DE102021203282A1 - Verfahren zum Betreiben einer Oxidationskatalysatorvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Abgastrakt einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Oxidationskatalysatorvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Abgastrakt einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Abgastrakt (100) einer Brennkraftmaschine angeordneten Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), die zum Oxidieren der im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen ausgebildet ist, und einen Abgastrakt (100). Stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) ist ferner ein Abgassensor (130) angeordnet, der dazu ausgebildet ist, den Kohlenstoffgehalt im Abgas zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Ermitteln des Kohlenstoffgehalts im Abgas mittels des Abgassensors (130) und ein Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), wenn der ermittelte Kohlenstoffgehalt im Abgas einen vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert überschreitet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Oxidationskatalysatorvorrichtung einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselbrennkraftmaschine, einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselbrennkraftmaschine.
  • In Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselbrennkraftmaschinen, werden Katalysatoren, wie beispielsweise Oxidationskatalysatoren, insbesondere Diesel-Oxidationskatalysatoren („diesel oxydation catalyst“ DOC) zur Abgasnachbehandlung verwendet, um die Emission von Kohlenstoffen, wie Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenstoffmonoxide (CO), durch Konvertierung dieser Stoffe zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) zu reduzieren. Ein solcher Vorgang findet in einem Oxidationskatalysator insbesondere beim Erreichen einer Arbeitstemperatur des Oxidationskatalysators von ungefähr 250 °C statt. Bei dieser Temperatur ist die sogenannte „Light-Off“-Temperatur‟ erreicht.
  • Zum Erreichen dieser Temperatur kann es erforderlich sein, die Katalysatorvorrichtung zumindest teilweise zu erwärmen. Hierfür ist es bekannt, nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Katalysatorvorrichtung beispielweise mittels innermotorischen und/oder externen Heizmaßnahmen, wie z. B. Nacheinspritzung oder das Vorsehen einer elektrischen Heizvorrichtung, möglichst schnell auf ihre Arbeitstemperatur zu erwärmen und bei dieser Temperatur während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu halten. Beim Erreichen der vorbestimmten Arbeitstemperatur (d. h. der „Light-Off“-Temperatur) wird im Stand der Technik davon ausgegangen, dass der Diesel-Oxidationskatalysator nahezu sämtliche Kohlenstoffe, wie beispielswiese Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxide, konvertiert.
  • In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die tatsächliche Arbeitstemperatur bzw. „Light-Off“-Temperatur kein fester Temperaturschwellwert ist, sondern vielmehr von bestimmten Betriebs- und Randbedingungen abhängt, wie beispielsweise von der Beschichtung der Katalysatorvorrichtung, des Abgasmassenstroms, dem Alterungszustand der Katalysatorvorrichtung und/oder dem Vergiftungsgrad der Katalysatorvorrichtung. Folglich kann es auch bei Temperaturen der Katalysatorvorrichtung größer als die vorbestimmte Arbeitstemperatur, die beispielsweise ungefähr 250 °C beträgt, noch zu einer unvollständigen Konvertierung der Kohlenstoffverbindungen kommen. Andererseits kann die Katalysatorvorrichtung bereits bei einer Temperatur kleiner als die vorbestimmte Arbeitstemperatur ihre „Light-Off“-Temperatur erreichen, so dass ein weiteres externes Erwärmen der Katalysatorvorrichtung nicht mehr notwendig ist.
  • Anwendungen von Abgassensoren, wie beispielsweise Stickoxidsensoren und Ammoniaksensoren, in Abgastrakten von Brennkraftmaschinen mit Katalysatorvorrichtungen mit selektiver katalytischer Reduktion sind bekannt aus JP 2020/016447 A , DE 10 2017 201 393 A1 , US 7 442 555 B2 , US 6 761 025 B1 US 9 097 192 B2 , KR 101 989 111 B1 , US 8 499 545 B2 , US 2019/0345861 A1 und US 9 234 447 B2 .
