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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Kenngrößen eines Abgasreinigungssystems
mit den in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche genannten
Merkmalen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits
Verfahren bekannt, mit denen während
des Betriebs eines Verbrennungsmotors entschieden werden kann, ob
von dem aktuellen Betriebszustand in einen verbrauchsgünstigeren
gewechselt werden kann. Bei magerlauffähigen Verbrennungsmotoren kann
es sich zum Beispiel um einen Übergang
von einem stöchiometrischen
zu einem mageren Betrieb handeln. Kriterien hierfür können neben
motorischen Randbedingungen auch die zu erwartenden Rohemissionen des
Verbrennungsmotors oder der aktuelle Zustand eines dem Verbrennungsmotor
zugeordneten Abgasreinigungssystems sein. Zur Charakterisierung
des aktuellen Zustandes eines Abgasreinigungssystems ist bereits
die Verwendung von Kenngrößen bekannt. Derartige
Kenngrößen sind
beispielsweise die obere und untere Temperaturgrenze eines Konvertierungsfensters
bei einem NOx-Speicherkatalysator, Obergrenzen für Rohemissionen von Abgaskomponenten wie
Stickoxyd (NOx), Kohlenmonoxyd (CO) oder Kohlenwasserstoff (HC),
Obergrenzen für
den Abgasmassenstrom oder untere Grenzen für die Sauerstoffspeicherfähigkeit
von Katalysatoren des Abgasreinigungssystems. In Abhängigkeit
von den Werten derartiger Kenngrößen werden
die Betriebszustände des
Verbrennungsmotors festgelegt. Aus der
DE 19850786 A1 ist in diesem
Zusammenhang bereits bekannt, den Magerbetrieb eines Verbrennungsmotors
zu sperren, wenn die Katalysatortemperatur kleiner als eine vorbestimmte
minimale Katalysatortemperatur oder größer als eine vorgegebene maximale Katalysatortemperatur
ist, wobei die minimale und maximale Katalysatortemperatur jeweils
veränderbare
Größen sind.
Ferner ist aus der
DE
19811574 A1 ein Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit
eines im Abgastrakt eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysators
bekannt, bei dem die Überprüfung der
Funktionsfähigkeit
des Katalysators während
der Aufheizphase des Verbrennungsmotors erfolgt. Dabei wird der
Zusammenhang zwischen dem Konvertierungsgrad bzw. dem Emissionsniveau einer
Abgaskomponente hinter einem zu überwachenden
Katalysator und den thermischen Eigenschaften ausgewertet. Der Konvertierungsgrad
des Katalysators hängt
direkt von seiner Temperatur ab. Diese Abhängigkeit ändert sich mit der Alterung
des Katalysators. Zum Überwachen
der Funktionsfähigkeit
des Katalysators wird diese von der Alterung des Katalysators verursachte Änderung
des Konvertierungsgrads des Katalysators benutzt.
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Aus dem Stand der Technik ist ferner
bekannt, dass nach einer gewissen Zeit nach Anlassen eines Verbrennungsmotors
mit einem nachgeschalteten Katalysator sprunghafte Änderungen
der gemessenen Konzentrationen des Sauerstoffs, des Kohlendioxyds
und des Kohlenwasserstoffs auftreten. Die drei Konzentrationssprünge markieren
denselben Vorgang, nämlich
das Anspringen des Abgaskatalysators. Aus der
DE 19850338 C2 ist in diesem Zusammenhang
ein Verfahren bekannt, die Anspringtemperatur und Anspringzeit eines
Abgaskatalysators mit verschiedenen Sensoren zu bestimmen. Die Erhöhung der
Anspringtemperatur des Katalysators über die Anspringtemperatur
eines neuen Katalysators wird als ein die Alterung des Katalysators charakterisierender
Wert verwendet.
