DE102017123840A1

DE102017123840A1 - Verfahren und System zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017123840A1
Application number: DE102017123840.9A
Authority: DE
Inventors: Arun Muthukaruppan; Michael Rupp; Simon Mohr
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2018-04-26

Abstract

Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug, mit den Verfahrensschritten:
Bereitstellen eines Kennfelds für den zeolithhaltigen Katalysator, wobei das Kennfeld den Einfluss einer Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators, eines Wasserdampfpartialdrucks eines dem zeolithhaltigen Katalysators zugeführten Abgasstroms und eines Alterungszustands des zeolithhaltigen Katalysators auf eine Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators zur Wasseradsorption beschreibt;
Bestimmen eines Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds;
Bestimmen eines Istwerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator desorbiert;
Bestimmen eines zu erwartenden Wärmeumsatzes durch den zeolithhaltigen Katalysator anhand der zu erwartenden Wasseradsorption und der Wasserdesorption;
Bestimmen eines Erwartungswerts einer oder mehrerer Vergleichsgrößen anhand des zu erwartenden Wärmeumsatzes;
Bestimmen eines Istwerts der Vergleichsgröße des zeolithhaltigen Katalysators;
Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Vergleichsgröße von dem Erwartungswert der Vergleichsgröße.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug.
Moderne Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren weisen Systeme zur Abgasnachbehandlung auf. Die Systeme zur Abgasnachbehandlung dienen dazu, den Schadstoffausstoß des Kraftfahrzeugs in den vom Gesetzgeber vorgegebenen Grenzen zu halten. So ist es beispielsweise bekannt, Stickoxide (NO_x) mit Systemen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) aus dem Abgas zu entfernen. Dabei werden im Abgas vorhandene Stickoxide in Stickstoff und Wasser konvertiert. Weiter sind LNT-Katalysatoren (Lean NO_x-Trap; NO_x-Speicherkatalysator) bekannt, die Stickoxide im mageren Motorbetrieb speichern und im fetten Motorbetrieb zu Stickstoff reduzieren.
Zur Verbesserung des Kontakts zwischen einem Katalysator und den abgasseitigen Schadstoffen werden sogenannte Carrier oder Trägermaterialen verwendet, die eine Oberflächenvergrößerung bewirken bzw. eine große Oberfläche aufweisen. Zeolithe eignen sich besonders gut als Trägermaterial da sie eine hohe Oberflächenvergrößerung bei geringem Gewicht ermöglichen. Für Automobilanwendungen werden daher verstärkt zeolithhaltige bzw. zeolithbeschichtete Katalysatoren entwickelt.
Abgasnachbehandlungssysteme altern, da sie beispielsweise hohen Temperaturen und Kraftstoffbestandteilen ausgesetzt sind. Dies führt zu reduzierter Leistungsfähigkeit, wodurch die vom Verbrennungsmotor emittierten Schadstoffe unzureichend entfernt werden.
Um dennoch einen Fahrzeugbetrieb im Rahmen der gesetzlichen Abgasvorschriften zur ermöglichen, können die Betriebsparameter eines Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung eines Alterungszustands des Katalysators angepasst werden. Hierzu werden Informationen zum Alterungszustand des Katalysators während des Fahrbetriebs benötigt.
Beispielsweise können in einer Steuer- oder Kontrolleinheit eines Fahrzeugs Daten zu einem üblichen Verschleißverhalten eines Katalysators hinterlegt werden, um den Alterungszustand des im Fahrzeug verbauten Katalysators abzuschätzen bzw. näherungsweise zu bestimmen.
Aktuelle Alterungsmodelle basieren auf Integratoren, wobei ein Integratorwert basierend auf einer Temperatur und einem Massenstrom des Abgases eine Schätzung der Katalysatoralterung ermöglicht.
Solche „virtuellen“ Alterungsmodelle werden anhand einer begrenzten Anzahl von Tests angepasst, die an vordefiniert gealterten Katalysatoren durchgeführt werden. Dabei werden jedoch fahrzeugspezifische Einflussfaktoren auf den tatsächlichen Alterungszustand eines verbauten Katalysators, wie Abweichungen in den Herstellungstoleranzen des Katalysators, das (Fahr-)Verhalten des Fahrzeughalters oder auch die klimatischen Betriebsbedingungen ignoriert. All dies kann die Alterung des Katalysators beschleunigen oder verlangsamen. Je nach Ausprägung der jeweiligen Einflussfaktoren kann es daher bei den bekannten Modellen bzw. Verfahren erhebliche Abweichungen zwischen dem angenommenen und dem tatsächlichen Alterungszustand des Katalysators kommen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und insbesondere eine verbesserte bzw. genauere Angabe eines tatsächlichen Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators ermöglichen.
Die voranstehend beschriebene technische Problemstellung wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch 11. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug, mit den Verfahrensschritten:

a) Bereitstellen eines Kennfelds für den zeolithhaltigen Katalysator, wobei das Kennfeld den Einfluss einer Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators, eines Wasserdampfpartialdrucks eines dem zeolithhaltigen Katalysators zugeführten Abgasstroms und eines Alterungszustands des zeolithhaltigen Katalysators auf eine Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators zur Wasseradsorption beschreibt;
b) Bestimmen eines Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds;
c) Bestimmen eines Istwerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator desorbiert;
d) Bestimmen eines zu erwartenden Wärmeumsatzes durch den zeolithhaltigen Katalysator anhand der zu erwartenden Wasseradsorption und der Wasserdesorption;
e) Bestimmen eines Erwartungswerts einer oder mehrerer Vergleichsgrößen anhand des zu erwartenden Wärmeumsatzes;
f) Bestimmen eines Istwerts der Vergleichsgröße des zeolithhaltigen Katalysators;
g) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Vergleichsgröße von dem Erwartungswert der Vergleichsgröße.

