DE10333337A1

DE10333337A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Katalysatorsystems

Info

Publication number: DE10333337A1
Application number: DE10333337A
Authority: DE
Inventors: Matthias Holz; Michael Dr. Zillmer; Ekkehard Dr. Pott; Axel Lang
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: DE10333337B4

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Diagnose eines in der Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine (1) angeordneten Katalysatorsystems, welches zumindest einen motornahen Vorkatalysator (2) und zumindest einen seriell stromab des Vorkatalysators (2) angeordneten Hauptkatalysator (11) umfasst, wird eine Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des Vorkatalysators (2) und/oder des Hauptkatalysators (11) zur Diagnose herangezogen. Zur Messung einer Sauerstoffkonzentration des Abgases ist ein Sauerstoffsensor (6) stromab des Hauptkatalysators (11) vorgesehen. Eine zusätzliche Messeinrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration des Abgases zwischen Vorkatalysator (2) und Hauptkatalysator (11) ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Zur selektiven Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators OSC_VK wird innerhalb eines Zeitintervalls T_VK der dem Zeitintervall T_VK zugeordnete Wert der OSC des Katalysatorsystems OSC_K ermittelt und dieser Wert gleich OSC_VK gesetzt. Das Zeitintervall T_VK ist dadurch festgelegt, dass dort zu erwarten ist, dass OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS1 und die messbare OSC des Hauptkatalysators OSC_HK kleiner als ein Schwellwert OSC_HKS1 ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Einrichtung zur Ermittlung einer OSC (7a) aus einem zeitlichen Verlauf einer Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines in der Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysatorsystems gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Für Kraftfahrzeugkomponenten, die relevant für die Emission von Schadstoffen sind, wird in einer zunehmenden Anzahl von Ländern gesetzlich eine Onboard-Diagnose gefordert. Dementsprechend sind eine Reihe von Diagnose-Technologien entwickelt worden, um diesen Forderungen nachzukommen.
Häufig umfassen zur Abgasreinigung eingesetzte Katalysatorsysteme mindestens einen motornahen angeordneten meist kleinvolumigen und mindestens einen weiteren stromab angeordneten meist größeren Hauptkatalysator.
Die Katalysatorkomponenten können dabei als Oxidationskatalysatoren zur Konvertierung von unvenbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), als Reduktionskatalysatoren zur Reduzierung von Stickoxiden (NOx) oder als 3-Wege-Katalysatoren, welche sowohl oxidativ als auch reduktiv konvertieren, ausgestaltet sein. Für magerlauffähige Verbrennungskraftmaschinen kann der Hauptkatalysator zusätzlich mit einer NOx-Speicherkomponente ausgestattet sein.

Aus der Offenlegungsschrift DE 198 01 626 ist ein Diagnoseverfahren für Katalysatoren mit einer Speicherfähigkeit sowohl für Stickoxide als auch für Sauerstoff bekannt. Der Katalysator wird zwischen den Betriebsphasen, in denen das Abgas sauerstoffreich ist und in denen Stickoxide eingelagert werden (Magerbetrieb), regeneriert, indem er mit sauerstoffarmem Abgas, welches Reduktionsmittel wie CO oder Kohlenwasserstoffe enthält, beaufschlagt wird (Fettbetrieb). Zur Bestimmung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit (OSC) des Speicherkatalysators wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas vor dem Speicherkatalysator wiederholt so erhöht und verringert, dass sich die Änderung im Signal einer vor und einer hinter dem Speicherkatalysator angeordneten Abgassonde abbildet und eine Zeitverzögerung zwischen der Änderung der Sauerstoffkonzentration vor dem Speicherkatalysator und dem zugehörigen Signal nach dem Speicherkatalysator zur Bestimmung der Speicherkapazität ausgewertet wird. Dabei wird eine erste Zeitverzögerung zwischen den Signalen beider Abgassonden beim Anstieg und eine zweite Zeitverzögerung zwischen den Signalen beider Abgassonden beim Absenken der Sauerstoffkonzentration erfasst und die Differenz der beiden Werte gebildet. Die Differenz muss einen bestimmten Wert übersteigen, andernfalls wird ein Fehlerzustand registriert. Die Differenz korreliert mit der 3-Wege-Funktion sowie der Speicherfähigkeit des Speicherkatalysators für Stickoxide.