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Die Ermittlung der jeweiligen Kenngrößen erfolgt
im Stand der Technik nur bei Vorliegen von bestimmten Betriebsbereichen
oder -zuständen
des Verbrennungsmotors und/oder des Abgasreinigungssystems. Nur
wenn diese Ermittlungszustände
mit ausreichender Häufigkeit
erreicht werden, geben die Werte der Kenngrößen den aktuellen Katalysatorzustand
genau wieder. Die zu geringe Genauigkeit führt zu einer reduzierten Emissionssicherheit
und/oder zu einem nicht optimalen Verbrauchsverhalten, insbesondere
dann, wenn die Ermittlungszustände
nicht oder mit nicht ausreichender Häufigkeit auftreten. Abgesehen
von damit verbundenen nicht optimalen Gebrauchseigenschaften des
Verbrennungsmotors kann dies zu Problemen führen, wenn derartige Ermittlungszustände in einem
Zulassungstest nicht in ausreichender Häufigkeit gegeben sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur
Ermittlung von Kenngrößen eines
Abgasreinigungssystems, mit denen die Kenngrößen mit einer höheren Genauigkeit
ermittelt werden können,
insbesondere dann, wenn die üblichen
Ermittlungszustände
nur mit geringerer Häufigkeit
auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der jeweiligen unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
eine erste vorgegebene Teilmenge von Werten einer vorgegebenen Menge
von Kenngrößen in Abhängigkeit
von Betriebsparameterwerten des Verbrennungsmotors ermittelt und
in Abhängigkeit
von den ermittelten Werten über
Korrelationsbeziehungen eine Anpassung einer weiteren Teilmenge
von Werten von Kenngrößen vorgenommen.
Dabei wird von der Grundidee ausgegangen, zwischen den Werten von
Kenngrößen bestehender
Korrelationen auszuwerten, wobei vorzugsweise von ermittelten physikalischen
Zusammenhängen
ausgegangen wird. Aufgrund des ermittelten Werts einer aktuellen
Kenngröße können auch
die Werte der anderen Kenngrößen verändert werden.
Hiermit kann die faktische Häufigkeit,
mit denen Ermittlungszustände
erreicht werden, erhöht
werden, wodurch eine höhere
Genauigkeit bei der Erfassung des aktuellen Zustandes des Abgasreinigungssystems
erreicht wird. In Abhängigkeit
von den angepassten Kenngrößen kann ein
aktiver Eingriff in die Betriebsweise des Verbrennungsmotors erfolgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Teilmenge von ermittelten Werten von Kenngrößen einem
vorgegebenen Betriebsparameterbereich zugeordnet und es werden in
Abhängigkeit
von diesen ermittelten Werten, Werte von Kenngrößen für einen von diesem Bereich
zumindest teilweise verschiedenen Bereich von Betriebsparametern
angepasst. Hiermit ist es möglich,
die Menge der Ermittlungszustände
auszudehnen und Werte von Kenngrößen für Betriebsparameterbereiche
anzupassen, für
die üblicherweise
keine direkte Ermittlung möglich
ist.
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Es ist ferner zweckmäßig, die
erste Teilmenge von Werten einem ersten Teil des Abgasreinigungssystems
zuzuordnen und die weitere Teilmenge einem anderen Teil oder dem
Gesamtsystem zuzuordnen, so dass aus den ermittelten Werten von Kenngrößen auch
die Werte von Kenngrößen für den anderen
Teil oder das Gesamtsystem bestimmt werden können. Damit lässt sich
die Ermittlung der Werte der Kenngrößen beschleunigen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Abgasreinigungssystem
einen ersten und zweiten Katalysator umfasst und dem ersten Katalysator
die erste Teilmenge von Werten und die weitere Teilmenge von Werten
dem zweiten Katalysator zugeordnet ist. Bevorzugt ist der erste
Katalysator ein NOx- oder SOx-Speicherkatalysator und der zweite
Katalysator ein dem ersten Katalysator vorzugsweise vorgeschalteter
Drei-Wege-Katalysator.
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Zweckmäßigerweise werden als Kenngrößen Werte
von einem oder mehreren der Zustandsparameter des Abgasreinigungssystems
herangezogen, wie obere und untere Temperaturgrenze einer Konvertierungsfensters,
Obergrenze von Rohemissionen einer NOx-, SOx-, CO2-, CO- oder HC-Abgaskomponente,
obere Grenze eines Abgasmassenstroms, einer NOx- oder SOx-Beladung
oder einer Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Abgasreinigungssystems oder gegebenenfalls von einem oder mehrerer
seiner Subsysteme. Hiermit wird eine genauere Bestimmung des Zustands
des Abgasreinigungssystems möglich.