Die Bezeichnung der Verfahrensschritte mit Kleinbuchstaben und Ziffern gibt keine zwingende Reihenfolge der Verfahrensschritte vor, sondern dient lediglich zur Verbesserung der Übersichtlichkeit der Anspruchsfassung.
Zeolithhaltige Katalysatoren absorbieren nach einem Kaltstart eines Fahrzeugs in einem Abgasstrom vorhandenes Wasser unter Wärmefreisetzung. Es hat sich gezeigt, dass das Vermögen bzw. die Kapazität eines zeolithhaltigen Katalysators Wasser zu absorbieren in einem signifikanten Zusammenhang zum Alterungszustand des zeolithhaltigen Katalysators steht. Diese Erkenntnis wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu verwendet, um den Alterungszustand des zeolithhaltigen Katalysator im Fahrzeugbetrieb zu bestimmen. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher eine verbesserte bzw. genauere Angabe eines tatsächlichen Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators ermöglichen. Es versteht sich, dass es sich beim „Bestimmen“ des Alterungszustands immer nur um eine modellbasierte Annährung an den tatsächlichen Alterungszustand handeln kann, da eine Kombination von fahrzeugspezifischen Daten und kennfeldbasierten Daten zur Bestimmung des Alterungszustands herangezogen wird.
Das Bereitstellen des Kennfelds kann durch Prüfstandsversuche erfolgen, in denen die Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators und der Wasserdampfpartialdruck des dem zeolithhaltigen Katalysators zugeführten Abgasstroms variiert werden. Dabei wird für eine Vielzahl von Alterungsstufen des zeolithhaltigen Katalysators die Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators zur Wasseradsorption gemessen. Die auf diese Weise gewonnenen Kennfelddaten können in einer Motorsteuerung eines Fahrzeugs hinterlegt werden.
Dabei kann der zu überwachende Katalysator in dem Prüfstandsversuch beispielsweise entsprechend dem standardisierten Emissionszyklus „WHTC“ (World Harmonized Tranisent Cycle) betrieben worden sein, um Erwartungswerte für einen zu erwartenden Wärmeumsatz oder eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, zu ermitteln. Das Adsorptionsvermögen des Katalysators kann in einem Neuzustand und in verschiedenen Alterungsstufen bis hin zu einem im Wesentlichen vollständig inerten Katalysator ermittelt werden.
Zur Bestimmung des Erwartungswerts der Wassermenge aus dem Kennfeld, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird (Verfahrensschritt b)), können als Eingangsdaten beispielsweise ein Wasserdampfpartialdruck eines dem zeolithhaltigen Katalysators im Fahrzeugbetrieb zugeführten Abgasstroms und eine Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators im Fahrzeugbetrieb dienen. Dabei kann es sich insbesondere um eine Temperatur im Inneren des zeolithhaltigen Katalysators handeln, die durch unmittelbare Messung oder mittelbar durch eine Modellbildung anhand externer Messwerte bestimmt wird. So kann beispielsweise anhand einer stromaufwärts und stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators gemessenen Temperatur auf eine Temperatur im Inneren des zeolithhaltigen Katalysators geschlossen werden, in dem ein thermodynamisches Modell des zeolithhaltigen Katalysators bereitgestellt wird. Dies gilt gleichermaßen für den Wasserdampfpartialdruck eines dem zeolithhaltigen Katalysators im Fahrzeugbetrieb zugeführten Abgasstroms, der ebenfalls mittelbar anhand einer Modellberechnung bestimmt werden kann.
Zur Bestimmung des Erwartungswerts der Wassermenge aus dem Kennfeld, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird (Verfahrensschritt b)), kann weiter ein Alterungszustand des zeolithhaltigen Katalysators berücksichtigt werden. Hierzu kann eine zum Alterungszustand des Katalysators proportionale Größe, wie eine Gesamtbetriebsdauer des Katalysators oder eine Kilometerlaufleistung des Katalysators in einem Fahrzeug herangezogen werden, die einem Alterungszustand des Katalysators entsprechend dem Kennfeld zuzuordnen ist.
Damit können zur Bestimmung des Erwartungswerts der Wassermenge aus dem Kennfeld, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird (Verfahrensschritt b)), einerseits aktuelle Betriebsparameter des Fahrzeugs herangezogen werden, als auch eine Laufleistung oder weitere zum Alterungszustand des Katalysators korrelierende Einflussgrößen.
Zur Bestimmung des Istwerts der Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator desorbiert, kann eine Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators im Fahrzeugbetrieb herangezogen werden. Dabei kann es sich insbesondere um eine Temperatur im Inneren des zeolithhaltigen Katalysators handeln, die durch unmittelbare Messung oder mittelbar durch eine Modellbildung anhand externer Messwerte bestimmt wird. So kann beispielsweise anhand einer stromaufwärts und stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators gemessenen Temperatur auf eine Temperatur im Inneren des zeolithhaltigen Katalysators geschlossen werden, in dem ein thermodynamisches Modell des zeolithhaltigen Katalysators bereitgestellt wird.
Die Temperatur kann als Eingangsgröße für ein Modell dienen, das die temperaturabhängige Desorptionsrate des Katalysators beschreibt. Ein solches Modell kann durch einen Prüfstandsversuchen erstellt und in Form von Kennfelddaten in einer Motorsteuerung eines Fahrzeugs hinterlegt werden.
Zur Bestimmung eines zu erwartenden Wärmeumsatzes (Verfahrensschritt d)) durch den zeolithhaltigen Katalysator anhand der zu erwartenden Wasseradsorption und der Wasserdesorption, kann zunächst eine Differenz zwischen der zur erwartenden Wasseradsorption und der Wasserdesorption gebildet werden. Die Differenz kann mit einer katalysatorspezifischen Adsorptionsenthalpie multipliziert werden, um einen zu erwartenden sorptionsbedingten exothermen oder endothermen Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator zu bestimmen.
Im Verfahrensschritt e) wird ein Erwartungswert einer oder mehrerer Vergleichsgrößen anhand des zu erwartenden Wärmeumsatzes bestimmt. Als Vergleichsgrößen können beispielsweise eine Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators, der zu erwartenden Wärmeumsatz selbst, eine adsorbierte Wassermenge oder eine desorbierte Wassermenge herangezogen werden. Die Erwartungswerte der Vergleichsgrößen können anhand eines thermodynamischen Modells des Katalysators, das die Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmeströmung im Bereich des zeolithhaltigen Katalysators beschreibt, aus dem zu erwartenden Wärmeumsatz abgeleitet werden.
Im Verfahrensschritt f) wird ein Istwert der Vergleichsgröße des zeolithhaltigen Katalysators bestimmt. Hierzu kann die Vergleichsgröße unmittelbar durch einen Sensor gemessen oder mittelbar anhand eines Modells oder einer Berechnung bestimmt werden. So kann zur Berechnung eines Istwerts für einen Wärmeumsatz im Bereich des zeolithhaltigen Katalysators beispielsweise eine Abgastemperatur jeweils stromaufwärts und stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators gemessen werden, um den Istwert des Wärmeumsatzes mittelbar zu bestimmen.
Das Verfahren kann in einem Zeitraum von 200 Sekunden, insbesondere 100 Sekunden, nach einem Start des Fahrzeugs, insbesondere einem Kaltstart, durchgeführt werden. Bevorzugt wird das Verfahren in einer Exothermie-Phase des zeolithhaltigen Katalysators durchgeführt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben,

