DE102019212899A1 - Verfahren zum Erkennen einer Deaktivierung eines Abgaskatalysators - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Deaktivierung eines Abgaskatalysators. Hierzu wird eine Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators mit Fettgaskomponenten modelliert (60) und die Deaktivierung wird aus einem Anteil der belegten Speicherplätze an einer Gesamtzahl der Speicherplätze erkannt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Deaktivierung eines Abgaskatalysators. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
  • Stand der Technik
  • Bei einer unvollständigen Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs in einem Ottomotor werden neben Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser eine Vielzahl von Verbrennungsprodukten ausgestoßen, von denen Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide gesetzlich limitiert sind. Da diese limitierten Verbrennungsprodukte insbesondere bei einem fetten Luftkraftstoffgemisch vermehrt auftreten, werden sie auch als Fettgaskomponenten bezeichnet. Zur Einhaltung der geltenden Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge wird ein Drei-Wege-Katalysator verwendet, um diese Fettgaskomponenten in unschädliche Verbrennungsprodukte zu konvertieren.
  • Eine gleichzeitig hohe Konvertierungsrate für Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide wird bei Drei-Wege-Katalysatoren nur in einem engen Lambda-Bereich um einen stöchiometrischen Betriebspunkt (Lambda = 1) dem sogenannten Katalysatorfenster erreicht. In diesem Katalysatorfenster kann der Katalysator sowohl Sauerstoff speichern und dadurch Stickoxide reduzieren als auch gespeicherten Sauerstoff abgeben und damit Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid oxidieren.
  • Die Anzahl der für die Speicherung von Sauerstoff zur Verfügung stehenden Speicherplätze des Katalysators kann dadurch verringert sein, dass die Speicherplätze durch Fettgaskomponenten, insbesondere durch Kohlenmonoxid, belegt sind. Die zunehmende Belegung von Speicherplätzen durch Fettgaskomponenten führt zu einer immer kleiner werdenden Sauerstoffspeicherfähigkeit und damit zu einer immer schlechter werdenden Konvertierungsleistung des Katalysators und zu erhöhten Schadstoffemissionen. Dieser Effekt wird als Katalysatordeaktivierung bezeichnet. Durch die Katalysatordeaktivierung ändert sich in der Regel die Abgaszusammensetzung stromabwärts des Katalysators. Wegen unterschiedlicher Querempfindlichkeiten der Lambdasonde auf einzelne Abgaskomponenten führt dies zu einem verfälschen Lambdasignal der Lambdasonde stromabwärts des Katalysators. Eine Führungsregelung auf Basis dieses verfälschten Signals kann zu weiter erhöhten Emissionen führen.
  • Um einer Katalysatordeaktivierung vorzubeugen, schlägt die DE 10 2006 061 684 A1 vor, den Sauerstoffgehalt des in den Katalysator eingebrachten Abgases so zu modulieren, dass der Katalysator abwechselnd mit leicht fettem Lambda (A,< 1) und leicht mageren Lambda (λ> 1) betrieben wird. Erhöhte Emissionen treten dabei nicht auf, da die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators bei diesem Verfahren nicht vollständig ausgenützt wird. Eine Vermeidung der Katalysatordeaktivierung ist dadurch jedoch nicht unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet.
