DE102017216997A1

DE102017216997A1 - Catalyst with OBD system

Info

Publication number: DE102017216997A1
Application number: DE102017216997.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Billinger; Tilmann Horst; Christian Mannhöfer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Katalysators (2) für einen Verbrennungsmotor (1), wobei der Katalysator ein OBD-System (10) aufweist und insbesondere gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, wobei regelmäßig jeweils einer oder mehrere aktueller Messwerte (101, 201) zur Bestimmung einer Ausprägung eines Betriebsparameters (20, 22) mittels einer Sensoranordnung (12, 14, 16) des OBD-Systems erfasst werden, sowie einen Katalysator (2) und einen Verbrennungsmotor (1).

The invention relates to a method for operating a catalytic converter (2) for an internal combustion engine (1), wherein the catalytic converter has an OBD system (10) and is designed in particular according to one of the preceding claims, wherein one or more current measured values (101 201) for determining an expression of an operating parameter (20, 22) by means of a sensor arrangement (12, 14, 16) of the OBD system, as well as a catalytic converter (2) and an internal combustion engine (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator zur Konvertierung unerwünschter Bestandteile der Abgase eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Betrieb eines Katalysators in einem Kraftfahrzeug sowie einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug mit einem Katalysator.The invention relates to a catalyst for converting unwanted constituents of the exhaust gases of an internal combustion engine in a motor vehicle, to a method for operating a catalytic converter in a motor vehicle and to an internal combustion engine for a motor vehicle having a catalytic converter.

Bei der Verbrennung von Kraftstoffen mit Luftsauerstoff in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen entstehen neben Wasser und Kohlenstoffdioxid (CO₂) wegen der naturgemäß in vielen Betriebszuständen unvollständigen Verbrennung Abgase wie Kohlenstoffmonooxid (CO), verschiedene Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NO, NO₂; NO_x). Seit Jahrzehnten werden für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen Katalysatoren wie geregelte Drei-Wege-Kats eingesetzt, um diese Abgase in unschädlichere Verbindungen zu konvertieren. In den letzten Jahren wurden - insbesondere bei Dieselfahrzeugen - vermehrt zusätzlich NO_x-Speicher-katalysatoren eingesetzt, um den Stickoxid-Anteil an den Emissionen von Kraftfahrzeugen weiter zu senken.In the combustion of fuels with atmospheric oxygen in internal combustion engines of motor vehicles arise in addition to water and carbon dioxide (CO ₂ ) due to the naturally incomplete combustion in many operating conditions exhaust gases such as carbon monoxide (CO), various hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NO, NO ₂ , NO _x ). For decades, automotive internal combustion engines have used catalysts such as controlled three-way catalytic converters to convert these exhaust gases into more harmless compounds. NO increasingly also used _x storage-catalysts to reduce nitrogen oxide content of the emissions from motor vehicles on - in recent years - especially in diesel vehicles.

Um sicherzustellen, dass der/die Katalysator(en) in den Fahrzeugen nicht nur eingebaut sind, sondern auch funktionieren und Fahrzeuge nicht mit defekten Komponenten betrieben werden, sind auf wichtigen Märkten seit längerer Zeit sogenannte On-Board-Diagnose-Systeme (OBD-Systeme) vorgeschrieben, welche bestimmte Betriebsparameter mit geeigneten Sensoren überwachen. Anhand der ermittelten Sensordaten können dann bestimmte Fehlerzustände ermittelt werden, welche mittels einer Steuereinheit des OBD-Systems in einer auslesbaren Fahrzeugdatenbank hinterlegt werden können. Zudem wird bei dem Auftreten bestimmter Fehlerzustände die MIL-Systemleuchte im Cockpit aktiviert, die den Fahrer auffordert, eine Werkstatt aufzusuchen.To ensure that the catalyst (s) are not only installed in the vehicles but also work and vehicles are not operated with defective components, so-called on-board diagnostic systems (OBD systems ), which monitor certain operating parameters with suitable sensors. On the basis of the determined sensor data then certain error conditions can be determined, which can be stored by means of a control unit of the OBD system in a readable vehicle database. In addition, when certain fault conditions occur, the MIL system light in the cockpit is activated, which prompts the driver to visit a workshop.

Die mittels der Sensoren des OBD-Systems erfassten Werte werden insbesondere als Rohwerte zur Ableitung von in-Ordnung-/ nicht-in-Ordnung -Aussagen (i.O.-/n.i.O.-Aussagen) verwendet. Beispielsweise in einem n.i.O.-Zustand greift das ODB-System auf seinen Speicher zu und hinterlegt den vorgesehenen Fehlercode. Im gegenwärtigen Kraftfahrzeugen wird mit einer Vielzahl von Sensoren eine Vielzahl von Betriebsparametern überwacht, deren Ausprägung einen Einfluss auf die Emissionen des Fahrzeugs haben kann.The values recorded by means of the sensors of the OBD system are used in particular as raw values for deriving in-order / non-in-order statements (i.O./n.i.O. statements). For example, in an n.i.O. state, the ODB system accesses its memory and deposits the designated error code. In the current motor vehicle, a multiplicity of sensors are used to monitor a multiplicity of operating parameters, whose expression can have an influence on the emissions of the vehicle.

Über die Protokollierung von Fehlercodes und die Aktivierung der MIL-Leuchte bei gegebenenfalls auftretenden Fehlern hinaus ist es bekannt, aus bestimmten Sensorwerten eine Funktionsfähigkeit von Katalysatorkomponenten zu bestimmen. Beispielhaft ist hier die Überwachung der Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysators mittels Lambdasonden genannt.Beyond the logging of error codes and the activation of the MIL light in the event of errors that may occur, it is known to determine a functionality of catalyst components from certain sensor values. By way of example, the monitoring of the oxygen storage capacity of a catalytic converter by means of lambda probes is mentioned here.

Das deutsche Patent DE 103 31 331 B4 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator und sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des Katalysators angeordneten Lambdasonden, wobei mittels einer Sauerstoffbilanzierung die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC, oxygen storage capacity) des Katalysators bestimmt wird. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit können weitere Prüfzyklen angefordert werden. Für den Fall, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit einen Wert im Bereich zwischen einem frischen Katalysator und einem defekten Katalysator ergibt, kann eine vorbestimmte Anzahl von weiteren Prüfzyklen angefordert werden.The German patent DE 103 31 331 B4 describes a method for operating an internal combustion engine with a catalytic converter and lambda probes arranged both upstream and downstream of the catalytic converter, wherein the oxygen storage capability is determined by means of oxygen balancing. OSC , oxygen storage capacity) of the catalyst is determined. Depending on the result of the determination of the oxygen storage capacity, further test cycles can be requested. In the event that the oxygen storage capability gives a value in the range between a fresh catalyst and a defective catalyst, a predetermined number of further test cycles may be requested.

Die internationale Patentanmeldung WO 2009/027505 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Anspringtemperatur eines Katalysators. Bei dem Verfahren wird der Katalysator mit einem CO/HC- Prüfimpuls belastet und das daraus entstehende axiale Temperaturprofil vermessen.The international patent application WO 2009/027505 A1 describes a method for determining the light-off temperature of a catalyst. In the method, the catalyst is loaded with a CO / HC test pulse and measured the resulting axial temperature profile.

Derartige Verfahren können mit unterschiedlicher Genauigkeit und Verlässlichkeit Aussagen über einen gegenwärtig gemessenen (Alterungs-)Betriebszustand eines Katalysators ermöglichen. Eine Aussage über einen nötigen Austausch des Katalysators oder einer Katalysatorkomponente kann allerdings immer erst getroffen werden, wenn diese/r Sensorwerte liefert, die den Austausch rechtfertigen; es sei denn, ein potenziell deutlich verfrühter Austausch wird in Kauf genommen.Such methods, with varying accuracy and reliability, can provide information about a currently measured (aged) operating condition of a catalyst. A statement about a necessary replacement of the catalyst or a catalyst component, however, can always be made only if it provides sensor values that justify the replacement; unless a potentially much premature exchange is accepted.

Von diesen Überlegungen ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Katalysator, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Katalysators sowie einen verbesserten Verbrennungsmotor mit einem solchen Katalysator bereitzustellen.Based on these considerations, it is an object of the invention to provide an improved catalyst, an improved method of operating a catalyst and an improved internal combustion engine with such a catalyst.

Insbesondere soll in vorteilhafter Weise die Überwachung der Funktionsfähigkeit des Katalysators verbessert werden, unter anderem mit dem Ziel, einen optimalen Austauschzeitpunkt für den Katalysator oder eine seiner Komponenten besser bestimmen und/oder beeinflussen zu können.In particular, the monitoring of the functionality of the catalyst is to be improved in an advantageous manner, inter alia, with the aim of better determining and / or influencing an optimal exchange time for the catalyst or one of its components.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Katalysator mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Katalysators mit den Merkmalen von Anspruch 9. Ein Verbrennungsmotor ist Gegenstand von Anspruch 15. Die Unteransprüche der verschiedenen Aspekte der Erfindung enthalten bevorzugte Ausführungen der Erfindung.This object is achieved by a catalytic converter having the features of claim 1 and a method of operating a catalytic converter having the features of claim 9. An internal combustion engine is the subject of claim 15. The subclaims of the various aspects of the invention contain preferred embodiments of the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung basiert die Lösung zu einem wesentlichen Teil auf der Erfassung und Speicherung von Messwerten (nachfolgend auch beobachtungsbasierter Aspekt der Erfindung genannt). According to a first aspect of the invention, the solution is based to a significant extent on the acquisition and storage of measured values (hereinafter also referred to as the observation-based aspect of the invention).