- wobei die Vergleichsgröße der Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator ist;
- wobei Verfahrensschritt f) die Schritte f1) und f2) aufweist, mit
- f1) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
- f2) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
- f3) Bestimmen des Istwerts für den Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator wobei gilt: $Δ Q_{i s t} = m_{c a t} * c_{p - c a t} * (T_{i n, i s t} - T_{o u t, i s t}), mit$
  
  ΔQ_ist
  
  Istwert Wärmeumsatz;
  
  m_cat
  
  Masse des Katalysators;
  
  C_p-cat
  
  spezifische Wärmekapazität des Katalysators;
  
  T_in,ist
  
  Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
  
  T_out,ist
  
  Istwert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
- wobei Verfahrensschritt g) den Schritt g1) aufweist, mit
- g1) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts des Wärmeumsatzes von dem Erwartungswert des Wärmeumsatzes.

Als Erwartungswert für die Vergleichsgröße, hier der Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator, kann der im Verfahrensschritt d) bestimmte Erwartungswert für den Wärmeumsatz herangezogen werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben,

- wobei die Vergleichsgröße eine adsorbierte Wassermenge ist;
- wobei Verfahrensschritt f) die Schritte f4), f5) und f6) aufweist, mit
- f4) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
- f5) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
- f6) Bestimmen des Istwerts für die adsorbierte Wassermenge, wobei gilt: $m_{W a s s e r} = Δ Q_{i s t} / (c_{p - W a s s e r} * (T_{i n, m e s s} - T_{o u t, m e s s})), mit$
  
  m_Wasser
  
  Istwert adsorbierte Wassermenge
  
  ΔQ_ist
  
  Istwert Wärmeumsatz;
  
  C_p-cat
  
  spezifische Wärmekapazität Wasser;
  
  T_in,mess
  
  Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
  
  T_out,mess
  
  Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
- wobei Verfahrensschritt g) den Schritt g1) aufweist, mit
- g2) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der adsorbierten Wassermenge von dem Erwartungswert der adsorbierten Wassermenge.

