DE102021106097A1 - Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur On-Board-Diagnose eines solchen Abgasnachbehandlungssystems - Google Patents

Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur On-Board-Diagnose eines solchen Abgasnachbehandlungssystems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor (10), umfassend eine Abgasanlage (20), die mit einem Auslass (18) des Verbrennungsmotors (10) verbindbar ist, wobei die Abgasanlage (20) einen Oxidationskatalysator (30) und mindestens eine dem Oxidationskatalysator (30) nachgeschaltete Abgasnachbehandlungskomponente (32, 34, 36) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden aufweist. Es ist vorgesehen, dass stromabwärts des Oxidationskatalysators (30) und stromaufwärts der mindestens einen Abgasnachbehandlungskomponente (32, 34, 36) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Multigassensor (46) angeordnet ist, welcher einen NO-Sensor (50) und einen NO2-Sensor (52) aufweist. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst ferner ein Steuergerät (60), welches eingerichtet ist, eine Alterung des Oxidationskatalysators (30) in Abhängigkeit eines Signals des Multigassensors (46) auf zu ermitteln.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Oxidationskatalysators (30) in der Abgasanlage (20) eines Verbrennungsmotors (10) mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem sowie ein Verfahren zur On-Board-Diagnose eines solchen Abgasnachbehandlungssystems gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
  • Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an die motorischen Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Dabei stellen die Forderungen nach einem weiter sinkenden Verbrauch und die weitere Verschärfung der Abgasnormen hinsichtlich der zulässigen Stickoxid-Emissionen eine Herausforderung für die Motorenentwickler dar. Bei Ottomotoren erfolgt die Abgasreinigung in bekannter Weise über einen Drei-Wege-Katalysator, sowie dem Drei-Wege-Katalysator vor- und nachgeschaltete weitere Katalysatoren. Bei Dieselmotoren finden aktuell Abgasnachbehandlungssysteme Verwendung, welche einen Oxidationskatalysator, einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) sowie einen Partikelfilter zur Abscheidung von Rußpartikeln und gegebenenfalls weitere Katalysatoren aufweisen. Als Reduktionsmittel wird dabei bevorzugt Ammoniak verwendet. Weil der Umgang mit reinem Ammoniak aufwendig ist, wird bei Fahrzeugen üblicherweise eine synthetische, wässrige Harnstofflösung verwendet, die in einer dem SCR-Katalysator vorgeschalteten Mischeinrichtung mit dem heißen Abgasstrom vermischt wird. Durch diese Vermischung wird die wässrige Harnstofflösung erhitzt, wobei die wässrige Harnstofflösung Ammoniak im Abgaskanal freisetzt. Eine handelsübliche, wässrige Harnstofflösung setzt sich im Allgemeinen aus 32,5 % Harnstoff und 67,5 % Wasser zusammen.
  • Um eine effiziente Konvertierung von Stickoxiden durch eine selektive, katalytische Reduktion von Stickoxiden zu ermöglichen, ist es notwendig, dass im Abgasstrom sowohl Stickstoffmonoxid (NO) als auch Stickstoffdioxid (NO2) vorliegen. Die Bildung von Stickstoffdioxid kann jedoch durch eine Alterung des Oxidationskatalysators eingeschränkt sein, wodurch auch die Konvertierungsleistung des nachgeschalteten SCR-Systems abnimmt. Bei einer On-Board-Diagnose des Oxidationskatalysators ist bekannt, die Konzentration an unkonvertierten unverbrannten Kohlenwasserstoffen stromabwärts des Oxidationskatalysators zu messen. Über eine solche Messung kann zwar ein Totalausfall des Oxidationskatalysators detektiert werden, es ist jedoch nicht hinreichend möglich, eine Einschränkung der Konvertierungsleistung durch eine Alterung des Oxidationskatalysators zu bewerten.