Gemäß einem Teilaspekt wird ein Katalysator, insbesondere ein Dreiwegekatalysator und/oder ein NOx-Speicherkatalysator, zur Konvertierung unerwünschter Bestandteile der Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere von CO, HC, NO und NO₂, in einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Der Katalysator weist ein On-Board-Diagnose-System (OBD) zur Überwachung wenigstens eines Betriebsparameters des Katalysators, insbesondere gemäß ISO 15031, auf, mit a) einer Sensoranordnung mit wenigstens einer, insbesondere mit einer Mehrzahl verschiedener, Sensoreinheiten zur regelmäßigen (also zeitlich gleich und/oder nach einer vorbestimmten Gesetzmäßigkeit beabstandeten) Erfassung von Werten eines, insbesondere einer Mehrzahl verschiedener, Betriebsparameter des Katalysators, sowie b) einer Steuereinheit zur Ableitung von i.O./n.i.O.-Aussagen hinsichtlich wenigstens eines Betriebszustands des Katalysators in Abhängigkeit von erfassten Sensorwerten der Sensoranordnung oder einer oder mehreren Sensoreinheiten, wobei vorzugsweise die Steuereinheit eingerichtet ist, die abgeleiteten Aussagen, insbesondere in Form von Fehlercodes, die in Abhängigkeit von der Ausprägung eines oder mehrerer erfasster Messwerte eines oder mehrerer Sensoreinheiten vergeben werden, in einem Speicher der Steuereinheit zu speichern.In one aspect, a catalyst, in particular a three-way catalyst and / or a NOx storage catalyst, for converting unwanted components of the exhaust gases of an internal combustion engine, in particular of CO, HC, NO and NO ₂ , provided in a motor vehicle. The catalyst has an on-board diagnostic system (OBD) for monitoring at least one operating parameter of the catalyst, in particular according to ISO 15031, with a) a sensor arrangement having at least one, in particular with a plurality of different sensor units for regular (ie time equal and / or spaced according to a predetermined law) detection of values of, in particular a plurality of different, operating parameters of the catalyst, and b) a control unit for deriving iO / niO statements with regard to at least one operating state of the catalyst as a function of detected sensor values of the sensor arrangement or one or more sensor units, wherein the control unit is preferably set up, the derived statements, in particular in the form of error codes, which are assigned as a function of the expression of one or more detected measured values of one or more sensor units, in a memory d he store control unit.

Dabei ist die Steuereinheit eingerichtet, i) die erfassten Messwerte, insbesondere Sensorwerte, während wenigstens eines Teils einer Betriebsdauer des Katalysators zu speichern (das kann auch bedeuten, dass zusätzlich oder alternativ die aus den erfassten Messwerten ermittelten Ausprägungen eines Betriebszustands gespeichert werden), ii) eine zeitliche Entwicklung, insbesondere der Messwerte, des Betriebsparameters zu ermitteln, und/oder iii) einen beobachteten Betriebszustand des Katalysators und/oder einer seiner Komponenten in Abhängigkeit von den gespeicherten Messwerten und/oder der zeitlichen Entwicklung des Betriebsparameters zu bestimmen.In this case, the control unit is set up to store i) the acquired measured values, in particular sensor values, during at least part of an operating period of the catalytic converter (this can also mean that the states of an operating state determined from the acquired measured values are additionally or alternatively stored), ii) to determine a temporal evolution, in particular of the measured values, of the operating parameter, and / or iii) to determine an observed operating state of the catalytic converter and / or one of its components as a function of the stored measured values and / or the temporal development of the operating parameter.

Gemäß einem weiteren Teilaspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Katalysators für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei der Katalysator ein OBD-System aufweist und insbesondere gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgebildet ist. Bei dem Verfahren werden regelmäßig, insbesondere in regelmäßigen zeitlichen Abständen und/oder zu einer Mehrzahl vorbestimmter Zeitunkte, jeweils ein oder mehrere aktuelle Messwerte, insbesondere Sensorwerte, zur Bestimmung einer Ausprägung eines Betriebsparameters mittels einer Sensoranordnung und/oder einer Sensoreinheit des OBD-Systems erfasst.According to a further partial aspect, a method is provided for operating a catalytic converter for an internal combustion engine, wherein the catalytic converter has an OBD system and is designed in particular according to an embodiment of the invention. In the method, one or more current measured values, in particular sensor values, for determining an expression of an operating parameter by means of a sensor arrangement and / or a sensor unit of the OBD system are detected regularly, in particular at regular time intervals and / or at a plurality of predetermined points in time.

Das Verfahren weist dabei die Schritte auf: I) Speichern der erfassten Messwerte, insbesondere Sensorwerte, während wenigstens eines Teils einer Betriebsdauer des Katalysators (das kann auch bedeuten, dass zusätzlich oder alternativ die aus den erfassten Messwerten ermittelten Ausprägungen eines Betriebszustands gespeichert werden), II) Ermitteln einer zeitlichen Entwicklung, insbesondere der Messwerte, des Betriebsparameters, III) Bestimmen eines beobachteten Betriebszustands des Katalysators bzw. einer seiner Komponenten in Abhängigkeit von den gespeicherten Messwerten und/oder der zeitlichen Entwicklung des Betriebsparameters.The method comprises the steps of: i) storing the acquired measured values, in particular sensor values, during at least part of an operating period of the catalytic converter (which may also mean that the states of an operating state determined from the detected measured values are additionally or alternatively stored), II Determining a temporal development, in particular of the measured values, of the operating parameter, III) Determining an observed operating state of the catalytic converter or one of its components as a function of the stored measured values and / or the temporal development of the operating parameter.

Dem beobachtungsbasierten Aspekt der Erfindung liegt unter anderem eine Überlegung zugrunde, die sich an der Lambdasonden-Überwachung des Katalysators oder der Katalysatoren von Fahrzeugen orientiert, wie sie in gängigen OBD-Systemen vorgesehen ist. Wie im oben genannten Stand der Technik gezeigt, kann aus der Messwerten der beiden Lambdasonden zum Sauerstoffgehalt mittels einer Sauerstoffbilanzierung die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) des Katalysators zum Messzeitpunkt ermittelt werden. Das OBD-System verwendet aber im Normalfall ermittelte Information im Wesentlichen zur Ableitung eines gegebenenfalls auszugebenden Fehlercodes.The observation-based aspect of the invention is based inter alia on a consideration that is based on the lambda probe monitoring of the catalyst or catalysts of vehicles, as provided in current OBD systems. As shown in the above-mentioned prior art, from the measured values of the two oxygen sensors to the oxygen content by means of oxygen balancing, the oxygen storage capacity ( OSC ) of the catalyst at the time of measurement. However, the OBD system normally uses information that has been determined to essentially derive an error code that may be output.

Dieser Aspekt der Erfindung basiert nun auf der Idee, zusätzlich zu den gängigen OBD-Funktionen die aufgenommenen Messwerte und/oder den/die daraus ermittelten Ausprägung eines Betriebsparameters - wie hier die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) - zu speichern und daraus einen beobachteten Betriebszustand zu ermitteln, und vorzugsweise zusätzlich eine zeitliche Entwicklung des Betriebsparameters. Letzteres kann vorzugsweise unter Verwendung einer zusätzlich gespeicherten Zeitinformation jeder gespeicherten Ausprägung eines Messwerts oder eines Betriebsparameters erfolgen und kann eine Vorhersage einer Restlebensdauer oder eines Austauschzeitpunkts des Katalysators, direkt auf Basis der gespeicherten Messwerte/Betriebsparameterausprägungen, ermöglichen. Eine derartige Vorhersage kann insbesondere unter Zuhilfenahme geeigneter mathematischer Methoden wie beispielsweise linearer oder exponentieller Regression durchgeführt werden.This aspect of the invention is based on the idea, in addition to the common OBD functions, of the recorded measured values and / or the characteristic of an operating parameter determined therefrom - such as the oxygen storage capability ( OSC ) - and to determine therefrom an observed operating condition, and preferably additionally a temporal development of the operating parameter. The latter may preferably be accomplished using additionally stored time information of each stored characteristic of a measurement or operating parameter, and may allow for prediction of residual life or replacement time of the catalyst based directly on the stored measurements / operating parameter characteristics. Such a prediction can be carried out in particular with the aid of suitable mathematical methods such as, for example, linear or exponential regression.

Diese Idee ist aber nicht nur auf den hier beschriebenen Anwendungsfall der OSC-Bestimmung anwendbar, sondern breit auf eine Vielzahl von mit Sensoren des OBD-Systems oder anderen, gegebenenfalls zusätzlich verbauten Sensoren bestimmbaren Betriebsparametern.But this idea is not only on the application described here OSC Determination applicable, but wide on a variety of with OBD system sensors or other, optionally additionally installed sensors determinable operating parameters.

Mit einer Lösung gemäß dem beobachtungsbasierten Aspekt der Erfindung wird es insbesondere möglich, während der Lebensdauer des Katalysators aufgetretene, ggf. schädigende Ereignisse bei der Bestimmung eines aktuellen Betriebszustands und/oder eines sinnvollen Austauschzeitpunkts zu berücksichtigen. With a solution in accordance with the observation-based aspect of the invention, it becomes possible, in particular, to take account of possibly damaging events occurring during the lifetime of the catalytic converter when determining a current operating state and / or a meaningful exchange time.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung basierte Lösung zu einem wesentlichen Teil auf der Zuordnung erfasster Messwerte zu einem Schädigungsmodell des Katalysators und/oder der überwachten Komponente des Katalysators (nachfolgend auch modellbasierter Aspekt der Erfindung genannt).According to a second aspect of the invention based solution to a substantial extent on the assignment of detected measured values to a damage model of the catalyst and / or the monitored component of the catalyst (hereinafter also called model-based aspect of the invention).