  • Die DE 10 2016 121 155 B3 schlägt deshalb vor, die Periodendauer und Amplitude der Modulation derart zu erhöhen, dass eine Reaktion des Signals einer Lambdasonde stromabwärts des Katalysators auf die Modulation sichtbar wird. Anhand einer kleiner werdenden Phasenverschiebung oder Verzugszeit kann dann eine Katalysatordeaktivierung erkannt werden. Allerdings kann die Reaktion des Signals der Lambdasonde im Fahrbetrieb durch andere nur schwer davon unterscheidbare Effekte überlagert sein, die eine zuverlässige Beurteilung der Phasenverschiebung beziehungsweise der Verzugszeit erschweren oder sogar unmöglich machen. Zudem führt dieses Verfahren zu erhöhten Emissionen, da die Modulationsamplitude und/oder die Periodendauer zumindest zeitweise so stark vergrößert werden müssen, dass stromabwärts des Katalysators ein von 1 abweichendes Abgaslambda auftritt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • In dem Verfahren zum Erkennen einer Deaktivierung eines Abgaskatalysators, insbesondere eines Drei-Wege-Katalysators, wird eine Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators mit Fettgaskomponenten modelliert. Die Deaktivierung wird dann aus einem Anteil der belegten Speicherplätze an einer Gesamtzahl der Speicherplätze erkannt. Ein Vorteil dieser modellbasierten Erkennung einer Katalysatordeaktivierung liegt darin, dass es sich um ein rein passives Verfahren handelt, bei dem keine aktive Verstellung des Eingangslambdas des Abgaskatalysators stattfindet. Deshalb ist eine Erhöhung von Schadstoffemissionen durch die Durchführung dieses Verfahrens ausgeschlossen. Da das Signal der Lambdasonde stromabwärts des Abgaskatalysators für die Modellierung nicht benötigt wird, spielen Effekte, die das Sondensignal verfälschen beziehungsweise beeinflussen würden wie beispielsweise Querempfindlichkeiten, Temperaturabhängigkeit, dynamische Eingriffe der Lambda-Regelung oder der Führungsregelung, keine Rolle. Das Verfahren ist deshalb nicht auf ideale Betriebsbedingungen wie beispielsweise ein Betrieb bei stationärer Motordrehzahl und Last angewiesen.
  • Vorzugsweise wird die Deaktivierung erkannt, wenn der Anteil einen vorgebbaren Anteilschwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Deaktivierung vorzugsweise auch dann erkannt werden, wenn ein, insbesondere tiefpassgefilterter, Gradient des Anteils zumindest für einen vorgebbaren Zeitraum einen vorgebbaren Gradientenschwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann die Deaktivierung sowohl aufgrund einer starken Belegung der Speicherplätze als auch aufgrund eines schnellen Ansteigens der Belegung erkannt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass beim Modellieren eine Adsorption von gasförmigen Fettgaskomponenten wie insbesondere Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid an Speicherplätzen oder eine Oxidation der adsorbierten Fettgaskomponenten berücksichtigt werden. Hierdurch gehen sowohl die Belegung der Speicherplätze als auch eine erneute Freigabe durch die Fettgaskomponenten in das Modell ein. Eine vereinfachte Ausführungsform des Modells kann dabei vorsehen, dass lediglich Kohlenmonoxid als häufigste Fettgaskomponente in dem Modell Berücksichtigung findet.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass beim Modellieren eine Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators mit Sauerstoff berücksichtigt wird. Dies beruht darauf, dass die Gesamtzahl der freien Speicherplätze der Anzahl der verfügbaren Speicherplätze entspricht, die durch die Anzahl von mit Sauerstoff belegten und die Anzahl von mit Fettgaskomponenten belegten Speicherplätze verringert ist.
  • Um die Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators mit Sauerstoff zu ermitteln, ist es bevorzugt, dass eine Adsorption von gasförmigen Sauerstoff an den Speicherplätzen, eine Oxidation von gasförmigen Fettgaskomponenten mit adsorbiertem Sauerstoff, eine Oxidation von gasförmigem Wasserstoff mit adsorbiertem Sauerstoff sowie eine Zerlegung von gasförmigem Wasser und eine Adsorption des dabei frei werdenden Sauerstoffs berücksichtigt werden. Diese chemischen Reaktionen bestimmen die Belegung und Freigabe der Speicherplätze mit Sauerstoff.
  • Um alle erforderlichen Eingangsgrößen für die Modellierung zu erhalten, ist es bevorzugt, dass mittels eines Eingangsemissionsmodells des Abgaskatalysators Massenanteile von Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und Fettgaskomponenten des Abgases stromaufwärts des Abgaskatalysators ermittelt werden. Dieses Eingangsemissionsmodell ermittelt die Massenanteile insbesondere aus einem Signal einer Lambdasonde stromaufwärts des Abgaskatalysators. Beispielsweise kann das Eingangsemissionsmodell aus Kennlinien für die Massenanteile in Abhängigkeit vom Abgaslambda stromaufwärts des Abgaskatalysators bestehen.