  • Aus der DE 10 2013 217 374 A1 ist eine Abnutzungs-Diagnosevorrichtung für einen Oxidationskatalysator bekannt. Die Diagnosevorrichtung umfasst einen Multi-Gas-Sensor, der stromabwärts eines Oxidationskatalysators in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Der Multi-Gas-Sensor enthält eine Multi-Gas-Sensoreinheit, die einstückig eine NO2-Sensoreinheit und eine NOx-Sensoreinheit enthält. Dabei misst die NO2-Sensoreinheit direkt eine NO2-Konzentration im Abgas, nachdem das Abgas den Oxidationskatalysator durchströmt hat. Die NOx-Sensoreinheit misst direkt eine NOx-Konzentration in dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors stromabwärts des Oxidationskatalysators. Die Diagnosevorrichtung umfasst ferner eine NO-Konzentrations-Berechnungseinheit, die derart gestaltet ist, basierend auf der NO2-Konzentration und der NOx-Konzentration eine NO-Konzentration in dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors stromabwärts des Oxidationskatalysators zu berechnen. Die Diagnosevorrichtung umfasst eine Abnutzungs-Beurteilungs-Einheit, die gestaltet ist, einen Grad der Abnutzung des Oxidationskatalysators aus einem Bewertungswert zu beurteilen, der auf der von der NO-Konzentration-Berechnungseinheit berechneten NO-Konzentration beruht.
  • Die DE 10 2015 007 751 A1 offenbart ein Verfahren zur Leistungskontrolle eines Dieseloxidationskatalysators in einem Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen ersten NOx-Sensor stromaufwärts des Dieseloxidationskatalysators und einen SCR-Katalysator stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators. Das Verfahren umfasst gegebenenfalls folgende Schritte:
    • - Entleeren des SCR-Katalysators von Reduktionsmittel;
    • - Feststellen einer ersten NO2-Konzentration der Abgase auf Basis eines festgestellten NOx-Gehalts stromaufwärts des Dieseloxidationskatalysators und einer festgestellten Umwandlungsrate bezüglich der Umwandlung in NO2 durch die Abgasreinigungsanlage stromaufwärts des SCR-Katalysators;
    • - Feststellen einer zweiten NO2-Konzentration der Abgase auf Basis eines mit einem kreuzempfindlichen NH3-Sensor festgestellten NH3-Gehalts und einer Kreuzempfindlichkeitsfunktion bezüglich NO2 für den NH3-Sensor; und
    • - Bewerten der Leistung des Dieseloxidationskatalysators auf Basis des festgestellten ersten NO2-Gehalts und des festgestellten zweiten NO2-Gehalts.
  • Ferner ist aus der DE 10 2014 114 976 A1 ein on-Board-Diagnose-System für ein Abgas eines Verbrennungsmotors bekannt. Das on-Board-Diagnose-System umfasst ein katalysiertes Substrat mit einer katalysierten Region und einer nicht katalysierten Region, einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor. Der erste Sensor ist in der katalysierten Region des katalysierten Substrats angeordnet und der zweite Sensor ist in der nicht katalysierten Region des katalysierten Substrats angeordnet. Zudem offenbart die DE 10 2014 114 976 A1 ein Verfahren für eine on-Board-Diagnose des katalysierten Substrats. Das Verfahren umfasst ein Messen der Temperatur der katalysierten Region an einem ersten Sensor und der Temperatur der nicht katalysierten Region an dem zweiten Sensor, ein Berechnen der Temperaturdifferenz und ein Bestimmen, ob das katalysierte Substrat den Diagnosetest bestanden oder nicht bestanden hat, in dem die Temperaturdifferenz mit der erwarteten Differenz für ein den Test bestehendes Katalysatorsubstrat und ein den Test nicht bestehendes Katalysatorsubstrats verglichen wird.
  • Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass bei einem Einsatz eines Multigassensors eine Querempfindlichkeit zu einem Reduktionsmittel für die selektive, katalytische Reduktion von Stickoxiden besteht.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Abgasnachbehandlungssystem bereitzustellen, welches eine einfache und exakte Diagnose der Funktionsfähigkeit eines Oxidationskatalysators ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor gelöst. Dabei weist die Abgasanlage einen Oxidationskatalysator und mindestens eine dem Oxidationskatalysator nachgeschaltete Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden auf.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass stromabwärts des Oxidationskatalysators und stromaufwärts der mindestens einen Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Multigassensor angeordnet ist, welcher einen NO-Sensor und einen NO2-Sensor aufweist. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst ferner ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, aus einem Signal des Multigassensors auf eine Alterung des Oxidationskatalysators zu schließen. Durch die Verwendung des Multigassensors, welcher einen NO-Sensor und einen NO2-Sensor umfasst, können beide Schadstoffkonzentrationen parallel gemessen werden. Somit kann das Verhältnis von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid ermittelt und in einer Softwarefunktion eines Steuergeräts des Verbrennungsmotors ausgewertet werden. Eine Verschlechterung des Verhältnisses der NO2-Konzentration zur NO-Konzentration kann als Maß für die Alterung des Oxidationskatalysators genutzt werden. Somit können beispielsweise innermotorische und außermotorische Heizmaßnahmen für den Oxidationskatalysator angepasst werden, um trotz Alterung eine hinreichende Konvertierung der Schadstoffe sicherzustellen. Zudem können weitere Parameter wie beispielsweise der Zeitpunkt und die Menge des eindosierten Reduktionsmittels in Abhängigkeit von der Alterung des Oxidationskatalysators angepasst werden, um die Effizienz des Abgasnachbehandlungssystems zu optimieren.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und nicht-triviale Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch genannten Abgasnachbehandlungssystems möglich.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Multigassensor in einem Gehäuse des Oxidationskatalysators stromabwärts eines katalytisch wirksamen Wabenkörpers des Oxidationskatalysators angeordnet ist. Dadurch kann eine Baueinheit realisiert werden, welche vor der Montage der Abgasanlage vormontiert werden kann und somit die Montage der Abgasanlage erleichtert. Zudem kann in dieser Position eine Messung der NO-Konzentration sowie der NO2-Konzentration ohne Störeffekte erfolgen, was die Messgenauigkeit erhöht.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Multigassensor in einem Abgaskanalsegment stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist, wobei der Multigassensor durch ein Abschirmblech von einem Dosierelement zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in die Abgasanlage oder von einem Strahlkegel eines solchen Dosierelements abgeschirmt ist. Da der NO/NO2-Multigassensor eine Querempfindlichkeit auf Ammoniak aufweist, welche das Messergebnis verfälschen kann, kann der Multigassensor durch ein Abschirmblech vor einem Ammoniakeintrag bewahrt werden. Dadurch kann die Messgenauigkeit des Sensors erhöht und Fehler bei der On-Board-Diagnose vermieden werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Abgasnachbehandlungssystems ist vorgesehen, dass der Multigassensor stromaufwärts eines Dosierelements zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in die Abgasanlage angeordnet ist. Durch eine Positionierung des Multigassensors stromaufwärts eines Dosierelements kann eine Verfälschung der Messergebnisse aufgrund von Ammoniak am Multigassensor verhindert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Abgasanlage ein Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des Oxidationskatalysators oder eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Da eine Alterung des Oxidationskatalysators zu einer Verschiebung der NO2-Bildung und zu höheren Abgastemperaturen führt, kann die Ermittlung einer Temperatur des Oxidationskatalysators, welche auch indirekt über eine Ermittlung der Abgastemperatur erfolgen kann, einen weiteren Parameter zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit des Oxidationskatalysators im Rahmen einer On-Board-Diagnose liefern.
  • Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Oxidationskatalysators in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem, welches folgende Schritte umfasst:
    • - Ermitteln einer NO-Konzentration im Abgasstrom des Verbrennungsmotors stromabwärts des Oxidationskatalysators,
    • - Ermitteln einer NO2-Konzentration im Abgasstrom des Verbrennungsmotors stromabwärts des Oxidationskatalysators,
    • - Ermitteln eines Verhältnisses von NO-Konzentration zu NO2-Konzentration,
    • - Ausgabe eines Fehlersignals an die On-Board-Diagnose, wenn das Verhältnis einen definierten Schwellenwert übersteigt.
  • Durch ein solches Verfahren kann die Alterung eines Oxidationskatalysators bewertet werden und bei einer starken Alterung ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden. Dadurch kann vermieden werden, dass es bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit gealtertem Oxidationskatalysator zu einem unzulässigen Anstieg der Emissionen kommt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das ermittelte Verhältnis von NO-Konzentration zu NO2-Konzentration mit einem in einem Speicher des Steuergeräts abgelegten Vergleichswert verglichen wird, wobei dem Oxidationskatalysator aus dem Verhältnis und dem Vergleichswert ein Alterungswert zugeordnet wird. Durch einen Vergleich der beiden Stickoxidkonzentrationen mit einem im Steuergerät abgelegten Vergleichswert kann auf einfache und schnelle Art und Weise auf einen Alterungszustand des Oxidationskatalysators geschlossen werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich eine Temperatur des Oxidationskatalysators in Verhältnis zu der NO2-Konzentration gesetzt wird.