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Besonders zweckmäßig ist der Einsatz des Verfahrens
bei einem Verbrennungsmotor, der magerlauffähig, insbesondere auch in einem
Schichtladebetrieb betreibbar ist, da in diesem Fall das Kraftstoffverbrauchseinsparungspotential
besonders hoch ist.
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Bevorzugt wird als Kenngröße eine
Konvertierungsgröße eines
NOx-Katalysators gewählt.
Besonders bevorzugt wird eine stromabwärts des NOx-Katalysators kumulierte
NOx-Masse innerhalb einer vorgegebenen Intervallzeit oder eine stromabwärts des
NOx-Katalysators innerhalb einer vorgegebenen Intervallzeit ermittelte
Konzentration einer NOx-Abgaskomponente gewählt. In Abhängigkeit von dem Wert dieser
Kenngröße werden über Korrelationsbeziehungen
eine oder mehrere der Kenngrößen obere
Temperaturgrenze, untere Temperaturgrenze eines Konvertierungsfensters
des NOx-Katalysators, HC- oder CO-Light-off-Schwellentemperatur die Obergrenze von
Rohemissionen einer NOx-, SOx-, CO2-, CO- oder HC-Abgaskomponente,
eine Obergrenze eines Abgasmassenstroms, einer Obergrenze NOx- oder
SOx-Beladung des NOx-Speicherkatalysators und/oder ein Wert der
Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Abgasreinigungssystems oder gegebenenfalls von einem oder mehreren
seiner Subsysteme gewählt.
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Hiermit lassen sich auf eine einfache
Weise aus dem Wert der Konvertierungsgröße die Werte der weiteren Kenngrößen anpassen
und damit eine höhere
Genauigkeit bei der Darstellung des tatsächlichen Zustandes des Abgasreinigungssystems
erreichen.
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Bevorzugt wird die Konvertierungsgröße für Betriebsparameterbereiche
ermittelt, die für
die Bestimmung von Kenngrößen normalerweise
nicht genutzt werden. Insbesondere wird die NOx-Konvertierungsgröße in einem
Bereich mit NOx-Rohemissionen
kleiner/gleich 15 mg/sek ermittelt.
Die Katalysatortemperatur liegt bevorzugt in einem Bereich mit hoher
NOx-Konvertierungsrate. Besonders bevorzugt ist ein Bereich der
Katalysatortemperatur, in dem eine bestmögliche NOx-Konvertierungsrate vorliegt. Insbesondere
liegt die Katalysatortemperatur bei heute üblichen Katalysatoren in einem
Bereich zwischen 350 und 400 Grad Celsius.
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Wenn die Anpassung der weiteren Teilmenge
von Werten von Kenngrößen in Abhängigkeit
vom Ablauf einer vorgegebenen Zeit beendet wird, kann damit der
Einfluss einer Ermittlung der beschriebenen Art auf das Emissions-
und Verbrauchsverhalten des Verbrennungsmotors beschränkt werden
und insbesondere mögliche
Effekte von Fehlstreuungen und Fehlmessungen vermindert werden.
Um eine weitere Optimierung zu ermöglichen, wird die Anpassung
der weiteren Teilmenge in Abhängigkeit
vom Wert von Betriebsparametern beendet, insbesondere dann, wenn
eine genauere direkte Ermittlung der Werte der weiteren Kenngrößen möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Ausführung des
angegebenen Verfahrens und weist daher ebenfalls die oben dargelegten
Vorteile auf.
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Im folgenden wird die Erfindung unter
Verwendung von Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus
dem sich auch unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen weitere Vorteile und Merkmale
der Erfindung ergeben.
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In den Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:
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1 ein
Verbrennungsmotor mit einem zugeordneten Abgasreinigungssystem,
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2 ein
Diagramm zur Veranschaulichung von Korrelationen zwischen Werten
von Kenngrößen,
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3 ein
Diagramm zur Veranschaulichung der Korrelation zwischen NOx-Konvertierung und HC-Konvertierung.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 1,
beispielsweise ein magerlauffähiger
Otto-Motor oder eine Diesel-Verbrennungsmotor,
mit einem Abgasreinigungssystem 2 und einem Motorsteuergerät 3,
vorzugsweise zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs. Der Verbrennungsmotor 1 weist
eine Anzahl von Zylinderbänken 4 auf (entsprechende
Komponenten sind nur mit einem Bezugszeichen versehen), den jeweils
ein eigener Abgaspfad 5 nachgeschaltet ist und kann vorzugsweise
auch in einem Schichtladebetrieb betrieben werden. In dem Abgasreinigungssystem 2 sind
als Subsysteme ein Vorkatalysator 6 und ein Hauptkatalysator 7 angeordnet.