Als Erwartungswert für die Vergleichsgröße, hier die adsorbierte Wassermenge durch den zeolithhaltigen Katalysator, kann der im Verfahrensschritt b) bestimmte Erwartungswert für die adsorbierte Wassermenge herangezogen werden.
Alternativ oder ergänzend kann als Vergleichsgröße eine desorbierte Wassermenge herangezogen werden. Durch Desorption von Wasser von dem zeolithhaltigen Katalysator kommt es zu einer Abkühlung desselben, so dass ein Istwert für eine desorbierte Wassermenge bestimmt werden kann. Weiter kann der Alterungszustand anhand einer Abweichung des Istwerts der desorbierten Wassermenge von einem Erwartungswert der desorbierten Wassermenge bestimmt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben,

- wobei die Vergleichsgröße eine Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators ist;
- wobei Verfahrensschritt e) die Schritte e1) und e2) aufweist, mit
- e1) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; und
- e2) Bestimmen des Erwartungswerts für die Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators ist und wobei gilt: $T_{o u t, e r w} = T_{i n, m e s s} - \frac{Δ Q_{e r w}}{m_{c a t} * c_{p - c a t}}, mit$
  
  ΔQ_erw
  
  zu erwartender Wärmeumsatz;
  
  m_cat
  
  Masse des Katalysators;
  
  C_p-cat
  
  spezifische Wärmekapazität des Katalysators;
  
  T_in,mess
  
  Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
  
  T_out,erw
  
  Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
- wobei Verfahrensschritt f) den Schritt f7) aufweist, mit
- f7) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
- wobei Verfahrensschritt g) den Schritt g3) aufweist, mit
- g3) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators von dem Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben, wobei Verfahrensschritt b) die Schritte b1) und b2) aufweist, mit

b1) Bestimmen eines Istwerts für eine im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge;
b2) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds und der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherten Wassermenge.

Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, in wie weit das Adsorptionsvermögen des Katalysators durch bereits im Katalysator gespeichertes Wasser eingeschränkt ist.
Ist der Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs beispielsweise in einem Kaltstart vorhergehenden Fahrzyklus längere Zeit im Leerlauf betrieben worden, hat sich im Katalysator aufgrund der geringen Temperaturen im Leerlaufbetrieb Wasser angereichert. Die Kapazität zur Adsorption von Wasser während einer darauffolgenden Kaltstartphase ist daher durch die Anreicherung von Wasser im vorangehenden Leerlaufbetrieb eingeschränkt worden. Ein aus dem Prüfstandsversuch im WHTC-Emissionszyklus ermittelter Erwartungswert für eine dem Alterungszustand des Katalysators entsprechende Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, muss daher aufgrund der Anreicherung von Wasser aus der Leerlaufphase korrigiert werden. So kann eine Differenz des kennfeldbasierten Erwartungswerts für die durch den zeolithhaltigen Katalysator adorbierte Wassermenge und der im Katalysator bereits eingelagerten Wassermenge gebildeten werden. Der rein kennfeldbasierte Erwartungswert wird daher um die bereits eingelagerte Wassermenge reduziert, um den Erwartungswert für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, zu bestimmen.
Grundsätzlich gilt, dass der Effekt der Wärmefreisetzung durch Wasseradsorption reversibel ist und begrenzt durch die Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators Wasser zu binden. Das bedeutet, dass in einem vorhergehenden Fahrzyklus das zunächst im zeolithhaltigen Katalysator durch Adsorption eingelagerte Wasser bei hohen Katalysatortemperaturen im Wesentlichen wieder vollständig desorbiert sein kann. In diesem Fall ist der Istwert für eine im zeolithhaltigen Katalysator zum Zeitpunkt eines Kaltstarts gespeicherte Wassermenge im Wesentlichen gleich null, so dass der Erwartungswert für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, dem kennfeldbasierten Erwartungswert entspricht.
Durch die Berücksichtigung des Istwerts der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherten Wassermenge kann vermieden werden, dass dem Katalysator ein vom tatsächlichen Alterungszustand erheblich abweichender Alterungszustand zugeordnet wird, da das rein kennfeldbasierte Adsorptionsvermögen aufgrund der eingelagerten Wassermenge maßgeblich von dem aktuellen, tatsächlichen Adsorptionsvermögen abweicht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben, wobei zur Bestimmung des Istwerts der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge, ausgehend von einem Startwert, eine Adsorptionsmenge und eine Desorptionsmenge über einer Gesamtbetriebsdauer des Katalysators berücksichtigt- wird, insbesondere mithilfe eines Integrators.
So kann über eine gesamte Lebensdauer des Katalysators ein Istwert für eine im zeolithhaltigen Katalysator aktuell gespeicherte Wassermenge bestimmt werden. Ein solcher Istwert kann in einer Motorsteuerung gespeichert und bestimmt werden, um die Bestimmung des Alterungszustands des zeolithhaltigen Katalysators zu verbessern.
Ein weiteres Beispiel für eine erforderliche Anpassung der Erwartungswerte ist eine nach einem Kaltstart unmittelbar erfolgende Talfahrt des Fahrzeugs. Durch die Talfahrt wird der Katalysator gekühlt, während die Wasseradsorption den Katalysator erwärmt. Durch die Kühlung messen im Bereich des Katalysators angeordnete Temperatursensoren ein endothermes Verhalten des Katalysators. Der aus einem Prüfstandversuch ermittelte Erwartungswert für eine dem Verschleißzustand des Katalysators entsprechende Wasseradsorption muss um den Einfluss der Kühlung auf die Bestimmung des Istwerts der Vergleichsgröße korrigiert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben, wobei Verfahrensschritt b) die Schritte b3) und b4) aufweist, mit

b3) Bestimmen eines Istwerts für einen Wassermassenstrom eines dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms;
b4) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds und des Wassermassenstroms des dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms.