  • Da bei einem gealterten Oxidationskatalysator die NO2-Bildung eingeschränkt ist beziehungsweise in einen Bereich höherer Temperaturen des Oxidationskatalysators verschoben ist, kann ein Verhältnis von der Temperatur des Oxidationskatalysators und der NO2-Konzentration auf die Alterung des Oxidationskatalysators geschlossen werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors ein Zeitintervall ermittelt wird, ab welchem ein Anstieg der NO2-Konzentration im Abgasstrom des Verbrennungsmotors erfolgt, wobei aus dem Zeitintervall auf eine Funktion des Oxidationskatalysators geschlossen wird. Da die Bildung von NO2 das Erreichen einer Light-Off-Temperatur des Oxidationskatalysators voraussetzt, kann das Zeitintervall von einem Kaltstart des Verbrennungsmotors bis zum Anstieg der NO2-Konzentration stromabwärts des Oxidationskatalysators als zusätzliches Maß für die Alterung des Oxidationskatalysators ausgewertet werden.
  • Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, mit einem Speicher und einer Recheneinheit, wobei in dem Speicher ein maschinenlesbarer Programmcode abgelegt ist, welcher bei Ausführung durch die Recheneinheit ein solches Verfahren ausführt.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei in den unterschiedlichen Figuren mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:
    • 1 einen Verbrennungsmotor, welcher mit seinem Auslass mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem verbunden ist;
    • 2 ein Abgaskanalsegment eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems mit einem Oxidationskatalysator und einem Multigassensor;
    • 3 ein Abgaskanalsegment eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems mit einem Dosierelement und einem Multigassensor, wobei der Multigassensor durch ein Abschirmblech vor dem Reduktionsmittel geschützt ist;
    • 4 einen Vergleich zwischen der Konvertierungsleistung eines neuen Oxidationskatalysators und eines gealterten Oxidationskatalysators; und
    • 5 ein Diagramm zur Veränderung der NO2 Bildung in Abhängigkeit der Temperatur bei einer Alterung des Oxidationskatalysators.
  • 1 zeigt die schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 10. Der Verbrennungsmotor 10 ist als direkteinspritzender Dieselmotor ausgeführt. Der Verbrennungsmotor 10 weist mehrere Brennräume 12 auf. An den Brennräumen 12 ist jeweils ein Kraftstoffinjektor 14 zur Einspritzung eines Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum 12 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit seinem Einlass 16 mit einem Luftversorgungssystem und mit seinem Auslass 18 mit einer Abgasanlage 20 verbunden. An den Brennräumen 12 sind Einlassventile und Auslassventile angeordnet, mit welchen eine fluidische Verbindung vom Luftversorgungssystem zu den Brennräumen 12 oder von den Brennräumen 12 zur Abgasanlage 20 geöffnet oder verschlossen werden kann.
  • Die Abgasanlage 20 umfasst einen Abgaskanal 22, in welchem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors 10 durch den Abgaskanal 22 eine Turbine 26 eines Abgasturboladers 24 angeordnet ist, welche einen Verdichter 28 im Luftversorgungssystem des Verbrennungsmotors 10 über eine Welle antreibt. Der Abgasturbolader 24 ist vorzugsweise als Abgasturbolader 24 mit variabler Turbinengeometrie ausgeführt. Dazu sind einem Turbinenrad der Turbine 26 verstellbare Leitschaufeln vorgeschaltet, über welche die Anströmung des Abgases auf die Schaufeln der Turbine 26 variiert werden kann. Stromabwärts der Turbine 26 ist als motornahe erste Abgasnachbehandlungskomponente ein Oxidationskatalysator 30 angeordnet. Stromabwärts des Oxidationskatalysators 30 ist mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente 32, 34, 36 zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden, insbesondere ein Partikelfilter 32 mit einer SCR-Beschichtung 34 und/oder ein SCR-Katalysator 36 angeordnet. Vorzugsweise sind zwei in Reihe geschaltete Abgasnachbehandlungskomponenten 32, 34, 36 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden vorgesehen. In einem Abgaskanalsegment 54 stromabwärts des Oxidationskatalysators 30 und stromaufwärts der mindestens einen Abgasnachbehandlungskomponente 32, 34, 36 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ist ein erstes Dosierventil 38 zur Eindosierung eines Reduktionsmittels, insbesondere wässriger Harnstofflösung, angeordnet.