Gemäß einem Teilaspekt wird ein Katalysator, insbesondere ein Dreiwegekatalysator und/oder ein NOx-Speicherkatalysator, zur Konvertierung unerwünschter Bestandteile der Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere von CO, HC, NO und NO₂, in einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Der Katalysator weist ein On-Board-Diagnose-System (OBD) zur Überwachung wenigstens eines Betriebsparameters des Katalysators, insbesondere gemäß ISO 15031, auf, mit a) einer Sensoranordnung mit wenigstens einer, insbesondere mit einer Mehrzahl verschiedener, Sensoreinheiten zur regelmäßigen (also zeitlich gleich und/oder nach einer vorbestimmten Gesetzmäßigkeit beabstandeten) Erfassung von Werten eines, insbesondere einer Mehrzahl verschiedener, Betriebsparameter des Katalysators, sowie b) einer Steuereinheit zur Ableitung von i.O./n.i.O.-Aussagen hinsichtlich wenigstens eines Betriebszustands des Katalysators in Abhängigkeit von erfassten Sensorwerten der Sensoranordnung oder einer oder mehreren Sensoreinheiten, wobei insbesondere die Steuereinheit eingerichtet ist, die abgeleiteten Aussagen, insbesondere in Form von Fehlercodes, die in Abhängigkeit von der Ausprägung eines oder mehrerer erfasster Messwerte eines oder mehrerer Sensoreinheiten vergeben werden, in einem Speicher der Steuereinheit zu speichern.In one aspect, a catalyst, in particular a three-way catalyst and / or a NOx storage catalyst, for converting unwanted components of the exhaust gases of an internal combustion engine, in particular of CO, HC, NO and NO ₂ , provided in a motor vehicle. The catalyst has an on-board diagnostic system (OBD) for monitoring at least one operating parameter of the catalyst, in particular according to ISO 15031, with a) a sensor arrangement having at least one, in particular with a plurality of different sensor units for regular (ie time equal and / or spaced according to a predetermined law) detection of values of, in particular a plurality of different, operating parameters of the catalyst, and b) a control unit for deriving iO / niO statements with regard to at least one operating state of the catalyst as a function of detected sensor values of the sensor arrangement or one or more sensor units, wherein in particular the control unit is set up, the derived statements, in particular in the form of error codes, which are assigned as a function of the expression of one or more detected measured values of one or more sensor units, in a memory d he store control unit.

Dabei ist die Steuereinheit eingerichtet, i) die erfassten Messwerte, jeweils in Abhängigkeit von einer Ausprägung des Messwerts, zu verschiedenen Schädigungsklassen eines Kat-Schädigungsmodells zuzuordnen (das kann auch bedeuten, dass zusätzlich oder alternativ die aus den Messwerten ermittelten Ausprägungen eines Betriebszustands zugeordnet werden), ii) einen Schädigungsbeitrag für jeden zugeordneten Messwert in Abhängigkeit von der Zuordnung zu einer Schädigungsklasse zu ermitteln und zu ermitteln (und ggf. zu speichern), und/oder iii) einen modellierten Betriebszustand in Abhängigkeit von den ermittelten Schädigungsbeiträgen und vorzugsweise durch Vergleich mit einem Tabellenwerk, das aus früheren Erfahrungen gewonnene Zusammenhänge zwischen der Höhe von Schädigungsbeiträgen einerseits und Ausprägungen eines Betriebszustands andererseits enthält, zu bestimmen.In this case, the control unit is set up i) to associate the acquired measured values, depending on an expression of the measured value, with different damage classes of a cat damage model (this can also mean that, additionally or alternatively, the characteristics of an operating state determined from the measured values are assigned) ii) determining and determining (and possibly storing) a damage contribution for each assigned measured value as a function of the assignment to a damage class, and / or iii) a modeled operating state as a function of the ascertained damage contributions and preferably by comparison with a To determine the relationships between the level of injury contributions, on the one hand, and the characteristics of an operating condition, on the other.

Das Verfahren weist dabei die Schritte auf: I) Zuordnen der erfassten Messwerte zu verschiedenen Schädigungsklassen eines Kat-Schädigungsmodells, jeweils in Abhängigkeit von einer Ausprägung des Messwerts (das kann auch bedeuten, dass zusätzlich oder alternativ die aus den Messwerten ermittelten Ausprägungen eines Betriebszustands zugeordnet werden), II) Ermitteln (und ggf. Speichern) eines Schädigungsbeitrags für jeden zugeordneten Messwert in Abhängigkeit von der Zuordnung zu einer Schädigungsklasse, und/oder III) Bestimmen eines modellierten Betriebszustands in Abhängigkeit von den ermittelten Schädigungsbeiträgen und vorzugsweise durch Vergleich mit einem Tabellenwerk, das aus früheren Erfahrungen gewonnene Zusammenhänge zwischen der Höhe von Schädigungsbeiträgen einerseits und Ausprägungen eines Betriebszustands andererseits enthält.The method has the following steps: I) Assigning the acquired measured values to different damage classes of a cat damage model, in each case depending on a characteristic of the measured value (this can also mean that additionally or alternatively the characteristics of an operating state determined from the measured values are assigned II) determining (and if necessary storing) a damage contribution for each assigned measured value as a function of the assignment to a damage class, and / or III) determining a modeled operating state as a function of the ascertained damage contributions and preferably by comparison with a table work which contains correlations between the amount of damage contributions, on the one hand, and the characteristics of an operating condition, on the other.

Dem modellbasierten Aspekt der Erfindung liegt unter anderem eine Überlegung zugrunde, die sich an der Temperaturüberwachung des Katalyseraums des Katalysators oder der Katalysatoren von Fahrzeugen orientiert, wie sie in gängigen OBD-Systemen vorgesehen ist. Mittels einem oder mehreren Temperatursensoren im Katalyseraum und/oder mittels in einem Speicher hinterlegter Modellinformationen eines Betriebsmodells hinsichtlich Temperaturentwicklungen bei bestimmten Betriebszuständen können der Steuereinheit Temperaturinformationen zugeleitet werden. In einem solchen Betriebsmodell können beispielsweise Erwartungswerte für auftretende Temperaturen in Abhängigkeit von Kombinationen der Ausprägungen anderer, überwachten Spam hinterlegt sein. Die hinterlegten Modellinformationen basieren dabei vorzugsweise auf Erfahrungswerten.The model-based aspect of the invention is based inter alia on a consideration which is based on the temperature monitoring of the catalytic converter space of the catalytic converters or of the catalytic converters of vehicles, as provided in current OBD systems. Temperature information can be supplied to the control unit by means of one or more temperature sensors in the catalytic converter space and / or by means of model information of an operating model stored in a memory with regard to temperature developments during certain operating states. In such an operating model, for example, expected values for occurring temperatures can be stored as a function of combinations of the characteristics of other, monitored spam. The stored model information is preferably based on empirical values.

Bei höheren Betriebstemperaturen im Katalysator treten dort aufgrund von Sinterprozessen Schädigungen auf, die zu einer nicht linearen Alterung des Katalysators führen können. Solche Schäden sind nicht im Betrieb direkt beobachtbar.At higher operating temperatures in the catalyst occur there due to sintering damage to which can lead to a non-linear aging of the catalyst. Such damage can not be directly observed during operation.

Dieser Aspekt der Erfindung basiert nun auf der Idee, solche, nicht direkt beobachtbare, Schäden über eine indirekte Beobachtung - hier über die Betriebstemperatur als Betriebsparameter - und eine geeignete Modellbildung bei der Funktionsüberwachung des Katalysators zu berücksichtigen. Es wird ein Kat-Schädigungsmodell in der Steuereinheit hinterlegt, welches bestimmten Betriebstemperaturen - vorzugsweise unter Berücksichtigung der Aussetzungszeit des Katalyseraums bei der Temperatur - einen gewissen Schädigungsgrad zuordnet, welcher insbesondere in Abhängigkeit von Geometrie und/oder Werkstoffen des Katalysators erfahrungsbasiert bestimmt wird. Dabei wird vorzugsweise berücksichtigt, dass unterhalb einer bestimmten Betriebstemperatur quasi keine Versinterung des Katalyseraums erfolgt, oberhalb einer bestimmten Betriebstemperatur eine quasi-totale Schädigungen erfolgt und dazwischen je nach Aussetzungszeit und Betriebstemperatur unterschiedlich schwere Schädigungsbeiträge zu erwarten sind. This aspect of the invention is now based on the idea of taking into account such damage, which can not be directly observed, via an indirect observation - in this case via the operating temperature as operating parameter - and a suitable modeling in the functional monitoring of the catalytic converter. A cat damage model is stored in the control unit, which assigns a specific degree of damage to certain operating temperatures-preferably taking into account the exposure time of the catalytic space at the temperature-which is determined based on experience, in particular as a function of the geometry and / or materials of the catalyst. In this case, it is preferably taken into account that virtually no sintering of the catalytic space takes place below a certain operating temperature, quasi-total damage occurs above a certain operating temperature and, depending on exposure time and operating temperature, different levels of damage contributions are to be expected therebetween.

Diese Idee ist aber nicht nur auf dem hier beschriebenen Anwendungsfall der indirekten Beobachtung einer Versinterung mittels Temperaturmessung/-betriebsmodell anwendbar, sondern breit auf eine Vielzahl von mit Sensoren des OBD-Systems oder anderen, gegebenenfalls zusätzlich verbauten Sensoren bestimmbaren Betriebsparametern, wenn auf der Steuereinheit ein geeignetes Kat-Schädigungsmodell, vorzugsweise mit einer Referenztabelle, hinterlegt wird.However, this idea is applicable not only to the application described here of the indirect observation of a sintering by means of temperature measurement / operating model, but wide on a variety of sensors of the OBD system or other optionally additionally installed sensors determinable operating parameters when on the control unit suitable Kat damage model, preferably with a reference table, is deposited.