  • Um Füll- und Entleervorgänge im Abgaskatalysator realistisch abbilden zu können, ist es bevorzugt, dass beim Modellieren der Abgaskatalysator in mehrere axial aufeinander folgende Zonen unterteilt wird. In jeder dieser Zonen können dann mithilfe der im Abgaskatalysator ablaufenden chemischen Reaktion die Massenanteile der einzelnen Abgasbestandteile und die resultierenden Anteile der durch Fettgaskomponenten belegten Speicherplätze berechnet werden. Die Anteile der durch Fettgaskomponenten belegten Speicherplätze einzelner oder aller Zonen können dann zu einem Gesamtfüllstand von Fettgaskomponenten zusammengefasst werden, der den Zustand des Abgaskatalysators widerspiegelt.
  • Wenn eine Katalysatordeaktivierung erkannt wurde, können Maßnahmen zur Reaktivierung des Katalysators eingeleitet werden. Hierzu kann der Katalysator beispielsweise mit Abgas mit einem mageren Eingangslambda gespült werden. Das magere Eingangslambda hat einen Überschuss von gasförmigem Sauerstoff im Katalysator zur Folge, mit dem die eingespeicherten Fettgaskomponenten oxidiert werden können. Dadurch werden die von den Fettgaskomponenten belegten Speicherplätze wieder freigegeben.
  • Um die Maßnahme zur Reaktivierung des Katalysators gezielt beenden zu können, bevor es zu erhöhten Stickoxidemissionen kommt, ist es bevorzugt, dass die Belegung der Speicherplätze des Abgaskatalysators mit Fettgaskomponenten auch während der Reaktivierung modelliert und beobachtet wird. Die Maßnahme zur Reaktivierung wird dann vorzugsweise beendet, wenn der Anteil einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Maßnahme zur Reaktivierung sofort beendet wird, wenn eine Lambdasonde stromabwärts des Abgaskatalysators schon vorher einen Durchbruch von magerem Abgas anzeigt.
  • Die Eingangsgrößen des Modells der Speicherplatzbelegung und des Eingangsemissionsmodells sind mit Unsicherheiten behaftet. Dies gilt insbesondere für das Signal einer Lambdasonde stromaufwärts des Abgaskatalysators. Daher ist es bevorzugt, eine Adaption der Modelle vorzunehmen. Als Basis dieser Adaption kann das Signal einer Lambdasonde stromabwärts des Abgaskatalysators verwendet werden.
  • Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um mittels des Verfahrens eine Deaktivierung eines Abgaskatalysators zu erkennen.
  • Figurenliste
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • 1 zeigt schematisch einen Abgaskatalysator, dessen Deaktivierung mittels eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens erkannt werden kann.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Ein Verbrennungsmotor 10, der als Ottomotor ausgeführt ist, ist in 1 dargestellt. Dieser emittiert ein Abgas in seinen Abgasstrang 11. Im Abgasstrang 11 ist ein Abgaskatalysator 20 in Form eines Drei-Wege-Katalysators angeordnet. Dieser wird in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in zwei Zonen 21, 22 unterteilt, die entlang der Längsachse des Abgaskatalysators 20 in Richtung des Abgasstromes 23 aufeinander folgen. Ein elektronisches Steuergerät 30 steuert den Verbrennungsmotor 10. Es empfängt Sensorsignale einer ersten Lambdasonde 31, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 20 in dem Abgasstrang 11 angeordnet ist und einer zweiten Lambdasonde 32, die stromabwärts des Abgaskatalysators 20 angeordnet ist.