Vorzugsweise ist der Vorkatalysator 6 als Drei-Wege-Katalysator
und der Hauptkatalysator 7 als NOx-Speicherkatalysator
ausgebildet. Stromabwärts
der Zylinderbänke 4 sind
in den Abgaspfaden 5 Sensoren 8 angeordnet, mit
denen die Konzentration von Abgaskomponenten des durch das Abgasreinigungssystem 2 geführten Abgases der
Verbrennungsmotor 1 gemessen werden können. Beispielsweise können das
NOx-, SOx-, CO-, CO2- sowie HC-Komponenten sein. Stromaufwärts des
Vorkatalysators 6 ist zudem ein weiterer Sensor 8' zur Messung
von Abgaskomponenten angeordnet. Ein weiterer Sensor 9 ist
in einem Bereich des Abgassystems 2 zwischen dem Vorkatalysator 6 und dem
Hauptkatalysator 7 stromabwärts des Vorkatalysators 6 und
stromaufwärts
des Hauptkatalysators 7 angeordnet. Stromabwärts des
Hauptkatalysators 7 ist ein weiterer Sensor 10 angeordnet.
Bei den Sensoren 8, 8', 9 und 10, die
in der 1 nur schematisch
dargestellt sind, kann es sich um Mehrkomponenten-Sensoren handeln,
die jeweils in der Lage sind, mehr als eine Schadstoffkomponente
im Abgas zu sensorieren.
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Zusätzlich zu den erwähnten Sensoren
sind stromaufwärts
und stromabwärts
des Vorkatalysators 6 und stromaufwärts des Hauptkatalysators 7 Lambdasonden 11 bzw. 12 sowie
zur Ermittlung der Betriebstemperatur der Katalysatorentemperatur-Sensoren 13, 13' angeordnet.
Zur Abgasrückführung weist
der Verbrennungsmotor 1 eine Abgasrückführeinrichtung 14 mit
einem steuerbaren Ventil auf.
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Das Motorsteuergerät 3 dient
der Festlegung von Betriebszuständen
des Verbrennungsmotors 1 und erfasst in an sich bekannter
Weise über
nicht dargestellte weitere Sensoren Betriebsparameter wie beispielsweise
Drosselklappenstellung, Abgasrückführungsrate,
Zündzeitpunkt,
Einspritzzeitpunkt, Einspritzdruck, Drehzahl, Last, Abgasmassenstrom
und dergleichen und kann diese über
nicht dargestellte Stellglieder gegebenenfalls beeinflussen, wobei
zur Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und den Sensoren
bzw. Stellgliedern ein Kabelsystem 14 oder dergleichen
vorgesehen ist. Das Motorsteuergerät 3 umfasst insbesondere
eine Lambdaregeleinrichtung zur Regelung der Sauerstoffkonzentration im
Abgas bzw. des Lambdawerts. Über
den Lambdawert kann auch auf die Rohemission von Schadstoffkomponenten,
insbesondere von NOx, CO und HC Einfluss genommen werden. Ferner
umfasst das Motorsteuergerät 3 eine
Korrelationseinrichtung 16, auf die noch genauer eingegangen
wird.
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Der NOx-Speicherkatalysator 7 wird üblicherweise
in einem Speicherzyklus betrieben, der zumindest einen langsamen
Absorbtionsmodus und einen schnelleren Regenerationsmodus umfasst.
Die absorbtive Speicherung erfolgt bei einem Lambdawert größer 1, die
Ausspeicherung zu einem späteren
Zeitpunkt bei einem Lambdawert kleiner/gleich 1. Derartige Speicherkatalysatoren
werden daher vorwiegend bei magerlauffähigen Motoren eingesetzt. Im
Unterschied zu derartigen Speicherkatalysatoren werden Drei-Wege-Katalysatoren
möglichst
bei genauer Einhaltung eines Lambdawerts gleich 1 betrieben und
dementsprechend überwiegend
bei konventionellen Otto-Motoren eingesetzt oder als Vorkatalysator
während
einer Warmlaufphase, bevor ein NOx-Speicherkatalysator die für die Speicherung
von NOx notwendige Temperatur erreicht hat, bei magerlauffähigen Otto-Motoren.