Mit einer Lösung gemäß dem modellbasierten Aspekt der Erfindung wird es insbesondere möglich, nicht direkt beobachtbare Schädigungsarten im Katalysator bei der Bestimmung eines aktuellen Betriebszustands und/oder eines sinnvollen Austauschzeitpunkts zu berücksichtigen.With a solution according to the model-based aspect of the invention, it becomes possible, in particular, to take into account not directly observable types of damage in the catalytic converter when determining a current operating state and / or a meaningful replacement time.

Um die Bestimmung eines aktuellen Betriebszustands und/oder eines sinnvollen Austauschzeitpunkts zusätzlich genauer zu ermöglichen, wird gemäß einer Ausführung ein Katalysator und/oder ein Verfahren zum Betrieb eines Katalysators bereitgestellt, bei welchem sowohl wenigstens eine Ausführung des beobachtungsbasierten Aspekts der Erfindung als auch wenigstens eine Ausführung des modellbasierten Aspekts der Erfindung angewendet wird.In order to additionally enable the determination of a current operating state and / or a meaningful replacement time, according to an embodiment, a catalyst and / or a method for operating a catalyst is provided, in which both at least one embodiment of the observation-based aspect of the invention and at least one embodiment the model-based aspect of the invention is applied.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, aufweisend wenigstens einen Katalysator gemäß einer Ausführung der Erfindung und ein mit dem OBD-System des Katalysators verbundenes, insbesondere übergeordnetes OBD-System, wobei der Verbrennungsmotor eingerichtet ist, mit einem, insbesondere unter Berücksichtigung eines Verfahrens gemäß einer Ausführung der Erfindung betrieben zu werden.According to a further aspect of the invention, there is provided an internal combustion engine for a motor vehicle, comprising at least one catalytic converter according to one embodiment of the invention and one, in particular a superordinate OBD system connected to the OBD system of the catalytic converter, wherein the internal combustion engine is arranged to be operated in consideration of a method according to an embodiment of the invention.

Um für die Katalysatoren ein Predictive-Maintenance-System zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung die Steuereinheit zusätzlich eingerichtet, eine Restlebensdauer und/oder einen Austauschzeitpunkt des Katalysators bzw. einer seiner Komponenten in Abhängigkeit von dem beobachteten Betriebszustand und/oder der zeitlichen Entwicklung des Betriebsparameters vorherzusagen. Ebenso ist gemäß einer Ausführung ein entsprechendes Verfahren vorgesehen.In order to enable a predictive maintenance system for the catalysts, according to one embodiment, the control unit is additionally set up, a remaining lifetime and / or a replacement time of the catalyst or one of its components depending on the observed operating condition and / or the temporal evolution of the operating parameter predict. Likewise, according to an embodiment, a corresponding method is provided.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist auch eine Rückkoppelung aus der Überwachung hinsichtlich einer Beeinflussung von Betriebsparametern vorgesehen, was beispielsweise die Austauschintervalle positiv beeinflussen kann. Dazu ist gemäß der Ausführung die Steuereinheit zusätzlich eingerichtet, wenigstens einen Betriebsparameter derart anzupassen, dass sich der bestimmte Betriebszustand oder ein anderer Betriebszustand des Katalysators verbessert und/oder die Restlebensdauer sich verlängert und/oder der Austauschzeitpunkt verzögert wird. Auch hier ist gemäß einer Ausführung ein entsprechendes Verfahren vorgesehen. Insbesondere kann gemäß einer Ausführung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die erfassten Messwerte zumindest eines der, insbesondere mehrerer oder aller, Sensoren zu speichern und wenigstens einen Betriebsparameter des Katalysators und/oder des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von gespeicherten und/oder erfassten Sensorwerten anzupassen. Die Steuereinheit kann beispielsweise eingerichtet sein, eine zeitliche Entwicklung von, insbesondere gespeicherten, OSC- Sensorwerten bei der Anpassung des eingespritzten Gemischs zu berücksichtigen.According to one embodiment of the invention, a feedback from the monitoring with regard to an influence of operating parameters is provided, which can positively influence, for example, the replacement intervals. For this purpose, according to the embodiment, the control unit is additionally set up to adapt at least one operating parameter such that the specific operating state or another operating state of the catalyst improves and / or the remaining service life is extended and / or the replacement time is delayed. Again, according to an embodiment, a corresponding method is provided. In particular, according to an embodiment, it may be provided that the control unit is set up to store the detected measured values of at least one of, in particular several or all, sensors and to adapt at least one operating parameter of the catalytic converter and / or of the internal combustion engine as a function of stored and / or detected sensor values , The control unit can be set up, for example, for a temporal development of, in particular stored, OSC - Take sensor values into account when adjusting the injected mixture.

Gemäß einer Ausführung kann die Steuereinheit eingerichtet sein, aus gespeicherten OSC-Sensorwerten und/oder einer zeitlichen Entwicklung von OSC-Sensorwerten eine Aussage über einen Abnutzungsgrad, insbesondere einen Schädigungsgrad und/oder eine verbleibende Funktionsfähigkeit (beispielsweise in Prozent), des Katalysators abzuleiten. Dazu weist gemäß einer Ausführung die Sensoranordnung des OBD-Systems eine OSC-Sensoreinheit zur Bestimmung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (oxygen storage capacity - OSC) des Katalysators mit wenigstens einer im Abgasfluss vor dem Katalysator angeordneten Prä-Kat-Lambdasonde und wenigstens einer im Abgasfluss nach dem Katalysator angeordneten Post-Kat-Lambdasonde auf.According to one embodiment, the control unit may be configured from stored OSC Sensor values and / or a temporal evolution of OSC Sensor values a statement about a degree of wear, in particular a degree of damage and / or to deduce remaining functionality (for example, in percent) of the catalyst. For this purpose, according to one embodiment, the sensor arrangement of the OBD system OSC Sensor unit for determining an oxygen storage capacity (oxygen storage capacity) OSC ) of the catalytic converter with at least one pre-catalytic converter lambda probe arranged in the exhaust gas flow upstream of the catalytic converter and at least one post-catalytic converter lambda sensor arranged in the exhaust gas flow downstream of the catalytic converter.

Generell kann der Begriff Betriebszustand vorliegend insbesondere so verwendet werden, dass er einen Abnutzungsgrad, einen Schädigungsgrad und/oder eine verbleibende Funktionsfähigkeit (beispielsweise in Prozent) angibt.In general, the term operating state in the present case can be used in particular in such a way that it indicates a degree of wear, a degree of damage and / or a remaining functional capability (for example in percent).

Um den Betriebszustand im Sinne einer Lebenszeitverlängerung beeinflussen zu können, ist gemäß einer Ausführung vorgesehen, dass eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators als Betriebsparameter erfasst wird und/oder ein Anteil von Kraftstoff und/oder ein Anteil von Sauerstoff an einem in den Verbrennungsmotor eingespritzten Gemisch als Betriebsparameter angepasst wird.In order to be able to influence the operating state in terms of a lifetime extension, it is provided according to an embodiment that an oxygen storage capacity of the catalytic converter is detected as an operating parameter and / or a proportion of fuel and / or a proportion of oxygen is adapted to a mixture injected into the internal combustion engine as the operating parameter becomes.

Gemäß einer Ausführung wird auch eine zeitliche Entwicklung von, insbesondere gespeicherten, Sensorwerten bei der Anpassung des eingespritzten Gemischs berücksichtigt, wozu vorzugsweise die einzelnen gespeicherten Sensorwerte mit einer geeigneten Zeitinformation gespeichert werden, insbesondere durch Einhalten eines konstanten zeitlichen Messabstands und/oder durch Speichern einer absoluten oder relativen Zeitinformation zu jedem erfassten Messwert. Dabei kann gemäß einer Ausführung aus gespeicherten Sensorwerten und/oder einer zeitlichen Entwicklung von Sensorwerten eine Aussage über einen Abnutzungsgrad des Katalysators abgeleitet werden.According to one embodiment, a temporal development of, in particular stored, sensor values in the adaptation of the injected mixture is taken into account, for which purpose the individual stored sensor values are preferably stored with suitable time information, in particular by maintaining a constant time measurement distance and / or by storing an absolute or relative time information for each measured value acquired. In this case, according to an embodiment, a statement about a degree of wear of the catalyst can be derived from stored sensor values and / or a temporal development of sensor values.

Um eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators als Betriebsparameter erfassen zu können, werden gemäß einer Ausführung die Sensorwerte einer OSC-Sensoreinheit mit wenigstens einer Prä-Kat-Lambdasonde und einer Post-Kat-Lambdasonde erfasst, zur Ermittlung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) verwendet, unmittelbar und/oder mittelbar als OSC-Wert gespeichert und/oder in dem Verfahren verwendet.In order to be able to detect an oxygen storage capability of the catalytic converter as an operating parameter, according to one embodiment, the sensor values of a OSC Sensor unit with at least one pre-cat lambda probe and a post-cat lambda probe detected to determine an oxygen storage capacity ( OSC ), directly and / or indirectly as OSC Value stored and / or used in the procedure.