  • Ein auf dem Mischpotentialprinzip beruhender Abgassensor zum Erfassen des Stickoxid- und Ammoniakgehalt im Abgas eine Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der noch nicht offengelegten deutschen Patenanmeldung (DE) 10 2020 214 708.6 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und einen Abgastrakt bereitzustellen, mit denen eine im Abgastrakt angeordnete Oxidationskatalysatorvorrichtung möglichst effizient betrieben und hinsichtlich ihrer Konvertierungseffizienz überwacht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigen Anspruch 1 und einem Abgastrakt gemäß unabhängigen Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, eine in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnete Oxidationskatalysatorvorrichtung in Abhängigkeit des stromabwärts ermittelten Kohlenstoffgehalts zu temperieren bzw. zu heizen. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass beim Erreichen einer vorbestimmten Arbeitstemperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung nahezu sämtliche Kohlenwasserstoffe oxidiert bzw. konvertiert werden. Werden jedoch stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung weiterhin Kohlenwasserstoffe in Abgas erfasst, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass die Oxidationskatalysatorvorrichtung noch nicht ihre tatsächliche Arbeitstemperatur, genauer gesagt „Light-Off“-Temperatur, erreicht hat und folglich ein weiteres Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung notwendig ist, um eine nahezu vollständige Konvertierung der Kohlenwasserstoffe durchführen zu können. Gleichzeitig kann erfindungsgemäß die Oxidationskatalysatorvorrichtung auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft und überwacht werden, da beim Überschreiten einer maximalen Erwärmungstemperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung und gleichzeitig noch weiterhin stromabwärts davon vorhandenen Kohlenwasserstoffe eine defekte bzw. fehlerbehaftete Oxidationskatalysatorvorrichtung festgestellt werden kann.
  • Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Oxidationskatalysatorvorrichtung vorgesehen, die zum Oxidieren der im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen ausgebildet ist. Stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung ist ferner ein Abgassensor angeordnet, der dazu ausgebildet ist, den Kohlenstoffgehalt im Abgas zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren erfasst ein Ermitteln des Kohlenstoffgehalts im Abgas mittels des Abgassensors und ein Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung, wenn der ermittelte Kohlenstoffgehalt im Abgas einen vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert überschreitet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner ein Ermitteln des Kohlenstoffgehalts im Abgas stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung vorgesehen.
  • Wenn festgestellt wird, dass der ermittelte Kohlenstoffgehalt im Abgas den vorbestimmten Kohlenstoffwert überschreitet, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass sich die Oxidationskatalysatorvorrichtung unterhalb ihrer tatsächlichen Arbeitstemperatur befindet und somit ein Erwärmen derselben erforderlich ist. Denn nur eine in ihrem tatsächlichen Arbeitstemperaturbereich erwärmte Oxidationskatalysatorvorrichtung kann ordnungsgemäß und effektiv betrieben werden und nahezu sämtliche Kohlenstoffverbindungen im Abgas, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxide, oxidieren bzw. konvertieren. Zusätzlich oder alternativ kann dabei festgestellt werden, dass die Oxidationskatalysatorvorrichtung beschädigt oder vergiftet ist.
  • Vorzugsweise entspricht der vorbestimmte Kohlenstoffschwellenwert ungefähr 15 ppm („parts per million“). Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den ermittelten Kohlenstoffgehalt über die Zeit zu integrieren und aufzusummieren und ein Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung zu starten, wenn der aufsummierte Kohlenstoffgehalt einen vorbestimmten Summenschwellenwert überschreitet. Das zeitliche Integrieren kann dabei über eine vorbestimmte Zeitdauer von beispielsweise ungefähr 20 Sekunden erfolgen. Mittels des Vergleichs mit dem vorbestimmten Summenschwellenwertkann die Steuerung bzw. Regelung zum Erwärmen der vorbestimmten Summenschwellenwert robuster gemacht werden, so dass nicht beim Ermitteln eines kurzen Peaks bereits ein Erwärmen der vorbestimmten Summenschwellenwert stattfindet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung mittels einer elektrischen Heizvorrichtung der Oxidationskatalysatorvorrichtung und/oder mittels innermotorischen Heizens. „Innermotorisches Heizen“ bedeutet ein bewusstes Verändern der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der Verbrennungsparameter, zum Erzeugen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC), die in der Oxidationskatalysatorvorrichtung umgesetzt werden. Bei der Umsetzung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in der Oxidationskatalysatorvorrichtung wird Energie freigesetzt und die Oxidationskatalysatorvorrichtung aufgeheizt. Beispielsweise kann der Zeitpunkt des Einspritzens des Verbrennungsgemischs in die Verbrennungsräume der Brennkraftmaschine verändert, vorzugsweise verzögert, werden, wodurch unverbrannter Kohlenwasserstoff in den Abgastrakt gelangt. In einer beispielhaften Ausgestaltung kann durch eine „spätere“ Einspritzung (sogenannte Nacheinspritzung), z. B. bei einem Kurbelwellenwinkel von größer als ungefähr 40° nach dem oberen Totpunkt, unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den Abgastrakt eingebracht werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln der Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung und ein Ermitteln einer fehlerbehafteten Oxidationskatalysatorvorrichtung, wenn die ermittelte Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert überschreitet, der größer ist als ein vorbestimmter Arbeitstemperaturwert der Oxidationskatalysatorvorrichtung, bei der die im Abgas befindlichen Kohlenwasserstoffe nahezu vollständig oxidiert werden müssten.