  • Nach einem Start 40 eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Prüfung 41, ob ein Anteil der Speicherplätze des Abgaskatalysators 20, der mit Fettgaskomponenten belegt ist, einen Anteilschwellenwert überschreitet. Dieser Anteilschwellenwert beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 20 %. Weiterhin erfolgt eine Prüfung 42, ob ein tiefpassgefilterter Gradient des Anteils zumindest für einen vorgebbaren Zeitraum dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Sekunden beträgt, einen Gradientenschwellenwert überschreitet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel 2 %/s beträgt. Ergibt eine der beiden Prüfungen 41, 42, dass eine dieser Bedingungen erfüllt ist, so erfolgt ein Erkennen 43 einer Deaktivierung des Abgaskatalysators 20 und eine Maßnahme zu seiner Reaktivierung wird eingeleitet. Hierzu steuert das elektronische Steuergerät 30 den Verbrennungsmotor 10 so an, dass dieser ein mageres Abgas produziert. Während dieser Reaktivierungsmaßnahme laufen kontinuierlich zwei weitere Prüfungen 44, 45 ab. In der dritten Prüfung 44 wird geprüft, ob die Belegung der Speicherplätze des Abgaskatalysators 20 mit Fettgaskomponenten einen Schwellenwert unterschreitet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel 5 % beträgt. In der vierten Prüfung 45 wird geprüft, ob die zweite Lambdasonde 32 ein mageres Abgas mit einem Lambdawert von mehr als 1 anzeigt. Ist zumindest eine dieser beiden Bedingungen erfüllt, so erfolgt ein Beenden 46 der Reaktivierungsmaßnahme und der Verbrennungsmotor 10 wird wieder gemäß seiner herkömmlichen Betriebsstrategie angesteuert. Im Folgenden wird der Abgaskatalysator 20 erneut mittels der ersten beiden Prüfungen 41, 42 auf eine Deaktivierung überwacht.
  • Um die Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators 20 mit Fettgaskomponenten zu ermitteln wird zunächst ein Eingangsemissionsmodell 50 des Abgaskatalysators 20 erstellt. Aus dem Signal der ersten Lambdasonde 31 werden mittels Kennlinien die Massenanteile wO 2 von Sauerstoff, wH 2 von Wasserstoff, wH 2O von Wasser sowie der Massenanteil der Fettgaskomponenten ermittelt. Im Folgenden wird die Modellierung in vereinfachter Form nur anhand der Fettgaskomponente Kohlenmonoxid beschrieben, sodass nur dessen Massenanteil wCO aus dem Eingangsemissionsmodell verwendet wird. Unter Verwendung dieser Massenanteile erfolgt nun das Modellieren 60 der Belegung der Speicherplätze des Abgaskatalysators 20 mit Fettgaskomponenten. Hierbei werden sechs chemische Reaktionen berücksichtigt. Die Adsorption von gasförmigem Sauerstoff O2 an freien Speicherplätzen * erfolgt dabei gemäß Formel 1: O 2 + 2 [ ] r O 2 ads 2 [ O ]
    Figure DE102019212899A1_0001
    Adsorbierte Komponenten werden in Formel 1 und allen folgenden Formeln in eckigen Klammern dargestellt. Die Reaktionsrate r O 2 ads
    Figure DE102019212899A1_0002
    der Reaktion gemäß Formel 1 kann gemäß Formel 2 berechnet werden: r O 2 ads = k 1 w O 2 Θ [ ] 2
    Figure DE102019212899A1_0003
    Hierbei bezeichnet k1 den Stoßfaktor (Geschwindigkeitskonstante) der Reaktion. Dieser kann genauso wie alle in den folgenden Formeln genannten Stoßfaktoren durch einen Arrhenius-Ansatz dargestellt werden. Θ[∗] bezeichnet den Anteil von freien Speicherplätzen. In allen folgenden Formeln werden Anteile der Speicherplätze als Θx bezeichnet, wobei x für freie Speicherplätze ([*]); mit Sauerstoff belegte Speicherplätze ([O]) oder mit Kohlenmonoxid belegte Speicherplätze ([CO]) stehen kann.