Um eine Auswertung des Kat-Schädigungsmodells über alle Schädigungsklassen zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung die Steuereinheit zusätzlich eingerichtet, einen Gesamtschädigungszustand aus den ermittelten Schädigungsbeiträgen zu bestimmen und den modellierten Betriebszustand auf Basis des Gesamtschädigungszustands zu bestimmen. Ebenso kann ein entsprechender Verfahrensschritt vorgesehen sein.In order to enable an evaluation of the cat damage model for all damage classes, according to one embodiment, the control unit is additionally set up to determine an overall damage state from the ascertained damage contributions and to determine the modeled operating state on the basis of the overall damage state. Likewise, a corresponding method step may be provided.

Gemäß einer Ausführung ist die Steuereinheit zusätzlich eingerichtet, eine Restlebensdauer und/oder einen Austauschzeitpunkt des Katalysators bzw. einer seiner Komponenten in Abhängigkeit von dem modellierten Betriebszustand vorherzusagen. Dabei können beispielsweise gespeicherte, frühere Werte eines modellierten Betriebszustands und/oder deren zeitliche Entwicklung herangezogen werden, um aus einem modellierten Betriebszustand abzuleiten, wenn der Katalysator oder die Komponente ausgetauscht werden muss.According to one embodiment, the control unit is additionally set up to predict a remaining service life and / or a replacement time of the catalytic converter or one of its components as a function of the modeled operating state. In this case, for example, stored, earlier values of a modeled operating state and / or their temporal development can be used to derive from a modeled operating state when the catalyst or the component has to be replaced.

Auch im Kontext einer Schädigungsmodell-basierten Überwachung des Katalysators kann gemäß einer Ausführung die Steuereinheit eingerichtet sein, bei der Anpassung des Betriebsparameters zusätzlich gespeicherte und/oder erfasste Sensorwerte der Sensoranordnung und oder ein gespeichertes Betriebsmodell zu berücksichtigen.Also in the context of a damage model-based monitoring of the catalytic converter, the control unit may be configured to take into account additionally stored and / or sensed sensor values of the sensor arrangement and / or a stored operating model during the adaptation of the operating parameter.

Unter anderem, um eine unerwünschte Versinterung des Katalyseraums zu überwachen, weist gemäß einer Ausführung die Sensoranordnung des ODB-Systems eine Temperatur-Sensoranordnung zur Bestimmung einer Betriebstemperatur des Katalysators mit wenigstens einem im Katalyseraum des Katalysators angeordneten Temperatursensor und/oder ein gespeichertes Betriebsmodell auf. Vorzugsweise sind mehrere Temperatursensoren im Katalyseraum verteilt angeordnet und finden Berücksichtigung im Kat-Schädigungsmodell.Among other things, in order to monitor an undesired sintering of the catalyst space, according to one embodiment, the sensor arrangement of the ODB system has a temperature sensor arrangement for determining an operating temperature of the catalyst with at least one temperature sensor arranged in the catalytic space of the catalyst and / or a stored operating model. Preferably, a plurality of temperature sensors are arranged distributed in the catalytic space and take into account in the Kat damage model.

Um eine geeignete Zuordnung von gemessenen Temperaturdaten zu dem Kat-Schädigungsmodell zu ermöglichen, weist gemäß einer Ausführung das Kat-Schädigungsmodell eine maximale Schädigungsklasse für Sensorwerte auf, die eine maximale Toleranztemperatur des Katalysators überschreiten und/oder eine Nicht-Schädigungsklasse für Sensorwerte, die unterhalb einer potenziell für den Katalysator schädlichen Temperatur liegen. Die Grenzwerte können dabei insbesondere abhängig von der Geometrie und/oder den verwendeten Werkstoffen im Katalyseraum bestimmt werden.In order to enable a suitable assignment of measured temperature data to the cat damage model, according to one embodiment the cat damage model has a maximum damage class for sensor values exceeding a maximum tolerance temperature of the catalyst and / or a non-damage class for sensor values below one potentially for the catalyst damaging temperature. The limit values can be determined in particular depending on the geometry and / or the materials used in the catalytic chamber.

Um auch Betriebsparameter verwenden zu können, die aus mehreren Messwerten ermittelt werden, wird gemäß einer Ausführung zunächst aus mehreren Messwerten eine Aussage abgeleitet, welche dann in Abhängigkeit von ihrer Ausprägung dem Kat-Schädigungsmodell zugeordnet wird.In order to also be able to use operating parameters which are determined from a plurality of measured values, according to one embodiment, a statement is first derived from a plurality of measured values, which is then assigned to the cat damage model depending on its characteristics.

Gemäß einer Ausführung ist jeder Schädigungsklasse eine andere, insbesondere vorbestimmte, Anpassung eines Betriebsparameters zugeordnet, sodass sich - zumindest im Wesentlichen analog der Ermittlung des Gesamtschädigungsbeitrags - eine Gesamtanpassung des Betriebsparameters ergibt.According to one embodiment, each damage class is assigned a different, in particular predetermined, adaptation of an operating parameter, so that-at least substantially analogously to the determination of the total damage contribution-an overall adaptation of the operating parameter results.

Gemäß einer Ausführung wird eine Temperatur des Katalysators als Betriebsparameter erfasst und dem Kat-Schädigungsmodell zugeordnet, und/oder ein Anteil von Kraftstoff und/oder ein Anteil von Sauerstoff an einem in den Verbrennungsmotor eingespritzten Gemisch als Betriebsparameter angepasst.According to one embodiment, a temperature of the catalytic converter is detected as an operating parameter and assigned to the cat damage model, and / or a proportion of fuel and / or a proportion of oxygen in a mixture injected into the internal combustion engine are adapted as operating parameters.

Um aus den erfassten Ausprägungen des Betriebsparameters, beispielsweise der Temperatur im Katalyseraum, in reproduzierbarer Weise ein Betriebszustand ermitteln zu können, wird gemäß einer Ausführung der Schädigungsbeitrag in Form einer, von einer zeitlichen Komponente und oder der Schädigungsklasse abhängigen, Punktezahl zugeordnet.In order to be able to determine a mode of operation in a reproducible manner from the detected characteristics of the operating parameter, for example the temperature in the catalytic converter chamber, according to a Execution of the damage contribution in the form of a score dependent on a time component and / or the damage class.

Gemäß einer Ausführung weist der Verbrennungsmotor eine Motorsteuerung mit einer Steuereinheit für das OBD-System auf, um auch eine integrierte Ausbildung der Steuereinheit im Fahrzeug zu ermöglichen.According to one embodiment, the internal combustion engine has a motor control with a control unit for the OBD system, in order to also enable integrated design of the control unit in the vehicle.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen, teilweise in stark schematisierter Darstellung,

1 einen Verbrennungsmotor mit einem Katalysator nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung in einer Schemaansicht;
2 eine beispielhafte Zuordnung eines Betriebszustands des Katalysators aus 1 anhand einer beispielhaften zeitlichen Entwicklung der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) als Betriebsparameter, ermittelt gemäß einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in einer Diagrammdarstellung;
3 eine andere beispielhafte Zuordnung eines Betriebszustands des Katalysators aus 1 anhand einer Temperatur des Katalyseraum als Betriebsparameter und anhand eines Kat-Schädigungsmodells, ermittelt gemäß einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in einer Diagrammdarstellung; und
4 eine Schemaansicht einer Zuordnung eines Betriebszustandes des Katalysators aus 1 anhand einer kombinierten Durchführung der Zuordnung gemäß 2 und gemäß 3.

Other features, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figures. They show, partly in a highly schematic representation,

1 an internal combustion engine with a catalyst according to an exemplary embodiment of the invention in a schematic view;
2 an exemplary assignment of an operating condition of the catalyst 1 based on an exemplary temporal evolution of the oxygen storage capacity ( OSC ) as operating parameters, determined according to an exemplary embodiment of a method according to the invention, in a diagram representation;
3 another exemplary assignment of an operating condition of the catalyst 1 based on a temperature of the catalytic space as operating parameters and on the basis of a cat damage model, determined according to an exemplary embodiment of a method according to the invention, in a diagram representation; and
4 a schematic view of an assignment of an operating condition of the catalyst 1 based on a combined implementation of the assignment according to 2 and according to 3 ,

1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Katalysator 2 gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung. Der Verbrennungsmotor 1 weist vier Zylinder und jeweils davon abgehende Abgasauslässe auf, welche in eine Abgasleitung 5 münden. 1 shows an internal combustion engine 1 with a catalyst 2 according to an exemplary embodiment of the invention. The internal combustion engine 1 has four cylinders and each outgoing exhaust gas outlets, which in an exhaust pipe 5 lead.

Der Katalysator 2 weist zudem einen Katalyseraum 4 auf und ist im Ausführungsbeispiel als geregelter Drei-Wege-Kat ausgebildet. Optional kann zusätzlich ein NOx-Speicherkatalysator verbaut sein, der jedoch hier nicht dargestellt ist. Wegen der übersichtlichen Darstellung ist die beispielhafte Erfindung lediglich anhand des dargestellten Katalysators 2 beschrieben.The catalyst 2 also has a catalytic space 4 on and is formed in the embodiment as a regulated three-way Kat. Optionally, an additional NOx storage catalyst can be installed, which is not shown here. Because of the clear presentation of the exemplary invention is only based on the catalyst shown 2 described.