  • Wenn also die Oxidationskatalysatorvorrichtung bis auf den vorbestimmten Temperaturschwellenwert, der der maximalen Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung entsprechen kann, erwärmt wird, aber gleichzeitig weiterhin Kohlenwasserstoffe stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung im Abgas ermittelt werden, kann dies ein Indiz dafür sein, dass die Oxidationskatalysatorvorrichtung fehlerhaft bzw. defekt ist und nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. Daraufhin kann ein Ausgeben einer Warnung an den Betreiber der Brennkraftmaschine erforderlich sein.
  • Vorzugsweise entspricht die vorbestimmte Arbeitstemperatur einem Temperaturwert von ungefähr 250°C. Ferner ist es bevorzugt, dass der vorbestimmte Temperaturschwellenwert, der die maximale Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung beschreibt, bei der ein Fehler der Oxidationskatalysatorvorrichtung ermittelt wird, ungefähr 350°C entspricht.
  • Vorzugsweise wird die Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung mittels eines Temperatursensors und/oder über die der Heizvorrichtung der Oxidationskatalysatorvorrichtung zugeführte elektrische Leistung und oder und/oder über einen mittels der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine modellierten Temperaturwert ermittelt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abgastrakt für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, der eine Oxidationskatalysatorvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindlichen Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, einen stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung angeordneten Abgassensor, der dazu ausgebildet ist, den Kohlenstoffgehalt im Abgas zu erfassen, und eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des Abgastrakts auszuführen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Abgastrakt stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung einen weiteren Abgassensor auf, der ausgebildet ist, die Rohemission an Kohlenstoffverbindungen im Abgas stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung zu erfassen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Abgassensor um einen auf dem Mischpotentialprinzip basierenden Abgassensor, der auf Kohlenstoffverbindungen (HC, CO), Ammoniak (NH3) und/oder Stickoxide (NOx) sensitiv ist. Noch bevorzugter handelt es ich bei dem Abgassensor um einen Ammoniaksensor, der auf Kohlenstoffverbindungen querempfindlich ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dieselbrennkraftmaschine mit erfindungsgemäßen Abgastrakt vorgesehen.
  • Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
    • 1 schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Abgastrakts einer Brennkraftmaschine zeigt, und
    • 2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der im Abgastrakt der 1 angeordneten Oxidationskatalysatorvorrichtung zeigt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Kohlenstoffgehalt“ den Gehalt bzw. die Konzentration an Kohlenstoffverbindungen im Abgas. Beispielsweise können dabei Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide als Kohlenstoffverbindungen angeführt werden. Ferner steht der Begriff „Kohlenstoffgehalt“ für den „Gehalt an kohlenstoffhaltigen, gasförmigen Kohlenstoffverbindungen“, die sich im Abgas der Brennkraftmaschine befinden können. In analoger Weise steht der Begriff „Ammoniakgehalt“ für den „Gehalt bzw. die Konzentration an gasförmigem Ammoniak“, der sich im Abgas der Brennkraftmaschine befinden kann.
  • Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Abgastrakts 100 einer Brennkraftmaschine (nicht explizit gezeigt), vorzugsweise einer Dieselbrennkraftmaschine. Insbesondere gelangt das Abgas der Brennkraftmaschine über die Pfeile 102 und 104 in den Abgastrakt 100. Der Abgastrakt 100 weist eine Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 und eine stromabwärts davon angeordnete Katalysatorvorrichtung 120 mit selektiver katalytischer Reduktion auf. Beispielsweise kann es sich bei der Katalysatorvorrichtung 120 um eine rein selektive katalytische Reduktionsvorrichtung („selective catalytic reduction“ SCR) handeln oder um einen Partikelfilter mit einer selektiven katalytischen Reduktionsbeschichtung. Bei der Oxidationskatalysator handelt es sich bevorzugt um einen Dieseloxidationskatalysator, in dem eine Oxidation der Kohlenstoffverbindungen erfolgt. Insbesondere werden in der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 die im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxide, zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert bzw. umgesetzt bzw. konvertiert.
  • Der Abgastrakt 100 weist ferner einen stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 angeordneten Abgassensor 130 und einen stromabwärts der Katalysatorvorrichtung 120 angeordneten weiteren Abgassensor 140 auf. Die beiden Abgassensoren 130, 140 sind jeweils dazu ausgebildet, das Abgas hinsichtlich seiner Bestandteile zu vermessen bzw. den Gehalt an speziellen Bestandteilen im Abgas zu ermitteln. Insbesondere handelt es sich bei den Abgassensoren 130, 140 um auf dem Mischpotentialprinzip beruhende Ammoniaksensoren, die den im Abgas befindlichen Ammoniakgehalt erfassen können. Ein solcher auf dem Mischpotentialprinzip beruhender Ammoniaksensor ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt, querempfindlich auf im Abgas befindliche Kohlenstoffverbindungen. „Querempfindlich“ in diesem Kontext bedeutet, dass das Signal des Abgassensors 130, 140 jeweils die Summe aus Ammoniakgehalt und Kohlenstoffgehalt anzeigt und folglich der Ammoniakwert mit dem Kohlenstoffgehalt zumindest teilweise verfälscht sein kann.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 ein weiterer Abgassensor (nicht explizit dargestellt) angeordnet sein, der auf dem Mischpotentialprinzip basiert und dazu ausgebildet ist, die Rohemission an Kohlenstoffverbindungen im Abgas stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 zu erfassen.
  • Damit in der Katalysatorvorrichtung 120 die selektive katalytische Reduktion stattfinden kann, befindet sich stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung 120 und stromabwärts des Abgassensors 130 eine Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 170, über die ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, in das Abgas eingespritzt werden kann.
  • Optional kann stromabwärts der Katalysatorvorrichtung 120 eine weitere Katalysatorvorrichtung 150 vorgesehen sein, die ebenfalls eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung ist. Folglich befindet sich stromaufwärts der weiteren Katalysatorvorrichtung 150 und stromabwärts des weiteren Abgassensors 140 eine weitere Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 180. Zusätzlich kann dann stromabwärts der weiteren Katalysatorvorrichtung 150 ein weiterer Abgassensor 160, wie beispielsweise ein Stickoxidsensor, angeordnet sein.
  • Der Abgastrakt 100 weist ferner eine Steuerungsvorrichtung 190 auf, die über geeignete Verbindungsleitungen mit den Abgassensoren 130, 140, 160 und den Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 170, 180 verbunden und zur Steuerung des Abgastrakts 100 ausgebildet ist.
  • Unter zusätzlichen Verweis auf die 2, die ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln des Ammoniakgehalts im Abgas des Abgastrakts 100 der 1 darstellt, wird im Folgenden ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert.
  • Das Verfahren der 2 startet beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt wird. Diese vorbestimmte Temperatur kann beispielsweise der Arbeitstemperatur bzw. „Light-Off“-Temperatur entsprechen und beträgt ungefähr 250 °C. Alternativ kann jedoch die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 auch auf eine vorbestimmte Temperatur kleiner als die Arbeitstemperatur erwärmt werden, wie beispielsweise ungefähr 200 °C.
  • In einem darauffolgenden Schritt 220 wird mittels des Abgassensors 130 ein Abgassignal erzeugt, das den Kohlenstoffgehalt im Abgas stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 anzeigt. Insbesondere handelt es sich, wie bereits erwähnt, bei dem Abgassensor 130 um einen auf dem Mischpotentialprinzip basierenden Ammoniaksensor, der sowohl auf Ammoniak als auch auf Kohlenstoff sensitiv ist. Da aber an der Position des Abgassensors 140 das Abgas im Wesentlichen ammoniakfrei ist, zeigt das Abgassignal des Abgassensors 140 lediglich den Kohlenstoffgehalt im Abgas an.