Für ein Katalysatorsystem, welches zumindest einen motornahen Vorkatalysator und einen seriell stromab angeordneten Hauptkatalysator umfasst, ist es bekannt, die OSC für das Vorkatalysator- und Hauptkatalysator umfassende Gesamtsystem zu bestimmen. Eine selektive Bestimmung der OSC der einzelnen Katalysatoren wird bislang mittels einer zusätzlichen zwischen den Katalysatoren im Abgassystem angeordneten sauerstoffsensitiven Messeinrichtung bestimmt. So ist aus der DE 101 15 956 A1 bekannt, die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines Vorkatalysators getrennt von dem als NOx-Speicherkatalysator ausgebildeten Hauptkatalysator zu ermitteln. Dabei ist eine Sonde vor dem Vorkatalysator und eine Sonde zwischen Vorkatalysator und Hauptkatalysator angeordnet.

Eine selektive Bestimmung der OSC ist insbesondere als Bestandteil einer Diagnose von Katalysatorsystemen für Fahrzeuge mit magerlauffähigen oder direkt einspritzenden schichtladefähigen Ottomotoren von Bedeutung. Diese können im unteren Lastbereich in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, bei denen der Schichtbetrieb im allgemeinen die verbrauchsgünstigste Betriebsart darstellt. Um das maximale Potential derartiger Motoren auszunutzen, wird dabei ein möglichst hoher Anteil des Schichtbetriebs angestrebt. Ein emissionssicherer Betrieb derartiger Fahrzeuge kann aber nur dann gewährleistet werden, wenn die aktuelle Konvertierungsleistung der einzelnen Katalysatoren bekannt ist.

Aus der DE 199 46 044 C1 ist bekannt, bei einer Abgasreinigungsanlage mit zwei hintereinander angeordneten Katalysatoren aus dem Überwachen des ersten Katalysators auf eine einwandfreie Funktionsweise der gesamten Abgasreinigungsanlage zu schließen. Zwischen den beiden Katalysatoren ist dabei eine Lambdasonde positioniert.

Aus der DE 198 51 564 C2 ist ferner ein System aus einem 3-Wege-Katalysator und einem NOx-Katalysator bekannt, bei dem die Sauerstoffspeicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators durch stromauf- und stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Sensoren überwacht wird. Ein derartiges Verfahren ist auch aus der DE 41 40 618 A1 bekannt. Es ist ferner aus der DE 101 14 456 A1 bekannt, den Zustand eines Vorkatalysators mittels einem vor dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten NOx-Sensors zu bestimmen. Um einen Schnellaktivierungskatalysator und einen Vorkatalysator zu diagnostizieren, ist ferner aus der DE 197 32 167 C2 bekannt, stromauseitig- bzw. stromabseitig vom Hilfskatalysator und hinter dem Vorkatalysator Abgassensoren anzuordnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine Diagnose eines Katalysatorsystems mit zumindest einem motornahen Vorkatalysator und zumindest einem Hauptkatalysator unter Heranziehung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit von zumindest einer Komponente einfach und kostengünstig erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Erfindungsgemäß wird zur Diagnose eines in der Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysatorsystems zur Messung einer Sauerstoffkonzentration des Abgases ein stromab des Systems angeordneter Sauerstoffsensor vorgesehen. Das Katalysatorsystem umfasst zumindest einen motornahen Vorkatalysator und einen seriell stromab des Vorkatalysators angeordneten Hauptkatalysator. Der Sauerstoffsensor ist stromab des Hauptkatalysators angeordnet. Zur Diagnose des Katalysatorsystems wird eine Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des Vorkatalysators und/oder des Hauptkatalysators herangezogen. Zur selektiven Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators OSC_VK wird innerhalb eines Zeitintervalls T_VK, in dem zu erwarten ist, dass die messbare OSC des Vorkatalysators OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS1 und in dem die messbare OSC des Hauptkatalysators OSC_HK kleiner als ein Schwellwert OSC_HKS1 ist, bestimmt. Die OSC_VK wird dabei aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators ermittelt. Der dem Zeitintervall T_VK zugeordnete Wert der OSC des Katalysatorsystems OSC_K entspricht vorzugsweise dem Wert OSC_VK.