Die tatsächlich durch den Katalysator aufgenommene Wassermenge ist neben dem Adsorptionsvermögen des Katalysators auch durch die zur Verfügung stehende, dem Katalysator zugeführte Wassermenge begrenzt. Wird dem Katalysator eine geringere Menge an Wasser zugeführt, als dieser aufnehmen könnte, entspricht der Erwartungswert der Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, der dem Katalysator zugeführten Wassermenge. Der geringere der beiden Werte aus kennfeldbasiertem Erwartungswert und der zur geführten Wassermenge bestimmt daher den Erwartungswert für die Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird.
Als weiterer limitierender Faktor kann eine maximale theoretische Adsorptionsrate berücksichtigt werden, die eine maximal mögliche Wasseradsorption durch den Katalysator anhand des „linear driving force model“ angibt. Nach einer weiteren Ausgestaltung wird demnach ein Verfahren angegeben, wobei Verfahrensschritt b) den Schritt b5) aufweist, mit
b5) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird anhand des Kennfelds, des Istwerts für die im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge, des Istwerts für einen Wassermassenstrom des dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms und einer maximalen theoretischen Adsorptionsrate des zeolithhaltigen Katalysators. Hierbei gibt wiederum der geringste der Werte „maximalen theoretische Adsorptionsmenge“, „Wassermenge im Abgas“, „Erwartungswert Kennfeld abzüglich Wassereinlagerung“ den Erwartungswert für die Wassermenge an, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben, wobei der zeolithhaltige Katalysator ein SCR-Katalysator oder ein LNT-Katalysator ist.
Für einen SCR-Katalysator hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass ein Alterungszustand des Katalysators zuverlässig bestimmt werden kann. Es versteht sich, dass in dem beschriebenen Verfahren ergänzend NOx-Sensoren zur Überwachung des Schadstoffausstoßes eingesetzt werden können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben, mit den Verfahrensschritten:

h) Rückmelden des in g) bestimmten Alterungszustands an eine Steuereinheit;
i) Anpassen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs anhand des in h) übermittelten Alterungszustands.

Durch die Rückmeldung des Alterungszustands, insbesondere an eine Motorsteuerung oder eine Kontrolleinheit, kann ein Schadstoffausstoß eines Fahrzeugs reduziert werden, in dem einer oder mehrere Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs anhand des übermittelten Alterungszustands angepasst werden. So kann beispielsweise eine Gemischbildung (Luft/Treibstoff-Verhältnis) unter Berücksichtigung des Alterungszustands des Katalysators angepasst werden, um den Schadstoffausstoß zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug, wobei das System zur Durchführung eines voranstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Das System kann Regel- und Sensoreinrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

1 einen Verbrennungsmotor und ein System zur Abgasnachbehandlung;
2 einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion;
3 einen Temperaturverlauf einer Kaltstartphase;
4 Messungen einer freiwerdenden exothermen Energie;
5 Messungen einer freiwerdenden exothermen Energie;
6A Kennfeld;
6B Kennfeld;
7 eine Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators.