  • Bei einem darauffolgenden Schritt 230 wird bestimmt, ob der ermittelte Kohlenstoffgehalt im Abgas größer ist als ein vorbestimmter Kohlenstoffschwellenwert, der beispielsweise ungefähr 15 ppm beträgt. Wird beim Schritt 230 bestimmt, dass der ermittelte Kohlenstoffgehalt den vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert nicht überschreitet (d. h. der ermittelte Kohlenstoffgehalt liegt unterhalb des vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwerts), gelangt das Verfahren zum Schritt 300 und wird beendet. An diesem Zeitpunkt kann davon ausgegangen werden, dass das Vorwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 beim Schritt 210 auf die vorbestimmte Temperatur ausgereicht hat, die „Light-Off“-Temperatur derselben zu erreichen, bei der nahezu sämtliche Kohlenstoffverbindungen im Abgas oxidiert bzw. konvertiert werden oder soweit konvertiert bzw. oxidiert werden, dass der stromabwärts gemessene Kohlenstoffgehalt unterhalb des vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert liegt.
  • An dieser Stelle ist festzuhalten, dass es bevorzugt sein kann, den Kohlenstoffgehalt stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 zu ermitteln, beispielsweise mittels eines Modells oder eines weiteren Abgassensors. Falls stromaufwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 keine Kohlenstoffverbindungen im Abgas erfasst werden, ist auch stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 keine Kohlenstoffverbindungen vorhanden, was aber nicht automatisch bedeutet, dass die Light-Off-Temperatur bereits erreicht wurde. Hierzu kann es bevorzugt sein, den ermittelten Kohlenstoffgehalt über die Zeit zu integrieren und aufzusummieren und mit einem vorbestimmten Summenschwellenwert zu vergleichen. Das zeitliche Integrieren kann dabei über eine vorbestimmte Zeitdauer von beispielsweise ungefähr 20 Sekunden erfolgen. Mittels des Vergleichs mit dem vorbestimmten Summenschwellenwert kann die Steuerung bzw. Regelung zum Erwärmen der vorbestimmten Summenschwellenwert robuster gemacht werden, so dass nicht beim Ermitteln eines kurzen Peaks bereits ein Erwärmen der vorbestimmten Summenschwellenwert stattfindet.
  • Wird beim Schritt 230 bestimmt, dass der ermittelte Kohlenstoffgehalt größer ist als der vorbestimmte Kohlenstoffschwellenwert, gelangt das Verfahren zum Schritt 240, an dem die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 weiter erwärmt wird. Insbesondere kann zu diesem Zeitpunkt davon ausgegangen werden, dass das beim Schritt 210 durchgeführte Vorwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 auf die vorbestimmte Temperatur nicht ausgereicht hat, die „Light-Off“-Temperatur derselben zu erreichen und folglich die Konvertierungseffizienz der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 zu gering ist. Folglich ist die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 zu kühl, um effizient die Konvertierung bzw. Oxidation der Kohlenstoffverbindungen umzusetzen.
  • In einem darauffolgenden Schritt 250, der auch zeitgleich zum Schritt 240 erfolgen kann, wird die Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 ermittelt.
  • Bei einem darauffolgenden Schritt 260 wird überprüft, ob die ermittelte Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung 100 einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert überschreitet. Der vorbestimmte Temperaturschwellenwert kann der maximalen Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 entsprechen, ab der mit hoher Wahrscheinlichkeit eine defekte Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 diagnostiziert werden kann, da ein weiteres Erwärmen derselben nicht mehr zum Ziel des Oxidierens der Kohlenstoffverbindungen führen kann. Wird beim Schritt 260 bestimmt, dass die ermittelte Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 unterhalb des vorbestimmten Temperaturschwellenwerts liegt, gelangt das Verfahren zurück zum Schritt 220, bei dem die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 weiterhin erwärmt wird, falls der ermittelte Kohlenstoffgehalt beim Schritt 230 als unterhalb des vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwerts liegend ermittelt wird.
