennlinie der ersten Zweipunkt-Lambdasonde (50) durch einen Abgleich bei hohem Luftüberschuss bei laufender oder stehender Brennkraftmaschine (1) adaptiert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten eine Kompensation durch eine Verschiebung des Lambda-Eins-Punktes der Sondenkennlinie der ersten Zweipunkt-Lambdasonde (50) über eine Führungsregelung der zweiten Zweipunkt-Lambdasonde (70) durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten eine Korrektur einer temperaturbedingten Verschiebung der Sondenkennlinie mit Hilfe einer aktiven Messung der Sensorelementtemperatur bei laufender oder stehender Brennkraftmaschine (1) angewendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung einer aktuellen Abgaszusammensetzung und einer unterschiedlichen Querempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Abgaskomponenten eine Korrektur der Berechnung des Lambdawertes angewendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturmaßnahmen kombiniert angewendet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zweipunkt-Lambdasonde bei Abgasreinigungsanlagen mit mehr als zwei Katalysatoren (40, 60) zur weiteren Bilanzierung (130) der Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas eines in Strömungsrichtung des Abgases direkt nachgeordneten weiteren Katalysators verwendet wird und Kompensationsmaßnahmen gemäß den Ansprüchen 3 bis 7 für diese Zweipunkt-Abgassonde angewendet werden.
  9. Verwendung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 für Fahrzeuge mit mindesten zwei nacheinander angeordneten Katalysatoren in einer Abgasreinigungsanlage, wobei ein Katalysator in Kombination mit einem Partikelfilter ausgeführt ist, zur Einhaltung besonders strenger Abgasrichtlinien.
  10. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine (1), welche in ihrem zentralen Abschnitt zumindest zwei in einem Abgaskanal (20) nacheinander angeordnete Katalysatoren (40, 60) aufweist und vor/ oder hinter diesem zentralen Abschnitt noch weitere abgasreinigende Komponenten angeordnet sein können, wobei in Strömungsrichtung des Abgases nach einem Motorblock (10) und vor dem ersten Katalysator (40) eine Lambdasonde (30) angeordnet ist und nach dem ersten und nach dem zweiten Katalysator (40, 60) jeweils eine weitere Abgassonde angeordnet ist, und mit der Lambdasonde (30) eine Lambdaregelung (100) sowie eine Bilanzierung (110) für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des ersten Katalysators (40) durchführbar ist und mit einer als Zweipunkt-Lambdasonde (70) ausgeführten Abgassonde hinter dem zweiten Katalysator (60) eine Katalysatordiagnose (140) des zweiten Katalysators oder des letzten Katalysators im Abgaskanal (20) durchführbar ist, wobei die Signale der verschiedenen Lambdasonden (30, 70) einer Motorsteuereinheit (80) aufgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Führungsregelung (120), Durchbruchserkennung für die Diagnose des ersten Katalysators (40) und für eine zweite Bilanzierung (130) für die Speicherfähigkeit von Sauerstoff oder Fettgas des zweiten Katalysators (60) eine erste Zweipunkt-Lambdasonde (50) vor dem zweiten Katalysator (60) angeordnet ist, die ebenfalls mit der Motorsteuereinheit (80) verbunden ist und die Motorsteuereinheit (80) Einrichtungen, wie Speicher- und/ oder Vergleichseinheiten aufweist, die neben einer Katalysatordiagnose auch eine Durchführung von Maßnahmen zur Kompensation von Toleranz- und Alterungseffekten der ersten Zweipunkt-Lambdasonde (50) gemäß den Verfahrensansprüchen 2 bis 6 ermöglichen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorsteuereinheit (80) weitere Zweipunkt-Lambdasonden bei Abgasreinigungsanlagen mit drei oder mehr Katalysatoren aufschaltbar sind und diese weiteren Zweipunkt-Lambdasonden in Strömungsrichtung des Abgases vor einem zu bilanzierenden Katalysator angeordnet sind.
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