  • Die Oxidation von gasförmigem Kohlenmonoxid CO mit gespeichertem Sauerstoff erfolgt gemäß Formel 3, wobei ihre Reaktionsrate rCO sich in Abhängigkeit vom Stoßfaktor k2 der Reaktion aus Formel 4 ergibt: CO + [ O ] r CO [ ] + CO 2
    Figure DE102019212899A1_0004
    r CO = k 2 w CO Θ [ O ]
    Figure DE102019212899A1_0005
    Die Oxidation von gasförmigem Wasserstoff H2 mit gespeichertem Sauerstoff erfolgt gemäß Formel 5, wobei sich die Reaktionsrate rH 2 dieser Reaktion in Abhängigkeit von deren Stoßfaktor k3 aus Formel 6 ergibt: H 2 + [ O ] r H 2 [ ] + H 2 O
    Figure DE102019212899A1_0006
    r H 2 = k 3 w H 2 Θ [ O ]
    Figure DE102019212899A1_0007
  • Die Zerlegung von gasförmigem Wasser und die Adsorption des dabei frei werdenden Sauerstoffs erfolgt gemäß Formel 7, wobei sich die Reaktionsrate r H 2 O ads
    Figure DE102019212899A1_0008
    dieser Reaktion unter Berücksichtigung ihres Stoßfaktors k4 aus Formel 8 ergibt: H 2 O + [ ] r H 2 O ads [ O ] + H 2
    Figure DE102019212899A1_0009
    r H 2 O ads = k 4 w H 2 O Θ [ ] 2
    Figure DE102019212899A1_0010
    Die Adsorption von gasförmigem Kohlenmonoxid erfolgt gemäß Formel 9, wobei sich die Reaktionsrate r CO ads
    Figure DE102019212899A1_0011
    dieser Reaktion mit dem Stoßfaktor k5 aus Formel 10 ergibt: CO + η [ ] r CO ads [ CO ]
    Figure DE102019212899A1_0012
    r CO ads = k 5 w CO Θ [ ]
    Figure DE102019212899A1_0013
    Die Oxidation von adsorbiertem Kohlenmonoxid mit gasförmigem Sauerstoff erfolgt gemäß Formel 11 mit einer Reaktionsrate r CO oxi ,
    Figure DE102019212899A1_0014
    die unter Berücksichtigung des Stoßfaktors k6 berechnet werden kann: [ CO ] + 1 2 O 2 r CO oxi CO 2 + η [ ]
    Figure DE102019212899A1_0015
    r CO oxi = k 6 w O 2 Θ [ CO ]
    Figure DE102019212899A1_0016
    Da Kohlenmonoxid und andere Fettgaskomponenten mehrere Speicherplätze gleichzeitig belegen können, wird die Anzahl der belegten Speicherplätze in den Formeln 9 und 11 mit η bezeichnet.
  • Aus den Formeln 1 bis 12 ergeben sich die beiden gekoppelten Differentialgleichungen gemäß den Formeln 13 und 14: Θ [ O ] t = 2 r O 2 ads r CO r H 2 + r H 2 O ads
    Figure DE102019212899A1_0017
    Θ [ CO ] t = η ( r C O a d s r C O o x i )
    Figure DE102019212899A1_0018
  • Wenn die Massenanteile wx der Abgaskomponenten aus dem Eingangsemissionsmodell 50 bekannt sind, können diese beiden Differentialgleichungen im Modell 60 gelöst werden und aus dem Zusammenhang, dass die Anzahl der freien Speicherplätze der Anzahl der verfügbaren Speicherplätze entspricht, die um die Anzahl der durch Sauerstoff und durch Kohlenmonoxid belegten Speicherplätze verringert ist, kann die Anzahl der mit Kohlenmonoxid als Fettgaskomponente belegten Speicherplätze modelliert werden. Dies erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel so, dass zunächst in einem ersten Berechnungsschritt 61 die Berechnungen für die erste Zone 21 durchgeführt werden, dann in einem zweiten Berechnungsschritt 62 die Berechnung für die zweite Zone 22 durchgeführt werden und anschließend ein Zusammenfassen 63 der Ergebnisse beider Berechnungsschritte 61, 62 erfolgt, um so den Gesamtanteil der von Fettgaskomponenten belegten Speicherplätze des Abgaskatalysators 20 zu erhalten.