  • Wird jedoch beim Schritt 260 bestimmt, dass die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 den vorbestimmten Temperatuschwellenwert überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 270, an dem nochmals der Kohlenstoffgehalt im Abgas mittels des Abgassensors 130 ermittelt wird. Bei einem darauffolgenden Schritt 280 wird wiederum abgefragt, ob der beim Schritt 270, das heißt nach dem erneuten Heizschritt 240, ermittelte Kohlenstoffgehalt größer ist als der vorbestimmte Kohlenstoffschwellenwert. Wird beim Schritt 280 ermittelt, dass der beim Schritt 270 ermittelte Kohlenstoffgehalt durch das beim Schritt 240 durchgeführte weitere Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 den vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert nicht mehr überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 300 und wird beendet. An diesem Zeitpunkt kann davon ausgegangen werden, dass das Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 gerade noch ausreichend war, die im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen zu oxidieren. Folglich arbeite die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 ordnungsgemäß.
  • Wird jedoch beim Schritt 280 bestimmt, dass der beim Schritt 270 ermittelte Kohlenstoffgehalt weiterhin oberhalb des vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwerts liegt, gelangt das Verfahren zum Schritt 290, an dem eine fehlerbehaftete Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 ermittelt wird, bevor das Verfahren wieder beim Schritt 300 beendet wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also ermittelt werden, ob die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 noch ordnungsgemäß funktioniert oder ob ein Fehler vorliegt, wie beispielsweise eine übermäßig gealterte oder gar defekte Oxidationskatalysatorvorrichtung 110. Gleichzeitig bietet die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren für die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 an, die in Abhängigkeit des stromabwärts davon ermittelten Kohlenstoffgehalts gemacht werden kann.
  • Die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 wird solange erwärmt, bis der stromabwärts davon ermittelte Kohlenstoffgehalt unterhalb des vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwerts liegt und/oder die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 den vorbestimmten Temperaturschwellenwert überschreitet. Wenn also beim kontinuierlichen Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 ermittelt wird, dass sich der Kohlenstoffgehalt stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 nicht mehr reduziert bzw. unterhalb den vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert fällt, jedoch die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 den vorbestimmten Temperaturschwellenwert überschreitet, kann die Oxidationskatalysatorvorrichtung 110 als fehlerbehaftet bzw. defekt diagnostizier werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • DE 102020214708 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer in einem Abgastrakt (100) einer Brennkraftmaschine angeordneten Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), die zum Oxidieren der im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen ausgebildet ist, wobei stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) ein Abgassensor (130) angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, den Kohlenstoffgehalt im Abgas zu erfassen, wobei das Verfahren aufweist: - Ermitteln des Kohlenstoffgehalts im Abgas mittels des Abgassensors (140), und - Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), wenn der ermittelte Kohlenstoffgehalt im Abgas einen vorbestimmten Kohlenstoffschwellenwert überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Kohlenstoffschwellenwert ungefähr 15 ppm entspricht.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erwärmen der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) mittels einer elektrischen Heizvorrichtung der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) und/oder mittels innermotorischen Heizens erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: - Ermitteln der Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), und - Ermitteln einer fehlerbehafteten Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), wenn die ermittelte Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert überschreitet, der größer ist als ein vorbestimmter Arbeitstemperaturwert der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), bei der die im Abgas befindlichen Kohlenwasserstoffe nahezu vollständig oxidiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vorbestimmte Arbeitstemperatur ungefähr 250 °C entspricht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei der vorbestimmte Temperaturschwellenwert ungefähr 350 °C entspricht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) mittels eines Temperatursensors und/oder über die der Heizvorrichtung der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) zugeführte elektrische Leistung und/oder über einen mittels der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine modellierten Temperaturwert ermittelt wird.
  8. Abgastrakt (100) für eine Brennkraftmaschine, mit: - einer Oxidationskatalysatorvorrichtung (110), die dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen zu oxidieren, - einem stromabwärts der Oxidationskatalysatorvorrichtung (110) angeordneten Abgassensor (130), der dazu ausgebildet ist, den Kohlenstoffgehalt im Abgas zu erfassen, und - einer Steuerungsvorrichtung (190), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  9. Abgastrakt (100) nach Anspruch 8, wobei der Abgassensor (130) ein Mischpotentialsensor ist, der auf Kohlenwasserstoffe (HC) und/oder Kohlenstoffmonoxide (CO) und/oder Ammoniak (NH3) und/oder Stickoxide (NOx) sensitiv ist.
  10. Dieselbrennkraftmaschine mit einem Abgastrakt (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 9.
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