  • In 1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem mit zwei in Reihe geschalteten Abgasnachbehandlungskomponenten zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden dargestellt. Dabei ist die erste Abgasnachbehandlungskomponente als Partikelfilter 32 mit einer SCR-Beschichtung 34 und die zweite Abgasnachbehandlungskomponente als SCR-Katalysator 36 ausgeführt. Stromabwärts des Partikelfilters 32 ist ein zweites Dosierelement 40 angeordnet, welchem ein Abgasmischer 42 zur verbesserten Gleichverteilung des Reduktionsmittels vor Eintritt in den SCR-Katalysator 36 nachgeschaltet ist.
  • Stromabwärts des Oxidationskatalysators 30 und stromaufwärts des ersten Dosierelements 38 ist ein Multigassensor 46 angeordnet. Der Multigassensor 46 umfasst einen NO-Sensor 50 und einen NO2-Sensor 52. Ferner ist in der Abgasanlage 20, vorzugsweise am Oxidationskatalysator 30 ein Temperatursensor 44 vorgesehen, mit welchem eine Abgastemperatur oder eine Temperatur des Oxidationskatalysators 30 gemessen werden kann.
  • Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Steuergerät 60 verbunden, welches über nicht dargestellte Signalleitungen mit den Sensoren 44, 46, 50, 52 sowie mit den Kraftstoffinjektoren 14 des Verbrennungsmotors 10 und den Dosierventilen 38, 40 verbunden ist. Das Steuergerät 60 weist eine Speichereinheit 64 zur Speicherung eines Programmcodes 62 und eine Recheneinheit 66 auf.
  • In 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Abgaskanalsegments 54 einer Abgasanlage 20 eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems dargestellt. Das Abgaskanalsegment 54 umfasst einen Oxidationskatalysator 30 mit einem Gehäuse, in dem ein katalytisch wirksamer Wabenkörper sowie stromabwärts des katalytisch wirksamen Wabenkörpers ein Multigassensor 46 mit einem NO-Sensor 50 und einem NO2-Sensor 52 angeordnet ist. Stromabwärts des Oxidationskatalysators 30 ist ein Dosierelement 38 zur Eindosierung eines Reduktionsmittels, insbesondere von wässriger Harnstofflösung, in einen Abgaskanal 22 der Abgasanlage 20 vorgesehen.
  • In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgaskanalsegments 54 einer Abgasanlage 20 eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems dargestellt. Dabei sind sowohl der Multigassensor 46, welcher einen NO-Sensor 50 als auch einen NO2-Sensor umfasst, als auch ein Dosierventil 38 zu Eindosierung eines Reduktionsmittels an dem Abgaskanalsegment 54 angeordnet. Das Dosierelement 38 ist in einer Aufnahmeöffnung 56 in dem Abgaskanalsegment 54 befestigt. Um eine Verfälschung eines Messsignals des Multigassensors 46 zu vermeiden, ist zwischen dem Dosierelement 38 und dem Multigassensor 46 ein Abschirmblech 48 angeordnet, welches einen Eintrag von Ammoniak in den Bereich des Multigassensors 46 vermeidet.
  • In 4 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem ein Verhältnis von Stickstoffdioxid NO2 zu einer Summe aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid (NO + NO2) stromabwärts eines Oxidationskatalysators 30 bei einem neuwertigen Oxidationskatalysator 30 und bei einem gealterten Oxidationskatalysator 30 dargestellt ist. Wie aus 4 zu entnehmen ist, nimmt dieses Verhältnis mit zunehmender Alterung des Oxidationskatalysators 30 ab. Zudem ist zu erkennen, dass ein Anstieg der NO2-Konzentration bei einem neuwertigen Oxidationskatalysator 30 zeitlich früher erfolgt.