  • Eine Adaption des Eingangsemissionsmodells 50 zur Behebung von Unsicherheiten erfolgt, indem weiterhin das Sensorsignal der zweiten Lambdasonde 32 im Eingangsemissionsmodell 59 berücksichtigt wird. Auch das Modell 60 der Belegung der Speicherplätze kann adaptiert werden, indem das Signal der Lambdasonde 32 in dem Modell 60 berücksichtigt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006061684 A1 [0005]
    • DE 102016121155 B3 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erkennen (43) einer Deaktivierung eines Abgaskatalysators (20), worin eine Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators (20) mit Fettgaskomponenten modelliert wird (60) und die Deaktivierung aus einem Anteil der belegten Speicherplätze an einer Gesamtzahl der Speicherplätze erkannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierung erkannt wird, wenn der Anteil einen Anteilsschwellenwert überschreitet (41) und/oder ein Gradient des Anteils zumindest für einen vorgebbaren Zeitraum einen Gradientenschwellenwert überschreitet (42).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Modellieren (60) eine Adsorption von gasförmigen Fettgaskomponenten an Speicherplätzen und eine Oxidation von adsorbierten Fettgaskomponenten berücksichtigt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Modellieren (60) eine Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators mit Sauerstoff berücksichtigt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Belegung von Speicherplätzen des Abgaskatalysators mit Sauerstoff eine Adsorption von gasförmigem Sauerstoff an den Speicherplätzen, eine Oxidation von gasförmigen Fettgaskomponenten mit adsorbiertem Sauerstoff, eine Oxidation von gasförmigem Wasserstoff mit adsorbiertem Sauerstoff sowie eine Zerlegung von gasförmigem Wasser und eine Adsorption des dabei freiwerdenden Sauerstoffs berücksichtigt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Eingangsemissionsmodells (50) des Abgaskatalysators (20) Massenanteile von Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und Fettgaskomponenten des Abgases stromaufwärts des Abgaskatalysators ermittelt werden (50).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Modellieren (60) der Abgaskatalysator (20) in mehrere axial aufeinanderfolgende Zonen (21, 22) unterteilt wird.
  8. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
  10. Elektronisches Steuergerät (30), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eine Deaktivierung eines Abgaskatalysators (20) zu erkennen.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113670389A (zh) * 2021-09-28 2021-11-19 潍柴动力股份有限公司 三元催化器老化测试方法、装置、设备、存储介质及程序

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6490859B2 (en) * 2000-02-24 2002-12-10 Nissan Motor Co., Ltd. Engine exhaust purification device
DE102004029087A1 (de) * 2003-06-18 2005-01-20 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Abgasemissions-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102006061684A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung eines Sauerstoff-Füllstands einer Abgasreinigungsanlage
DE102014013690A1 (de) * 2014-09-17 2015-03-19 Daimler Ag Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasstrang einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angeordneten Katalysators
DE102016121155B3 (de) * 2016-11-07 2017-07-13 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7007458B2 (en) * 2003-02-27 2006-03-07 Ford Global Technologies, Llc Vehicle having an emission control device diagnostic computer
US20050072138A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-07 White Vincent A. Method and apparatus for improved catalytic converter performance
JP2008175181A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の触媒劣化検出装置
JP5029718B2 (ja) * 2010-03-18 2012-09-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5062307B2 (ja) * 2010-08-06 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化検出装置
DE102012025002A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Diagnose eines Abgaskatalysators, Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
US10677196B2 (en) * 2014-05-05 2020-06-09 Ford Global Technologies, Llc Method for increasing vacuum production for a vehicle
DE102016222418A1 (de) * 2016-11-15 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung einer Füllung eines Speichers eines Katalysators für eine Abgaskomponente
DE102017207407A1 (de) * 2017-05-03 2018-11-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuereinrichtung zur Regelung des Füllstandes eines Katalysators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6490859B2 (en) * 2000-02-24 2002-12-10 Nissan Motor Co., Ltd. Engine exhaust purification device
DE102004029087A1 (de) * 2003-06-18 2005-01-20 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Abgasemissions-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102006061684A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung eines Sauerstoff-Füllstands einer Abgasreinigungsanlage
DE102014013690A1 (de) * 2014-09-17 2015-03-19 Daimler Ag Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasstrang einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angeordneten Katalysators
DE102016121155B3 (de) * 2016-11-07 2017-07-13 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlung

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