1 zeigt einen Verbrennungsmotor 2 und ein System 4 zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators 6 in einem Fahrzeug (nicht dargestellt). Der Verbrennungsmotor 2 hat einen Ansaugtrakt 8 und einen Abgastrakt 10. Über den Abgastrakt 10 werden aus den Zylindern 12 ausgestoßene Abgase abgeführt. Bei dem Verbrennungsmotor 2 handelt es sich vorliegend um einen Dieselmotor.
In dem Abgastrakt 10 sind eine Turbine 14 eines Turboladers 16, ein Diesel-Oxidationskatalysator 18, ein Dieselpartikelfilter 20 sowie der zeolithhaltige Katalysator 6 angeordnet.
Dem zeolithhaltigen Katalysator 6 wird über eine Dosiereinrichtung 22 wässrige Harnstofflösung 24 aus einem Harnstofftank 26 zugeführt.
Dem zeolithhaltigen Katalysator 6 ist stromaufwärts ein erster Temperatursensor 28 zugeordnet. Dem zeolithhaltigen Katalysator 6 ist stromabwärts ein zweiter Temperatursensor 30 zugeordnet. Dem zeolithhaltigen Katalysator 6 ist stromaufwärts ein Sensor 32 zu Messen eines dem zeolithhaltigen Katalysator 6 zugeführten Massenstroms zugeordnet. Ein weiterer Sensor 36 dient zur Messung der NO_x-Konzentration stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators 6. Eine Steuereinheit 34 dient zur Steuerung des Verbrennungsmotors 2 und zur Überwachung des zeolithhaltigen Katalysators 6.
Die Steuereinheit 34 und die Sensoren 28, 30, 32 bilden ein erfindungsgemäßes System 4 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des zeolithhaltigen Katalysators 6 in dem Fahrzeug.
2 zeigt den zeolithhaltigen Katalysator 6 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) in einer detaillierteren Ansicht. Der zeolithhaltige Katalysator 6 hat eine Vielzahl parallel angeordneter Kanäle 38, durch die Abgas 40 strömt. Die Kanäle haben ein Substrat 42, das mit Zeolith 44 beschichtet ist.
Das Abgas 40, welches beispielsweise nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 2 durch die Kanäle 38 geleitet wird, enthält Wasser 46. Das Wasser 46 wird unter Freisetzung von exothermer Energie (Exothermie oder Wärme) durch die Zeolith-Beschichtung 44 adsorbiert. Das Abgas 40 hat daher im Bereich eines Eingangs 48 eines Kanals 38 eine geringere Temperatur als im Bereich eines Ausgangs 50 eines Kanals 38. Insbesondere in einem Zeitfenster von 0 bis ca. 200 Sekunden nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 2 weist der zeolithhaltige Katalysator 6 eine Exothermie-Phase auf, in der das eintretende Abgas 40 durch die Absorption von Wasser 46 erwärmt wird. Der Effekt der Wärmefreisetzung durch Wasseradsorption ist reversibel und begrenzt durch die Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators 6 Wasser 46 zu binden.
3 zeigt eine Messung einer Temperatur T1 des Abgases 40 vor dem Eintritt in den zeolithhaltigen Katalysator 6 und einer Temperatur T2 des Abgases 40 nach dem Austritt aus dem zeolithhaltigen Katalysator 6. Die Temperatur T1 ist mit dem Sensor 28 erfasst worden. Die Temperatur T2 ist mit dem Sensor 30 erfasst worden. In dem Diagramm sind die Temperaturen T1 und T2 auf der y-Achse aufgetragen. Die x-Achse ist eine in Sekunden skalierte Zeitachse von 0-1800 Sekunden nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors 2. Diagramm 41 zeigt den Drehzahlverlauf des Verbrennungsmotors im Emissionszyklus „WHTC“.
Eine Ausschnittsvergrößerung 42 der Temperaturverläufe zeigt, dass die Temperatur T2 stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators 6 in einem Zeitfenster von weniger als 100 Sekunden nach dem Kaltstart größer ist, als die Temperatur T1 stromaufwärts des zeolithhaltigen Katalysators 6. Dabei handelt es sich um die Exothermie-Phase des zeolithhaltigen Katalysators 6. In dieser Phase adsorbiert der zeolithhaltige Katalysator Wasser unter Wärmefreisetzung. Beim Erreichen höherer Temperaturen wird das Wasser wieder aus der Zeolith-Schicht freigesetzt (Desorption), so dass der Exotherm ie-Effekt nach einem erneuten Kaltstart wiederholt auftritt und damit reversibel ist.
In 4 ist die durch Wasseradsorption freigesetzte exotherme Energie des zeolithhaltigen Katalysators 6 in der Kaltstartphase bzw. Exothermie-Phase über dem Lebenszyklus des zeolithhaltigen Katalysators 6 aufgetragen. In einem Bereich 44 sind Messwerte für den zeolithhaltigen Katalysator 6 im Neuzustand dargestellt. Bereich 46 zeigt Messwerte für den zeolithhaltigen Katalysator 6, der bereits über eine Laufleistung von 160000 km in einem Kraftfahrzeug verbaut war und entsprechend verschlechtert ist. Der Bereich 48 zeigt Messwerte für den zeolithhaltigen Katalysator 6, der im Emissionszyklus „WHTC“ noch eine Resteffizienz von 70% aufweist. Der Bereich 50 zeigt Messwerte eines vollständig inerten zeolithhaltigen Katalysators 6.
Wie dem Diagramm gemäß 4 zu entnehmen ist, gibt es einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Alterungszustand des zeolithhaltigen Katalysators 6 und der nach dem Kaltstart eines Verbrennungsmotors 2 freiwerdenden, exothermen Energie.
Dieser Zusammenhang lässt sich ebenfalls darstellen, in dem eine stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators 6 gemessene Spitzentemperatur in einer Kaltstartphase über der Lebensdauer des zeolithhaltigen Katalysators 6 aufgetragen wird (5). Die Bereiche 44, 46, 48, 50 repräsentieren jeweils wiederum verschiedene Alterungszustände des zeolithhaltigen Katalysators 6 von einem Neuzustand im Bereich 44, über einen Verschlechterungszustand bei einer Fahrzeuglaufleistung von 160000 km im Bereich 46, bis zu einer Resteffizienz von 70 % gemessen im WHTC-Zyklus gemäß Bereich 48 und einen vollständig inerten Zustand, dargestellt durch die Messwerte, die in dem Bereich 50 zusammengefasst sind. Eine ähnliche Korrelation kann für die Adsorptionsfähigkeit des zeolithhaltigen Katalysators 6 für Wasser dargestellt werden.
So zeigt 6A Adsorptionspotentialisosteren als Funktion der Temperatur und des Wasserdampfpartialdrucks eines dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms für einen neuen zeolithhaltigen Katalysator. 6B zeigt die Verschiebung der Adsorptionspotentialisosteren bei einer Alterung bzw. zu verschiedenen Alterungszuständen des Katalysators. Die 6A und 6B zeigen damit exemplarisch Kennfelder, die dem erfindungsgemäßen Verfahren im Verfahrensschritt a) zugrunde gelegt werden und im Prüfstandversich ermittelt werden können.
Eine nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 2 freiwerdende, exotherme Energie des zeolithhaltigen Katalysators 6, eine stromabwärts des zeolithhaltigen Katalysators im Kaltstart bzw. während der Exothermie-Phase gemessene Spitzentemperatur oder auch das Adsorptionsvermögen des zeolithhaltigen Katalysators 6 für Wasser können daher als Vergleichsgrößen herangezogen werden, die für einen Alterungszustand des zeolithhaltigen Katalysators 6 repräsentativ sind.
Alle Versuche (3, 4, 5, 6) sind entsprechend dem Emissionszyklus „WHTC“ mit kaltem Motor durchgeführt worden, wobei zu Versuchsbeginn eine Kühlmitteltemperatur ca. 25°C und eine Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators 6 ebenfalls ca. 25°C betragen hatte.
7 dient zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Alterungszustands des zeolithhaltigen Katalysators 6.
Es werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