Ferner weist der Verbrennungsmotor 1 eine Motorsteuerung 6 auf, die den Verbrennungsmotor 1 selbst sowie ein OBD-System 10 des Motors steuert. Als ein Teil des OBD-Systems 10 des Motors ist eine in der Motorsteuerung 6 integrierte Steuereinheit 8 vorgesehen. In Bezug auf den Katalysator 2 weist das OBD-System 10 eine Vielzahl von Sensoren 12, 14, 16 zur Überwachung des Katalysators 2 und der zuführenden und abführenden Abgasleitung 5 auf. Weil sie im Kontext des beschriebenen Ausführungsbeispiels relevant sind, sind davon in 1 eine Prä-Kat-Lambdasonde 12, eine Post-Kat-Lambdasonde 14 sowie ein Temperatursensor 16 dargestellt, wobei jeder dieser Sensoren 12, 14, 16 über geeignete Leitungen 7 zur Energie- und/oder Datenübertragung mit der Steuereinheit 8 verbunden sind.Furthermore, the internal combustion engine 1 a motor control 6 on that the internal combustion engine 1 itself as well as an OBD system 10 of the engine controls. As part of the OBD system 10 the engine is one in the engine control 6 integrated control unit 8th intended. In terms of the catalyst 2 has the OBD system 10 a variety of sensors 12 . 14 . 16 for monitoring the catalyst 2 and the incoming and outgoing exhaust pipe 5 on. Because they are relevant in the context of the described embodiment, they are in 1 a pre-cat lambda probe 12 , a post-cat lambda probe 14 and a temperature sensor 16 shown, each of these sensors 12 . 14 . 16 via suitable lines 7 for energy and / or data transmission with the control unit 8th are connected.

Die beiden Lambdasonden 12, 14 sind geeignet, an der jeweiligen Einbaustelle einen Sauerstoffgehalt OSC in den Abgasen zu verschiedenen Zeitpunkten t zu messen. Der Temperatursensor 16 ist geeignet, eine an der Einbaustelle im Katalyseraum 4 vorliegende Betriebstemperatur T zu verschiedenen Zeitpunkten t zu messen. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Temperatursensoren 16 verteilt im Katalyseraum 4 verbaut, wovon jedoch zur Vereinfachung nur ein Sensor 16 dargestellt ist. Dieser ist an einer motornahen Stelle im Katalyseraum 4 eingebaut, weil hier die höchsten Betriebstemperaturen T zu erwarten sind.The two lambda probes 12 . 14 are suitable, at the respective installation site an oxygen content OSC in the exhaust gases at different times t to eat. The temperature sensor 16 is suitable, one at the installation point in the catalytic converter 4 present operating temperature T at different times t to eat. Preferably, a plurality of temperature sensors 16 distributed in the catalysis room 4 but for the sake of simplicity only one sensor 16 is shown. This is at a near-engine location in the catalytic space 4 installed, because here the highest operating temperatures T are to be expected.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann es auch vorgesehen sein, dass alternativ oder zusätzlich zu Daten des Temperatursensors 16 zur Bestimmung der Betriebstemperatur T Modellinformationen eines Betriebsmodells hinsichtlich der Temperaturen im Katalyseraum 4 verwendet werden.In the exemplary embodiment illustrated here, it may also be provided that, alternatively or in addition to data of the temperature sensor 16 for determining the operating temperature T Model information of an operating model with regard to the temperatures in the catalytic converter 4 be used.

Nachfolgend ist beschrieben, wie mit einer beobachtungsbasierten Funktionsüberwachung 100 (2) oder mit einer modellbasierten Funktionsüberwachung 200 (3) oder mit einer Kombination 300 der beiden Verfahren 100 und 200 (4) ein gegenwärtiger Betriebszustand 102, 202 des Katalysators 2 und/oder eine Aussage über eine Restlebensdauer 106, 206 bzw. einen sinnvollen Austauschzeitpunkt 104, 204 getroffen werden kann.The following describes how to use observation-based feature monitoring 100 ( 2 ) or with a model-based function monitoring 200 ( 3 ) or with a combination 300 the two procedures 100 and 200 ( 4 ) a current operating state 102 . 202 of the catalyst 2 and / or a statement about a remaining life 106 . 206 or a meaningful exchange time 104 . 204 can be taken.

2 zeigt eine beispielhafte Zuordnung eines (beobachtungsbasierten) Betriebszustands 102 des Katalysators aus 1 anhand einer beispielhaften zeitlichen Entwicklung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC als Betriebsparameter 20, ermittelt gemäß einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100, in einer Diagrammdarstellung. 2 shows an exemplary assignment of a (observation-based) operating state 102 of the catalyst 1 based on an exemplary temporal evolution of oxygen storage capacity OSC as operating parameters 20 , determined according to an exemplary embodiment of a method according to the invention 100 , in a diagram representation.

In dem Diagramm von 2 ist die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC als überwachter Betriebsparameter 20 an der Hochachse gegen die Zeit t an der Querachse aufgetragen. Je nach Überwachungsintervall (zeitlicher Abstand zwischen den eingetragenen Ausprägungen 101.1 bis 101.12) kann die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC in konstanten Abständen von einigen Minuten, einigen Stunden, Tagen, Wochen oder Monaten gemessen werden. Im Diagramm sind zwölf Messwerte im Sinne von aus den Messwerten abgeleiteten Ausprägungen (jeweils als doppelte konzentrische Kreise 101.1 bis 101.12) in gleichbleibenden Abständen von einigen Wochen während der Lebensdauer des Kfz dargestellt.In the diagram of 2 is the oxygen storage capacity OSC as a monitored operating parameter 20 on the vertical axis against time t applied to the transverse axis. Depending on the monitoring interval (time interval between the entered values 101.1 to 101.12 ) can the oxygen storage ability OSC in constant Be measured at intervals of a few minutes, a few hours, days, weeks or months. In the diagram, twelve measured values are in the sense of values derived from the measured values (in each case as double concentric circles 101.1 to 101.12 ) at constant intervals of a few weeks during the life of the vehicle.

Die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC kann beispielsweise als ein Prozentwert der Differenz zwischen einer maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_max und einer minimalen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_min angegeben werden, wobei die minimale Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_min beispielsweise als diejenige Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC definiert sein kann, bei welcher der Katalysator 2 ausgetauscht werden muss.The oxygen storage capacity OSC may, for example, be expressed as a percentage of the difference between a maximum oxygen storage capacity OSC _max and a minimum oxygen storage capacity OSC _min wherein the minimum oxygen storage capacity OSC _min for example, as the oxygen storage ability OSC can be defined, in which the catalyst 2 must be replaced.

Zur Ermittlung der Messwerte 101 wird im Ausführungsbeispiel in einem ersten Schritt der Lambdawert des Gemischs auf kleiner eins gestellt, um den Sauerstoff vollständig auszutragen. In einem zweiten Schritt wird der Wert vor dem Katalysator auf größer eins gestellt, bis der Kat vollständig mit Sauerstoff beladen ist. Mittels einer Sauerstoffbilanzierung wird so die Speicherfähigkeit bestimmt. So wurden im vorgegebenen, konstanten zeitlichen Abstand die zwölf dargestellten Messwerte 101.1 bis 101.12 ermittelt.To determine the measured values 101 In the exemplary embodiment, in a first step, the lambda value of the mixture is set to less than one to completely discharge the oxygen. In a second step, the value in front of the catalyst is set to greater than one until the cat is completely laden with oxygen. By means of oxygen balancing, the storage capacity is determined. Thus, in the given, constant time interval, the twelve measured values shown 101.1 to 101.12 determined.

Im Diagramm ist zusätzlich die maximale Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_max und die minimale Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_min eingezeichnet. Erkenntlich ist, dass zum Zeitpunkt der ersten Messung 101.1 - beispielsweise bei einem neuen Fahrzeug - die gemessene Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC annähernd der maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_max entspricht. Über die Zeit wird die Speicherfähigkeit geringer, beispielsweise wegen einer Versinterung des Katalyseraums und der damit verbundenen Verkleinerung der zur Reaktion verfügbaren Oberfläche.The diagram also shows the maximum oxygen storage capacity OSC _max and the minimum oxygen storage capacity OSC _min located. It is evident that at the time of the first measurement 101.1 - For example, in a new vehicle - the measured oxygen storage capacity OSC approximately the maximum oxygen storage capacity OSC _max equivalent. Over time, the storage capacity becomes lower, for example due to sintering of the catalytic space and the concomitant reduction in the surface available for reaction.

Zum Zeitpunkt der Ermittlung des zwölften Messpunkts 101.12 mittels der Prä-Kat-Lambdasonde 12 und der Post-Kat-Lambdasonde 14 beträgt also die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_101.12 ca. 20 % des Toleranzbereichs zwischen der maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_max und der minimalen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_min . Hinsichtlich der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC weist zu diesem Zeitpunkt 101.12 der Katalysator 2 also einen beobachtungsbasierten Betriebszustand 102 von 20 % auf.At the time of the determination of the twelfth measuring point 101.12 by means of the pre-cat lambda probe 12 and the post-Kat lambda sensor 14 So is the oxygen storage capacity OSC _101.12 about 20% of the tolerance range between the maximum oxygen storage capacity OSC _max and the minimum oxygen storage capacity OSC _min , Regarding the oxygen storage ability OSC points at this time 101.12 the catalyst 2 So an observation-based operating state 102 from 20% up.

Wie dem Diagramm der 2 zu entnehmen ist, sinkt über die Zeit die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC verhältnismäßig linear, sodass es sich anbietet, mittels einer linearen Regression eine Erwartungslinie 108 in das Diagramm einzusetzen, um den weiteren zeitlichen Verlauf der OSC-Entwicklung vorherzusagen. Bei anderen zeitlichen Entwicklungen kann auch eine exponentielle und/oder polynombasierte Regression oder eine gänzlich andere Interpolationsmethode verwendet werden.Like the diagram of 2 can be seen, the oxygen storage capacity decreases over time OSC relatively linear, so it offers, by means of a linear regression, an expectation line 108 in the diagram to the further temporal course of the OSC Predict development. For other temporal developments, an exponential and / or polynomial-based regression or a completely different interpolation method can also be used.