  • 5 zeigt ein Diagramm, in dem die verspätete NO2-Bildung bei einem Fahrzyklus eines Kraftfahrzeuges zu erkennen ist. Dabei ist zu erkennen, dass die Alterung des Oxidationskatalysators 30 dazu führt, dass NO2 nur in geringerem Umfang und bei höheren Temperaturen des Oxidationskatalysators 30 gebildet wird. Die Verschiebung der NO2-Bildung zu höheren Temperaturen des Oxidationskatalysators 30 kann dabei als Maß für die Alterung des Oxidationskatalysators 30 ausgewertet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    12
    Brennraum
    14
    Kraftstoffinjektor
    16
    Einlass
    18
    Auslass
    20
    Abgasanlage
    22
    Abgaskanal
    24
    Abgasturbolader
    26
    Turbine
    28
    Verdichter
    30
    Oxidationskatalysator
    32
    Partikelfilter
    34
    SCR-Beschichtung
    36
    SCR-Katalysator
    38
    erstes Dosierelement
    40
    zweites Dosierelement
    42
    Abgasmischer
    44
    Temperatursensor
    46
    Multigassensor
    48
    Abschirmblech
    50
    NO-Sensor
    52
    NO2-Sensor
    54
    Abgaskanalsegment
    60
    Steuergerät
    62
    Programmcode
    64
    Speicher
    66
    Recheneinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013217374 A1 [0004]
    • DE 102015007751 A1 [0005]
    • DE 102014114976 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor (10), umfassend eine Abgasanlage (20), die mit einem Auslass (18) des Verbrennungsmotors (10) verbindbar ist, wobei die Abgasanlage (20) einen Oxidationskatalysator (30) und mindestens eine dem Oxidationskatalysator (30) nachgeschaltete Abgasnachbehandlungskomponente (32, 34, 36) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Oxidationskatalysators (30) und stromaufwärts der mindestens einen Abgasnachbehandlungskomponente (32, 34, 36) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Multigassensor (46) angeordnet ist, welcher einen NO-Sensor (50) und einen NO2-Sensor (52) aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem ferner ein Steuergerät (60) umfasst, welches eingerichtet ist, eine Alterung des Oxidationskatalysators (30) in Abhängigkeit eines Signals des Multigassensors (46) zu ermitteln.
  2. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multigassensor (46) in einem Gehäuse des Oxidationskatalysators (30) stromabwärts eines katalytisch wirksamen Wabenkörpers angeordnet ist.
  3. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Multigassensor (46) in einem Abgaskanalsegment (54) stromabwärts des Oxidationskatalysators (30) angeordnet ist, wobei der Multigassensor (46) durch ein Abschirmblech von einem Dosierelement (38, 40) zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in die Abgasanlage (20) oder von einem Strahlkegel eines solchen Dosierelements (38, 40) abgeschirmt ist.
  4. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Multigassensor (46) stromaufwärts eines Dosierelements (38, 40) zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in die Abgasanlage (20) angeordnet ist.
  5. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasanlage (40) ein Temperatursensor (44) zur Erfassung einer Temperatur des Oxidationskatalysators (30) oder eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist.
  6. Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Oxidationskatalysators (30) in der Abgasanlage (20) eines Verbrennungsmotors (10) mit einem Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend folgende Schritte: - Ermitteln einer NO-Konzentration im Abgasstrom des Verbrennungsmotors (10) stromabwärts des Oxidationskatalysators (30), - Ermitteln einer NO2-Konzentration im Abgasstrom des Verbrennungsmotors (10) stromabwärts des Oxidationskatalysators (30), - Ermitteln eines Verhältnisses von NO-Konzentration zu NO2-Konzentration, - Ausgabe eines Fehlersignals an die On-Board-Diagnose, wenn das Verhältnis einen definierten Schwellenwert übersteigt.
  7. Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Oxidationskatalysators (30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Verhältnis von NO-Konzentration zu NO2-Konzentration mit einem in einem Speicher (64) des Steuergeräts (60) abgelegten Vergleichswert verglichen wird, wobei dem Oxidationskatalysator (30) aus dem Verhältnis und dem Vergleichswert ein Alterungswert zugeordnet wird.
  8. Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Oxidationskatalysators (30) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Temperatur des Oxidationskatalysators (30) in Verhältnis zu der NO2-Konzentration gesetzt wird.
  9. Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Oxidationskatalysators (30) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (10) ein Zeitintervall ermittelt wird, ab welchem ein Anstieg der NO2-Konzentration im Abgasstrom des Verbrennungsmotors (10) erfolgt, wobei aus dem Zeitintervall auf eine Funktion des Oxidationskatalysators (30) geschlossen wird.
  10. Steuergerät (60) für einen Verbrennungsmotor (10), mit einem Speicher (64) und einer Recheneinheit (66), wobei in dem Speicher (64) ein maschinenlesbarer Programmcode (62) abgelegt ist, welches bei Ausführung durch die Recheneinheit (66) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 ausführt.
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