a) Bereitstellen eines Kennfelds (6A, 6B) für den zeolithhaltigen Katalysator 6, wobei das Kennfeld den Einfluss einer Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators, eines Wasserdampfpartialdrucks eines dem zeolithhaltigen Katalysators zugeführten Abgasstroms und eines Alterungszustands des zeolithhaltigen Katalysators auf eine Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators zur Wasseradsorption beschreibt;
b) Bestimmen eines Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds; mit
- b1) Bestimmen eines Istwerts für eine im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge;
- b2) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds und der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherten Wassermenge; mit b3) Bestimmen eines Istwerts für einen Wassermassenstrom eines dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms;
- b4) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds und des Wassermassenstroms des dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms; mit
- b5) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird anhand des Kennfelds, des Istwerts für die im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge, des Istwerts für einen Wassermassenstrom des dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms und einer maximalen theoretischen Adsorptionsrate des zeolithhaltigen Katalysators;
c) Bestimmen eines Istwerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator desorbiert;
d) Bestimmen eines zu erwartenden Wärmeumsatzes durch den zeolithhaltigen Katalysator anhand der zu erwartenden Wasseradsorption und der Wasserdesorption;
e) Bestimmen eines Erwartungswerts einer oder mehrerer Vergleichsgrößen anhand des zu erwartenden Wärmeumsatzes;
- - wobei eine Vergleichsgröße der Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator ist;
- - wobei eine Vergleichsgröße eine adsorbierte Wassermenge ist;
- - wobei eine Vergleichsgröße eine Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators ist; mit
- - e1) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; und e2) Bestimmen des Erwartungswerts für die Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators ist und wobei gilt: $T_{o u t, e r w} = T_{i n, m e s s} - \frac{Δ Q_{e r w}}{m_{c a t} * c_{p - c a t}}, mit$
  
  ΔQ_erw
  
  zu erwartender Wärmeumsatz;
  
  m_cat
  
  Masse des Katalysators;
  
  C_p-cat
  
  spezifische Wärmekapazität des Katalysators;
  
  T_in,mess
  
  Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
  
  T_out,erw
  
  Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
f) Bestimmen eines Istwerts der Vergleichsgröße des zeolithhaltigen Katalysators;
- - wobei Verfahrensschritt f) die Schritte f1) und f2) aufweist, mit
  - f1) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
  - f2) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
  - f3) Bestimmen des Istwerts für den Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator wobei gilt: $Δ Q_{i s t} = m_{c a t} * c_{p - c a t} * (T_{i n, i s t} - T_{o u t, i s t}), mit$
    
    ΔQ_ist
    
    Istwert Wärmeumsatz;
    
    m_cat
    
    Masse des Katalysators;
    
    C_p-cat
    
    spezifische Wärmekapazität des Katalysators;
    
    T_in,ist
    
    Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
    
    T_out,ist
    
    Istwert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
  - f4) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
  - f5) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
  - f6) Bestimmen des Istwerts für die adsorbierte Wassermenge, wobei gilt: $m_{W a s s e r} = Δ Q_{i s t} / (c_{p - W a s s e r} * (T_{i n, m e s s} - T_{o u t, m e s s})), mit$
    
    m_Wasser
    
    Istwert adsorbierte Wassermenge
    
    ΔQ_ist
    
    Istwert Wärmeumsatz;
    
    C_p-cat
    
    spezifische Wärmekapazität Wasser;
    
    T_in,mess
    
    Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators;
    
    T_out,mess
    
    Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
  - f7) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
g) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Vergleichsgröße von dem Erwartungswert der Vergleichsgröße, mit
- g1) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts des Wärmeumsatzes von dem Erwartungswert des Wärmeumsatzes;
- g2) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der adsorbierten Wassermenge von dem Erwartungswert der adsorbierten Wassermenge;
- g3) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators von dem Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators;
h) Rückmelden des in g) bestimmten Alterungszustands an eine Steuereinheit;
i) Anpassen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs anhand des in h) übermittelten Alterungszustands.

Zur Bestimmung des Istwerts der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherten Wassermenge kann ausgehend von einem Startwert eine Adsorptionsmenge und eine Desorptionsmenge über einer Gesamtbetriebsdauer des Katalysators berücksichtigt werden, insbesondere mithilfe eines Integrators.