An dem Schnittpunkt der Erwartungslinie 108 mit der minimalen Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_min liegt der zu erwartende Austauschzeitpunkt 104. Das verbleibende Zeitintervall zwischen dem aktuellen Zeitpunkt 101.12 und dem vorhergesagten Austauschzeitpunkt 104 entspricht der vorhergesagten Restlebensdauer 106 des Katalysators 2.At the intersection of the expectation line 108 with the minimum oxygen storage capacity OSC _min is the expected replacement time 104 , The remaining time interval between the current time 101.12 and the predicted replacement time 104 corresponds to the predicted remaining life 106 of the catalyst 2 ,

3 zeigt eine andere beispielhafte Zuordnung 212, 214, 216 eines (modellierten) Betriebszustands 202 des Katalysators aus 1 anhand einer Temperatur T im Katalyseraum 2 als Betriebsparameter 22 und anhand eines Kat-Schädigungsmodells 210, ermittelt gemäß einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200, in einer Diagrammdarstellung. 3 shows another example assignment 212 . 214 . 216 a (modeled) operating state 202 of the catalyst 1 based on a temperature T in the catalysis room 2 as operating parameters 22 and a cat damage model 210 , determined according to an exemplary embodiment of a method according to the invention 200 , in a diagram representation.

In der Darstellung von 3 ist ein Diagramm mit Messwerten 201 des Temperatursensors 16 im Katalyseraum 2 dargestellt, sowie die Zuordnung 212, 214, 216 dieser Messwerte im Kat-Schädigungsmodell 210 zur Ermittlung des modellierten Betriebszustands 202 sowie zur Vorhersage einer Restlebensdauer 206 bzw. eines Austauschzeitpunkts 204.In the presentation of 3 is a diagram with measured values 201 of the temperature sensor 16 in the catalysis room 2 shown, as well as the assignment 212 . 214 . 216 these measured values in the cat damage model 210 for determining the modeled operating state 202 and for predicting a residual life 206 or an exchange time 204 ,

In dem Diagramm von 3 ist eine Betriebstemperatur T als Betriebsparameter 22 entlang der Hochachse gegen die Zeit t aufgetragen. Beispielhaft sind 27 Messwerte 201 eingetragen (doppelte, konzentrische Kreise), die mit gleichbleibenden zeitlichen Abständen mittels des Temperatursensors 16 des OBD-Systems 10 (vergleiche 1) ermittelt wurden. Im Ausführungsbeispiel wird alle 0,2 Sekunden ein Wert ermittelt. Die 27 Messwerte 201 können beispielsweise unmittelbar nacheinander ermittelte Werte seien oder beispielsweise jeweils einen Maximalwert innerhalb eines Überwachungsintervalls von beispielsweise einigen Minuten darstellen.In the diagram of 3 is an operating temperature T as operating parameters 22 along the vertical axis against time t applied. Exemplary 27 readings 201 registered (double, concentric circles), with the same time intervals by means of the temperature sensor 16 of the OBD system 10 (see 1 ) were determined. In the exemplary embodiment, a value is determined every 0.2 seconds. The 27 readings 201 For example, these values may be values determined immediately one after the other or, for example, each represent a maximum value within a monitoring interval of, for example, a few minutes.

Die Messwerte 201 werden anschließend einer der Schädigungsklassen A, B, C, D oder E des Kat-Schädigungsmodells 102 zugeordnet. Die Schädigungsklasse E ist einem Temperaturbereich T_E zugordnet, dem der Katalyseraum 2 nur über einen sehr kurzen Zeitraum ausgesetzt sein darf, ohne schwerwiegende Schäden durch eine Versinterung zu erleiden. Die Schädigungsklasse A ist einem Temperaturbereich T_A zugeordnet, in welchem kaum eine oder keine Schädigung zu befürchten ist. Die Schädigungsklassen B, C und D decken die Temperaturbereiche T_B , T_C und T_D dazwischen ab, wobei die zu erwartenden Schädigungsbeiträge eben nochmals drei unterschiedlichen Klassen zugeordnet sind. In Schritt 212 erfolgt die Zuordnung der Schädigungsklasse zu den Messwerten 201.The measured values 201 subsequently become one of the injury classes A . B . C . D or e of the cat damage model 102 assigned. The damage class e is a temperature range T _E attributed to the catalysis room 2 be exposed for a very short period of time without serious damage from sintering. The damage class A is a temperature range T _A assigned, in which little or no injury is to be feared. The damage classes B . C and D cover the temperature ranges T _B . T _C and T _D in between, with the expected damage contributions just three again are assigned to different classes. In step 212 the assignment of the damage class to the measured values takes place 201 ,

Weil bei den Temperaturen T der unterschiedlichen Schädigungsklassen A, B, C, D, E dementsprechend auch unterschiedliche Schädigungsbeiträge zu erwarten sind, wird beispielsweise der Schädigungsklasse E ein Multiplikationsfaktor von 10 zugeordnet, der Schädigungsklasse D ein Multiplikationsfaktor von 5, der Schädigungsklasse C ein Multiplikationsfaktor von 2, der Schädigungsklasse B ein Multiplikationsfaktor von 1 und der Schädigungsklasse A ein Multiplikationsfaktor von 0 (null). Selbstverständlich ist in anderen Ausführungsbeispielen die Zuordnung anderer Multiplikationsfaktoren oder eine anderweitige Gewichtung der Schädigungsbeiträge möglich.Because with the temperatures T the different damage classes A . B . C . D . e Accordingly, different damage contributions are to be expected, for example, the injury class e a multiplication factor of 10 assigned, the damage class D a multiplication factor of 5 , the damage class C a multiplication factor of 2 , the damage class B a multiplication factor of 1 and the damage class A a multiplication factor of 0 (zero). Of course, in other embodiments, the assignment of other multiplication factors or otherwise weighting of the damage contributions is possible.

Zur Ermittlung des Schädigungsbeitrages hinsichtlich eines Messwerts 201 wird dieser entsprechend der gemessenen Temperatur T einer der Schädigungsklassen A, B, C, D oder E zugeordnet. Jeder dieser Schädigungsklasse zugeordnete Messwert erhöht den zugehörigen Zähler n um eins (vergleiche Schritt 212). Am Beispiel der Schädigungsklasse D: sieben Messwerte 201 werden dieser Schädigungsklasse zugeordnet (vergleiche Schritt 214); der in Schritt 216 zugeordnete Multiplikationsfaktor beträgt 5; somit weist der Beitrag der Schädigungsklasse der zu einem Gesamtschädigungsbeitrag 218 in diesem Ausführungsbeispiel eine Höhe von 35 ,Punkten‘ auf.For determining the damage contribution with regard to a measured value 201 this will be according to the measured temperature T one of the injury classes A . B . C . D or e assigned. Each measured value assigned to this damage class increases the associated counter n by one (compare step 212 ). The example of the damage class D : seven readings 201 are assigned to this damage class (see step 214 ); the one in step 216 assigned multiplication factor 5 ; Thus, the contribution of the injury class to the overall damage contribution 218 in this embodiment, a height of 35 On points.

Zur Ermittlung des Gesamtschädigungsbeitrags 218 werden die Produkte aus ,Anzahl Zuordnung Messwert‘ n und ,Multiplikationsfaktor‘ addiert (vergleiche Schritt 216). In einer Referenztabelle 220 des Katschädigungsmodells 210 ist hinterlegt, welchem modellierten Betriebszustand 202 der ermittelte Gesamtschädigungsbeitrag 218 entspricht.To determine the total contribution to injury 218 the products are added up, number assignment measured value 'n and' multiplication factor '(see step 216 ). In a reference table 220 of the cat damage model 210 is stored, which modeled operating state 202 the calculated total damage contribution 218 equivalent.

Bezüglich des Ausführungsbeispiels kann ein bestimmter Wert für den Gesamtschädigungsbeitrag 218 beispielsweise mit einer damit zu erwartenden Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des Katalysators 2 verknüpft sein. Der modellierte Betriebszustand 202 hinsichtlich der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC kann beispielsweise genauso angegeben werden wie der oben beschriebene beobachtungsbasierte Betriebszustand 102 hinsichtlich der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC.With regard to the embodiment, a certain value for the total damage contribution 218 for example, with an expected oxygen storage capacity OSC of the catalyst 2 be linked. The modeled operating state 202 in terms of oxygen storage ability OSC for example, can be given as well as the observation-based operating state described above 102 in terms of oxygen storage ability OSC ,

Durch einen Abgleich mit der Referenztabelle 220 kann aus dem ermittelten Gesamtschädigungsbeitrag 218 bzw. aus dem ermittelten Betriebszustand 202 auch eine zu erwartende Restlebensdauer 206 bzw. ein zu erwartender Austauschzeitpunkt 204 vorhergesagt werden.By matching with the reference table 220 can be calculated from the calculated total damage contribution 218 or from the determined operating state 202 also an expected remaining life 206 or an expected replacement time 204 be predicted.

4 zeigt eine Prinzipskizze einer Zuordnung eines kombiniert ermittelten Betriebszustandes 302 des Katalysators aus 1 anhand einer kombinierten Durchführung der Zuordnung 100 gemäß 2 und der Zuordnung 200 gemäß 3. 4 shows a schematic diagram of an assignment of a combined determined operating state 302 of the catalyst 1 based on a combined implementation of the assignment 100 according to 2 and the assignment 200 according to 3 ,

Dazu werden die zuvor ermittelten Ergebnisse des beispielhaften Verfahrens 100 gemäß 2 (beobachtungsbasierter Betriebszustand 102 und beobachtungsbasiert ermittelter Austauschzeitpunkt 104) einerseits und des beispielhaften Verfahrens 200 gemäß 3 (modellierter Betriebszustand 202 und modellbasiert ermittelter Austauschzeitpunkt 204) andererseits mit einer bestimmten Gewichtung und/oder Priorisierung (vergleiche Schritt 301) zusammengeführt, um in einem kombinierten, beispielhaften Verfahren 300 einen kombinierten Betriebszustand 302 und einen kombiniert ermittelten Austauschzeitpunkt 304 zu bestimmen.These are the previously determined results of the exemplary method 100 according to 2 (observation-based operating state 102 and observation based determined exchange time 104 ) On the one hand and the exemplary method 200 according to 3 (modeled operating state 202 and model based determined exchange time 204 ) on the other hand with a certain weighting and / or prioritization (see step 301 ) merged to form a combined, exemplary process 300 a combined operating state 302 and a combined exchange time determined 304 to determine.