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Um einen optimalen Betrieb des Verbrennungsmotors
im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und die Emission von Schadstoffen
zu erreichen, werden vom Motorsteuergerät 3 neben motorischen Randbedingungen
auch zu erwartende Emissionen von Abgaskomponenten sowie der aktuelle
Zustand des Abgasreinigungssystems ausgewertet. Der aktuelle Zustand
des Abgasreinigungssystems wird dabei, wie an sich bekannt, anhand
von Kenngrößen erfasst.
Als Kenngrößen sind
insbesondere bekannt die obere und untere Temperaturgrenze eines
Konvertierungsfensters für
NOx- und/oder eine andere Abgaskomponente, eine HC- oder CO-Light-oft-Schwellentemperatur,
eine Obergrenze für
Rohemissionen von Abgaskomponenten, eine obere Grenze eines Abgasmassenstroms,
eine Obergrenze einer NOx- und/oder SOx-Beladung des Abgasreinigungssystems
oder von einem oder mehreren seiner Subsysteme. Ferner ist bekannt
eine Obergrenze für
die Konzentration einer NOx-, CO-, CO2-oder HC-Abgaskomponente stromab des
Abgasreinigungssystems oder gegebenenfalls eines oder mehrerer seiner
Subsysteme. Die Werte für
diese Kenngrößen werden
in Abhängigkeit
von den Betriebsparametern des Verbrennungsmotors ermittelt und
in einem Datenspeicher des Motorsteuergeräts 3 abgelegt. Bei
Erreichen von vorgegebenen Werten derartiger Kenngrößen erfolgt
durch ein nicht dargestelltes Anzeigeelement eine Anzeige eines
fehlerhaften Zustandes des Abgasreinigungssystems bzw. eines oder
mehrerer seiner Subsysteme. Der aktuelle Wert der Kenngrößen kann
teilweise nur in bestimmten Bereichen von Betriebsparameterwerten des
Verbrennungsmotors mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden.
Treten diese Ermittlungszustände
nicht in ausreichender Häufigkeit
auf, geben die Werte der Kenngrößen den
tatsächlichen
Zustand des Abgasreinigungssystems nur mit geringer Genauigkeit
wieder.
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Erfindungsgemäß wird eine vorgegebene erste
Teilmenge von Werten von vorgegebenen Kenngrößen in Abhängigkeit von Betriebsparametern
des Verbrennungsmotors ermittelt. In Abhängigkeit von den ermittelten
Werten von Kenngrößen erfolgt über Korrelationsbeziehungen
zwischen den Kenngrößen eine
Anpassung einer weiteren Teilmenge von Werten von Kenngrößen. In 2 ist anhand einer vereinfachten
schematischen Darstellung veranschaulicht, wie für eine Teilmenge M1 von Kenngrößen mit
zugeordneten Werten über
Korrelationsbeziehungen die Werte von Kenngrößen einer Teilmenge M2 ermittelt
werden können.
So kann der Kenngröße A, die
bei bestimmten Betriebsparameterwerten den Wert XA aufweist, über eine
Korrelationsbeziehung unter veränderten
Betriebsparameterwerten ein Wert XA – zugeordnet
werden, selbst wenn die Kenngröße A unter
diesen Bedingungen nicht direkt ermittelt werden kann. Analog kann
aus dem Wert XB einer Kenngröße B der
Wert XC einer Kenngröße C ermittelt werden, wobei
die Kenngröße C unter
den entsprechenden Betriebsparameterwerten nicht direkt bestimmt
werden kann. Die entsprechenden Korrelationsbeziehungen sind erfindungsgemäß in der
Korrelationseinrichtung 16 des Motorsteuergeräts 3 abgelegt.
Bevorzugt werden hierfür
Kennfelder verwendet, die als Eingang die Werte von direkt ermittelten
Kenngrößen und
als Ausgang die über
die Korrelationsbeziehung zugeordneten Werte der weiteren Kenngrößen aufweisen.
Hiermit wird eine größere faktische
Häufigkeit
von Ermittlungszuständen erreicht.