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug, mit den Verfahrensschritten: a) Bereitstellen eines Kennfelds für den zeolithhaltigen Katalysator, wobei das Kennfeld den Einfluss einer Temperatur des zeolithhaltigen Katalysators, eines Wasserdampfpartialdrucks eines dem zeolithhaltigen Katalysators zugeführten Abgasstroms und eines Alterungszustands des zeolithhaltigen Katalysators auf eine Kapazität des zeolithhaltigen Katalysators zur Wasseradsorption beschreibt; b) Bestimmen eines Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds; c) Bestimmen eines Istwerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator desorbiert; d) Bestimmen eines zu erwartenden Wärmeumsatzes durch den zeolithhaltigen Katalysator anhand der zu erwartenden Wasseradsorption und der Wasserdesorption; e) Bestimmen eines Erwartungswerts einer oder mehrerer Vergleichsgrößen anhand des zu erwartenden Wärmeumsatzes; f) Bestimmen eines Istwerts der Vergleichsgröße des zeolithhaltigen Katalysators; g) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Vergleichsgröße von dem Erwartungswert der Vergleichsgröße.
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei die Vergleichsgröße der Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator ist; - wobei Verfahrensschritt f) die Schritte f1) und f2) aufweist, mit f1) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; f2) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators; f3) Bestimmen des Istwerts für den Wärmeumsatz durch den zeolithhaltigen Katalysator wobei gilt: $Δ Q_{i s t} = m_{c a t} * c_{p - c a t} * (T_{i n, i s t} - T_{o u t, i s t}), mit$
ΔQ_ist Istwert Wärmeumsatz; m_cat Masse des Katalysators; C_p-cat spezifische Wärmekapazität des Katalysators; T_in,ist Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; T_out,ist Istwert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators; - wobei Verfahrensschritt g) den Schritt g1) aufweist, mit g1) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts des Wärmeumsatzes von dem Erwartungswert des Wärmeumsatzes.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei die Vergleichsgröße eine adsorbierte Wassermenge ist; - wobei Verfahrensschritt f) die Schritte f4), f5) und f6) aufweist, mit f4) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; f5) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators; f6) Bestimmen des Istwerts für die adsorbierte Wassermenge, wobei gilt: $m_{W a s s e r} = Δ Q_{i s t} / (c_{p - W a s s e r} * (T_{i n, m e s s} - T_{o u t, m e s s})), mit$
m_Wasser Istwert adsorbierte Wassermenge ΔQ_ist Istwert Wärmeumsatz; C_p-cat spezifische Wärmekapazität Wasser; T_in,mess Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; T_out,mess Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators; - wobei Verfahrensschritt g) den Schritt g1) aufweist, mit g2) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der adsorbierten Wassermenge von dem Erwartungswert der adsorbierten Wassermenge.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei die Vergleichsgröße eine Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators ist; - wobei Verfahrensschritt e) die Schritte e1) und e2) aufweist, mit e1) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; und e2) Bestimmen des Erwartungswerts für die Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators ist und wobei gilt: $T_{o u t, e r w} = T_{i n, m e s s} - \frac{Δ Q_{e r w}}{m_{c a t} * c_{p - c a t}}, mit$
ΔQ_erw zu erwartender Wärmeumsatz; m_cat Masse des Katalysators; C_p-cat spezifische Wärmekapazität des Katalysators; T_in,mess Istwert der Abgastemperatur stromaufwärts des Katalysators; T_out,erw Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators; - wobei Verfahrensschritt f) den Schritt f7) aufweist, mit f7) Messen eines Istwerts einer Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators; - wobei Verfahrensschritt g) den Schritt g3) aufweist, mit g3) Bestimmen des Alterungszustands anhand einer Abweichung des Istwerts der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators von dem Erwartungswert der Abgastemperatur stromabwärts des Katalysators.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Verfahrensschritt b) die Schritte b1) und b2) aufweist, mit b1) Bestimmen eines Istwerts für eine im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge; b2) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds und der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherten Wassermenge.
Verfahren nach Anspruch 5, - wobei zur Bestimmung des Istwerts der im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge ausgehend von einem Startwert eine Adsorptionsmenge und eine Desorptionsmenge über einer Gesamtbetriebsdauer des Katalysators berücksichtigt- wird, insbesondere mithilfe eines Integrators.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Verfahrensschritt b) die Schritte b3) und b4) aufweist, mit b3) Bestimmen eines Istwerts für einen Wassermassenstrom eines dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms; b4) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird, anhand des Kennfelds und des Wassermassenstroms des dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms.
Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, wobei Verfahrensschritt b) den Schritt b5) aufweist, mit b5) Bestimmen des Erwartungswerts für eine Wassermenge, die von dem zeolithhaltigen Katalysator adsorbiert wird anhand des Kennfelds, des Istwerts für die im zeolithhaltigen Katalysator gespeicherte Wassermenge, des Istwerts für einen Wassermassenstrom des dem zeolithhaltigen Katalysator zugeführten Abgasstroms und einer maximalen theoretischen Adsorptionsrate des zeolithhaltigen Katalysators.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der zeolithhaltige Katalysator ein SCR-Katalysator oder ein LNT-Katalysator ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit dem Verfahrensschritt: h) Rückmelden des in g) bestimmten Alterungszustands an eine Steuereinheit; i) Anpassen eines oder mehrerer Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs anhand des in h) übermittelten Alterungszustands.
System zur Bestimmung eines Alterungszustands eines zeolithhaltigen Katalysators in einem Fahrzeug, wobei das System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche eingerichtet ist.