Die Genauigkeit des Verfahrens hängt davon ab, dass in dem betrachteten Zeitintervall die OSC_VKS1 sehr viel größer als OSC_HK ist. Bevorzugt ist ein Verhältnis von 2:1 bis 100:1 OSC_VKS1 zu OSC_HKS1. Bei der Ermittlung der OSC des Katalysatorsystems in dem Zeitintervall T_VK kann erfindungsgemäß der Anteil der OSC des Hauptkatalysators gegenüber der des Vorkatalysators vernachlässigt werden. Damit ist es möglich, unter Verzicht auf einen zwischen Vorkatalysator und Hauptkatalysator angeordneten Sauerstoffsensor selektiv die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators zu bestimmen. Ergibt sich dennoch ein nicht zu vernachlässigender Anteil einer OSC des Hauptkatalysators, so kann dieser nachträglich in die Berechnung einfließen.

Innerhalb eines Zeitintervalls T_K, in dem die Sauerstoffspeicherfähigkeit sowohl des Vorkatalysators als auch des Hauptkatalysators größer als die jeweils vorgegebenen Schwellwerte sind, kann aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators der dem Zeitintervall T_K zugeordnete Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_K des gesamten Katalysatorsystems ermittelt werden.

Im Zeitintervall T_K tragen beide Komponenten des Katalysatorsystems zur Sauerstoffspeicherfähigkeit signifikant bei. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur selektiven Bestimmung der OSC_HK eine Differenzbildung der Werte OSC_K und OSC_VK vorgenommen.

Die selektive Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators ermöglicht daher auf einfache und kostengünstige Weise die selektive Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Hauptkatalysators.

Wenn das Zeitintervall T_VK dadurch festgelegt ist, dass innerhalb von T_VK die Temperatur des Vorkatalysators größer als eine Light-Off-Temperatur des Vorkatalysators und die Temperatur des Hauptkatalysators kleiner als eine Light-Off-Temperatur des Hauptkatalysators ist, können auf eine einfache Weise die Bedingungen für die Werte der Sauerstoffspeicherfähigkeit von Hauptkatalysator bzw. Vorkatalysator innerhalb des Zeitintervalls T_VK gesichert werden. Vorzugsweise wird dabei eine Light-Off-Temperatur des Vorkatalysators bzw. des Hauptkatalysators in Bezug auf die Konversion von Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffen gewählt.

Auf besonders einfache Weise können Beginn bzw. Ende des Zeitintervalls T_VK auch durch eine nach Kaltstart des Verbrennungsmotors verstrichene Minimal- bzw. Maximalzeit bzw. eine minimal bzw. maximal in den Katalysator eingetragene Wärmemenge festgelegt werden, da erfahrungsgemäß der Vorkatalysator nach einem Kaltstart eine Minimalzeit benötigt, um auf eine Betriebstemperatur zu kommen, bei der eine relativ hohe Konversionsleistung stattfindet. Die Maximalzeit sollte so festgelegt sein, dass zu diesem Zeitpunkt der Hauptkatalysator nur eine geringe Konversionsleistung zeigt.