Ferner können
Kenngrößen, die
unter den gegebenen Betriebsparameterwerten nicht mit ausreichender
hoher Genauigkeit bestimmt werden können, über die Korrelationsbeziehungen
genauer angepasst werden. Insbesondere wird die Quantität, mit der
eine Kenngröße angepasst
wird, von dem Wert einer oder mehrerer anderer Kenngrößen abhängig gemacht.
Ferner können
auch Kenngrößen angepasst
werden, die nicht eigenständig
ermittelt werden können.
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Für
ein strukturiertes Abgasreinigungssystem kann in einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung für
einen ersten Teil des Abgasreinigungssystems eine Teilmenge von
Werten und über
die Korrelationsbeziehungen für
einen anderen Teil des Abgasreinigungssystems eine weitere Teilmenge
von Werten von Kenngrößen angepasst
werden. Ebenso kann die Anpassung sich auf Kenngrößen des
Gesamtsystems beziehen. Hierbei kann der erste Teil des Abgasreinigungssystems
ein erster Katalysator und der zweite Teil ein zweiter Katalysator,
mit oder ohne NOx-Speicherfähigkeit
sein. Bevorzugt ist der zweite Katalysator ein dem ersten Katalysator
vorgeschalteter Drei-Wege-Katalysator.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung wird die Konvertierungsleistung eines Katalysators
in einem unteren Temperaturbereich ermittelt. Ausgehend von der
Konvertierungsleistung kann in an sich bekannter Weise als Kenngröße eine
untere Temperaturgrenze eines Konvertierungsfensters des Katalysators
bei Feststellung einer ungenügenden Konvertierungsleistung
bestimmt werden. Erfindungsgemäß wird eine
Korrelationsbeziehung zwischen der unteren Temperaturgrenze und
der oberen Temperaturgrenze des Konvertierungsfensters hergestellt.
Es wird daher, wenn die untere Temperaturgrenze des Konvertierungsfensters
bestimmt worden ist, über
die Korrelationsbeziehung auch die obere Temperaturgrenze angepasst.
Analog wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach
Bestimmung der oberen Temperaturgrenze die untere Temperaturgrenze
eines Konvertierungsfensters angepasst.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung wird bei einem Katalysator ohne signifikante NOx-Speicherfähigkeit
eine Korrelation zwischen einem Zustandsparameter, der sich nicht auf
die NOx-Speicherfähigkeit
bezieht und einer Kenngröße für die HC-
oder CO-Konvertierung verwendet. Die Kenngröße für die HC- oder CO-Konvertierung
hängt dabei
im allgemeinen noch vom Wert des Abgasmassenstroms oder der Betriebstemperatur
des Katalysators ab. Als Zustandsparameter wird insbesondere die
Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Katalysators gewählt. Über die
Korrelationsbeziehung wird ausgehend von dem ermittelten Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit
die HC- oder CO-Konvertierung ermittelt. Nach Anpassung dieser Kenngröße wird,
gegebenenfalls in Abhängigkeit von
weiteren Parametern, die die Abgastemperatur und/oder die Rohemission
von Abgaskomponenten beeinflussen, der Betriebszustand des Motors
verändert.
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In 3 ist
ein NOx-Konvertierungsfenster in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur
eines NOx-Speicherkatalysators sowie von Werten von NOx-Rohemissionen sowie
eine Darstellung der HC-Konvertierungsrate eines Vorkatalysators
in Abhängigkeit
von der Betriebstemperatur des Vorkatalysators dargestellt. Die
mit ZF, ZA1 und ZA2 bezeichneten
Kurven legen Bereiche von NOx-Rohemissionen
und Betriebstemperaturen des NOx-Speicherkatalysators fest, in denen
eine hohe Konvertierungsrate des NOx-Speicherkatalysators für mageres
Abgas vorliegt. Hierbei bezeichnet ZF einen NOx-Speicherkatalysator
im Frischezustand, ZA1 einen im Leicht- und ZA2 im stark gealterten
Zustand. Für
den Katalysator im Frischezustand sind noch die Obergrenze der NOx-Rohemission
sowie die untere und obere Temperaturgrenze der Katalysatortemperatur
als Kenngrößen eingetragen. Über Korrelationsbeziehungen
kann aus dem Vorliegen eines Zustandes ZF, ZA1 oder
ZA2 im NOx-Rohemissions-Temperaturdiagramm
auf eine HC-Light-off-Schwelltemperatur des Gesamtsystems geschlossen
werden. Wie in dem HC-Konvertierungs-Temperaturdiagramm dargestellt ist,
entspricht den Zuständen
ZF, ZA1 oder ZA2 jeweils
eine Light-oft-Temperatur TF, TA1 oder TA2. Als Light-oft-Temperatur
wird hier die minimale Temperatur, bei der die Konvertierungsrate
einen Wert von 50% überschreitet,
bezeichnet. Die Korrelationsbeziehungen zwischen der oberen Temperaturgrenze und/oder
der oberen Grenze für
die NOx-Rohemissionen und der HC-Light-off-Schwelltemperatur des Gesamtsystems
ist hier durch entsprechende Messungen ermittelt worden und vorzugsweise
in einem Kennfeld abgelegt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung wird die obere Grenze für die NOx-Rohemission oder die obere Grenze des
NOx-Konvertierungsfensters aus einer NOx-Konvertierungsgröße bestimmt.