Der kombinierte Betriebszustand 302 hat den Vorteil, dass sowohl die zeitliche Entwicklung aus dem realen ,Bauteilleben‘ des Katalysators 2 als auch die Modellierung 102 aus vielfältigen vorherigen Erfahrungen beim Bauteilhersteller in die Ermittlung des Betriebszustands 302 und des Austauschzeitpunkts 304 einfließen.The combined operating condition 302 has the advantage that both the development over time from the real 'component life' of the catalyst 2 as well as the modeling 102 from various previous experiences with the component manufacturer in the determination of the operating state 302 and the replacement time 304 incorporated.

Wenn zudem eine geeignete Gewichtung und/oder Priorisierung (vergleiche Schritt 301) der Ergebnisse der beiden Verfahren 100 und 200 erfolgt, kann dies eine genauere Ermittlung des Betriebszustands 302 hinsichtlich der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC und des zu erwartenden Austauschzeitpunktes 304 wegen zu geringer Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_min ermöglichen.In addition, if appropriate weighting and / or prioritization (see step 301 ) of the results of the two methods 100 and 200 This can be a more accurate determination of the operating state 302 in terms of oxygen storage ability OSC and the expected replacement time 304 because of too low oxygen storage capacity OSC _min enable.

Geeignete Gewichtungs- und/oder Priorisierungskriterien (Schritt 301) können beispielsweise auftretende Extremwerte bei der sensorbasierten Ermittlung der Temperatur und/oder der Sauerstoffspeicherfähigkeit oder andere Auffälligkeiten bei der Überwachung der abgasrelevanten Bauteile durch das OBD-System sein.Suitable weighting and / or prioritization criteria (step 301 ) may be, for example, extreme values occurring in the sensor-based determination of the temperature and / or the oxygen storage capacity or other abnormalities in the monitoring of the exhaust gas-relevant components by the OBD system.

Aufbauend auf dem kombinierten Betriebszustand 302 kann dieser nach Ermittlung in der Steuereinheit 8 mit einem Tabellenwerk 320 verglichen werden. Dem Tabellenwerk 320 kann dann eine geeignete Anpassung bestimmter Betriebsparameter, wie beispielsweise eines Lambdawertes des Luft-/Kraftstoff-Gemisches, entnommen werden. Falls erforderlich kann ein fetterer Lambdawert λ (also ein Delta Lambda, siehe 4) für das einzuspritzende Luft-/Kraftstoff-Gemisch eingestellt werden, sodass die Betriebstemperatur T im Katalyseraum 4 sinkt und eine höhere Restlebensdauer erreicht werden kann. Damit kann der Betriebszustand 302 im Sinne einer Lebenszeitverlängerung beeinflusst werden.Based on the combined operating condition 302 this can after detection in the control unit 8th with a worksheet 320 be compared. The tables 320 can then be a suitable adaptation of certain operating parameters, such as a lambda value of the air / fuel mixture, are removed. If necessary, a fatter lambda value λ (ie a delta lambda, see 4 ) for the air / fuel mixture to be injected, so that the operating temperature T in the catalysis room 4 decreases and a higher residual life can be achieved. This allows the operating state 302 be influenced in the sense of a lifetime extension.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 :

1

internal combustion engine

2

catalyst

4

catalysis room

5

exhaust pipe

6

motor control

7

data lines

8th

Control unit of the OBD system

10

OBD system

12

Pre-cat lambda probe

14

Post-cat lambda probe

16

temperature sensor
2 :

20

from measured values determined operating parameters (eg OSC )

100

observation-based method

101

determined values of an operating parameter

102

observed operating condition

104

observation based determined exchange time

106

Observation-based determined residual life

108

expectation line

OSC

Oxygen storage capacity

t

Time
3 :

22

measured / modeled operating parameters (eg temperature)

200

model-based method

201

measured characteristics of an operating parameter (eg temperature)

202

modeled operating condition

204

Model-based determined exchange time

206

Model-based residual life

210

Kat-damage model

212

Assignment of the damage contributions

214

Assignment of damage classes

216

points allocation

218

Total damage Post

220

reference table

T

temperature

t

Time

A, B, C, D, E

damage classes

T A , T B , T C , T D , T E

Temperature intervals of the damage classes
4 :

300

combined process

301

Weighting and / or prioritization

302

Combines determined operating condition

304

combines determined exchange time

306

Combined residual life

320

table factory

λ

lambda value

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10331331 B4 [0006]
WO 2009/027505 A1 [0007]

Claims

Catalyst (2) for converting unwanted constituents of the exhaust gases of an internal combustion engine (1) in a motor vehicle, comprising an on-board diagnostic system (10) for monitoring at least one operating parameter (20, 22) of the catalytic converter, comprising - a sensor arrangement having at least a sensor unit (12, 14, 16) for periodically acquiring values of an operating parameter of the catalytic converter, and - a control unit (8) for deriving iO / niO statements with regard to at least one operating state (102, 202, 302) of the catalytic converter as a function of detected Sensor values (101, 201) of the sensor arrangement, characterized in that the control unit (8) is set up, - the detected measured values (201), in each case as a function of an expression (T _A , T _B , T _C , T _D , T _E ) of the measured value to be assigned to different damage classes (A, B, C, D, E) of a cat damage model (210), (212) - a damage contribution for each assigned measured value in A (214) - to determine a modeled operating state (202) as a function of the determined damage contributions (214).

Catalyst according to Claim 2 in that the control unit (8) is additionally set up to determine a total damage state (218) from the determined damage contributions and to determine the modeled operating state (202) on the basis of the total damage state (218).

Catalyst according to one of the preceding claims, wherein the control unit (8) is additionally set up to predict a remaining service life (206) and / or a replacement time (204) of the catalytic converter as a function of the modeled operating state (202).

Catalyst according to one of the preceding claims, wherein the control unit (8) is additionally adapted to adapt at least one operating parameter (λ) such that the particular operating condition or another operating condition of the catalyst improves and / or the remaining service life is extended and / or the replacement time is delayed.

Catalyst according to one of the preceding claims, wherein the control unit (8) is set up to take into account additionally stored and / or sensed sensor values (101, 201) of the sensor arrangement when adapting the operating parameter.

Catalyst according to one of the preceding claims, wherein the sensor arrangement of the ODB system comprises a temperature sensor arrangement for determining an operating temperature (T) of the catalytic converter (2) with at least one temperature sensor (16) arranged in a catalytic converter compartment (2) of the catalytic converter (4) / or has a temperature operating model.

Catalyst according to one of the preceding claims, wherein the cat damage model has a maximum damage class (E) for sensor values exceeding a maximum tolerance temperature of the catalyst and / or a non-damage class (A) for sensor values below a potential for the catalyst harmful temperature.

Catalyst according to one of the preceding claims, wherein the control unit (8) is set up, to store the measured values (101) during at least part of an operating period of the catalytic converter, to determine a temporal evolution of the operating parameter (20), to determine an observed operating state (102) of the catalytic converter as a function of the stored measured values and / or the temporal development of the operating parameter.

Method for operating a catalytic converter (2) for an internal combustion engine (1), the catalytic converter having an OBD system (10) and in particular being designed according to one of the preceding claims, comprising the steps: regularly recording one or more current measured values (101, 201) for determining an expression of an operating parameter (20, 22) by means of a sensor arrangement (12, 14, 16) of the OBD system, Assignment of the recorded measured values (201) to different damage classes (A, B, C, D, E) of a cat damage model (210), in each case depending on a characteristic of the measured value, Determining a damage contribution for each assigned measured value as a function of the assignment to a damage class, - Determining a modeled operating state (202) as a function of the determined damage contributions.

Method according to Claim 9 comprising the step of: - predicting a remaining life (206) and / or a replacement time (204) of the catalyst in response to the determined modeled operating condition (202).

Method according to one of Claims 9 to 10 comprising the step: - Adjusting at least one operating parameter such that the specific operating state or another operating state of the catalyst improves and / or the remaining service life is extended and / or the replacement time is delayed.

Method according to one of Claims 9 to 11 in which a temperature (T) of the catalytic converter is detected as an operating parameter (22) and assigned to the cat damage model (210), and / or a proportion of fuel and / or a proportion of oxygen in a mixture injected into the internal combustion engine are adapted as operating parameters becomes.

Method according to one of Claims 9 to 12 , where the damage contribution is assigned in the form of a score (218) which depends on a time component and / or the damage class.

Method according to one of Claims 9 to 13 additionally comprising the steps: - storing the acquired measured values during at least part of an operating period of the catalytic converter, - determining a temporal development of the operating parameter, - determining an observed operating state of the catalytic converter as a function of the stored measured values and / or the temporal development of the operating parameter.

Internal combustion engine (1) for a motor vehicle, comprising at least one catalytic converter (2) according to one of the Claims 1 to 9 , and an OBD system connected to the OBD system (10) of the catalytic converter, in particular a higher-level OBD system, wherein the internal combustion engine is set up, with a method according to one of the Claims 10 to 15 to be operated.