Bevorzugt wird als NOx-Konvertierungsgröße eine stromabwärts des
NOx-Speicherkatalysators innerhalb einer vorgegebenen Intervallzeit
ermittelte kumulierte NOx-Masse oder eine Konzentration einer NOx-Abgaskomponente gewählt. Die
Konvertierungsgröße kann
insbesondere in einem Bereich mit einer NOx-Rohemission von kleiner/gleich
15 mg/sek ermittelt werden.
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Ferner kann die Betriebstemperatur
des Katalysators in einem Bereich mit einer hohen NOx-Konvertierungsrate,
insbesondere in einem Bereich mit bestmöglicher NOx-Konvertierungsrate
liegen. Bevorzugt ist eine Katalysatortemperatur in einem Bereich
zwischen 350 und 400 Grad Celsius. Zusätzlich zu den erwähnten Bereichen
von Zustandsparametern kann die Ermittlung einer Kenngröße, insbesondere
der NOx-Konvertierungsgröße in Abhängigkeit
vom Vorliegen einer Mindestgenauigkeit, mit der die Messung der
Zustandsparameter durch die Sensoren erfolgen kann, gemacht werden. Beispielsweise
ist eine ausreichende Genauigkeit der Sensoren zu erwarten, wenn
der Sensor ein Betriebsbereitschaftssignal abgibt. Weitere Kriterien
für die
Genauigkeit eines Sensorsignals können beispielsweise der Ablauf
einer gewissen Einschwingzeit nach erstmaliger Sensoraktivierung
oder nach starken Schwankungen der Messgrößen sein. Beispielsweise kann
bei Schwankungen des Abgasmassenstroms von mehr als 15 kg/h
erst nach einer gewissen Einschwingzeit mit einem ausreichend genauen
Sensorsignal gerechnet werden.
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Nach einer bevorzugten Intervallzeit
von 20 bis 50 sek wird mit einer oberen
Grenze für
die kumulierte NOx-Masse von 3 bis 20 mg
gearbeitet.
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Eine signifikante Alterung des Katalysators kann
beispielsweise bei einer Abnahme der Konvertierungsgröße von 98%
im Frischezustand auf einen Wert von kleiner 90% erkannt werden.
In einem solchen Fall ist beispielsweise eine Erhöhung der Light-off-Temperatur des
Vorkatalysators von 250 Grad Celsius von Werte größer 300
Grad Celsius anzunehmen.
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Die Anpassung von Kenngrößen über Korrelationsbeziehungen,
insbesondere auf Basis der Konvertierungskenngröße wird bei einer weiteren Ausgestaltung
des Verfahrens zeitlich begrenzt, damit durch Streuungen oder Fehlmessungen
kein bleibender negativer Einfluss auf die Verbrauchs- und Emissionsoptimierung
ausgeübt
wird. Die zeitliche Begrenzung kann in Abhängigkeit von einer vorgegebenen
Zeit, die von dem Beginn der Anpassung abgelaufen ist, erfolgen.
Ebenso kann die zeitliche Begrenzung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Anzahl
von Fahrtrips erfolgen. Ferner wird, sobald eine genauere Ermittlung
der Kenngrößen erfolgen kann,
die Anpassung über
Korrelationsbeziehungen beendet.