Wenn zur Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit der zeitliche Verlauf der Sauerstoffkonzentration nach zumindest einem Wechsel eines motorischen Lambda-Wechsels von einer mageren Lambda-Vorgabe zu einer fetten Lambda-Vorgabe oder umgekehrt ausgewertet wird, können einfache und erprobte Steuerungs- bzw. Regelungsalgorithmen eingesetzt werden.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem ein Zeitverzug nach dem Wechsel des motorischen Lambda-Wertes und einer dem Wechsel zugeordneten Reaktion des Lambda-Wertes stromab des Hauptkatalysators ausgewertet wird.

Um eine ausreichend genaue Messung der Sauerstoffkonzentration zu gewährleisten, ist für den Sauerstoffsensor eine Freigabeprozedur vorgesehen, mit der eine Freigabe des Sensorsignals in Abhängigkeit von vorgegebenen Freigabebedingungen erfolgt. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Freigabebedingungen zumindest einen der Parameter Sensortemperatur und/oder Temperatur des Abgases einer Abgasleitung stromab des Hauptkatalysators umfassen.

Es ist ferner vorgesehen, dass zur selektiven Ermittlung der OSC_VK ab einem Zeitpunkt T_F eine Entleerung des Sauerstoffspeichers des Vorkatalysators durch eine fette Lambda-Vorgabe und zu einem späteren Zeitpunkt T_M ein Wechsel zu einer mageren Lambda-Vorgabe erfolgt. Eine besonders sichere Ermittlung zumindest der selektiven Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators wird erreicht, wenn der Zeitpunkt T_M nach einer Freigabe des Sensors liegt. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, dass der Zeitpunkt T_M vor einer Freigabe des Sensorsignals liegt, falls das Sensorsignal vorgegebenen Kriterien der Auswertbarkeit genügt. In letzterem Fall kann nämlich die Auswertung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators schon relativ früh erfolgen. Zusätzliche Zeit kann auch gespart werden, wenn der Zeitpunkt T_F vor einer Freigabe des Sensorsignals liegt und der Sondensprung somit direkt nach der Freigabe erfolgt.

Es ist zweckmäßig, wenn erst nach Erreichen einer Mindesttemperatur des Abgases oder in der Abgasleitung, insbesondere stromab des Hauptkatalysators, eine Heizung des Sauerstoffsensors erfolgt. Auf diese Weise wird eine Beschädigung des Sensors durch Wasserschlag vermieden. Wenn der Zeitpunkt T_F vor Beginn einer Beheizung des Sauerstoffsensors liegt, kann zusätzliche Zeit für die Durchführung der OSC-Bestimmung gewonnen werden. Durch die Verlegung des Zeitpunkts T_F nach vorne wird jeweils zusätzliche Zeit gewonnen, in welcher der Hauptkatalysator sich noch in einer Aufwärmphase befindet und kein bzw. nur wenig Sauerstoff speichern kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist die gleichen oben geschilderten Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren.

Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Diagnose bei einem Katalysatorsystem für eine magerlauffähige Verbrennungskraftmaschine, insbesondere direkt einspritzende schichtladefähige Ottomotoren oder Dieselkraftmaschinen.

Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen sind unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher dargestellt.
Dabei zeigen:
1 in schematischer Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasanlage mit einem Katalysatorsystem,
2 den zeitlichen Verlauf von ausgewählten Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine sowie einer zugeordneten Abgasanlage bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung erlaubt eine einfache und kostengünstige Diagnose eines in der Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysatorsystems mit zumindest einem motornahen Vorkatalysator und zumindest einem stromab angeordneten Hauptkatalysator. Zur Diagnose wird eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators und/oder des Hauptkatalysators herangezogen.
Die Erfindung zielt insbesondere auf eine separate Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des Vorkatalysators sowie des Hauptkatalysators. Besonders vorteilhaft kann sie in Abgasanlagen von magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschinen mit Direkteinspritzung aber auch bei Saugrohr-Einspritzung des Kraftstoffs eingesetzt werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Abgasanlage. Abgase einer vorzugsweise magerlauffähigen Brennkraftmaschine 1 werden über eine Abgasleitung 3, 3' einem Katalysatorsystem, welches einen Vorkatalysator 2 und einen seriell nachgeschalteten Hauptkatalysator 11 umfasst, zugeführt. Die gereinigten Abgase verlassen das Katalysatorsystem durch die Abgasleitung 4. Stromauf des Vorkatalysators 2 zwischen Brennkraftmaschine 1 und Vorkatalysator 2 kann eine Abgassonde 5 angeordnet sein, welche einen motorischen Lambdawert Lambda M des ungereinigten Abgases erfasst. Die Abgassonde 5 ist nicht obligatorisch, da Lambda M auch aus einer Modellierung des Motorbetriebs errechnet werden kann. Stromab des Hauptkatalysators ist ein Sauerstoffsensor 6 angeordnet, welcher den Sauerstoffgehalt des gereinigten Abgases erfasst. Die Abgassonde 5 bzw. der Sensor 6 sind vorzugsweise Lambdasonden oder andere sauerstoffempfindliche Sensoren. Besonders günstig sind Zweipunktlambdasonden, Breitbandlambdasonden sowie sauerstoffsensitive NOx-Sensoren mit Lambdasondenfunktion.
Signale des Sensors 6 werden einem Steuergerät 7 zugeführt, welches unter anderem die Brennkraftmaschine 1 abhängig von den Betriebsbedingungen und/oder einer Fahrerwunschanforderung etwa eines Gaspedals mit Kraftstoff versorgt. Das Steuergerät 7 kann Signale weiterer Sensoren 9, 10, 12, 13, etwa Drehzahl, Motortemperatur, Katalysatortemperatur, Drosselklappenstellung, Last- oder Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine erfassen und über eine Kraftstoffzuführung 8 der Brennkraftmaschine 1 Kraftstoff entsprechend zu dosieren. Ferner ist eine Einrichtung 7a zur Ermittlung einer OSC aus dem Signalverlauf des Sauerstoffsensors 6 vorgesehen.
Der Vorkatalysator 2 ist vorzugsweise ein 3-Wege-Katalysator.
Der Katalysator 11 weist vorzugsweise eine Speicherfähigkeit für Stickoxide (NOx) und für Sauerstoff auf und speichert im Abgas enthaltene Stickoxide bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Magerbetrieb. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Katalysator 11 vorzugsweise ein NOx-Speicherkatalysator.
Die Kombination aus im Abgasstrom vorgeschaltetem 3-Wege-Katalysator 2 und nachgeschaltetem Katalysator 11 erweist sich als besonders effektiv bei der Abgasreinigung von magerlauffähigen Motoren. Der Vorkatalysator 2 kann als Startkatalysator dienen, der nach einem Kaltstart schnell die erforderliche Betriebstemperatur erreicht. Bei Lambda M um einen Wert 1 herum arbeitet dieser Vorkatalysator als üblicher 3-Wege-Katalysator. Bei Magerbetrieb mit Lambda werden in diesem Vorkatalysator Kohlenmonoxid CO und Kohlenwasserstoffe CH konvertiert. Ferner kann die Nitratbildung in einem nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator 11 unterstützt werden.
Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, bei dem Lambda M erhöht und verringert wird und die Änderung in dem Signal der stromab des Katalysatorsystems angeordneten Sauerstoffsonde 6 ausgewertet wird. Dabei wird die Zeitverzögerung zwischen dem Überschreiten eines vorgegebenen ersten mageren Lambdawertes stromauf des Katalysators 2 und dem Überschreiten eines vorgegebenen zweiten mageren Lambdawertes stromab des Katalysators 11 zur Bestimmung der Speicherfähigkeit für Sauerstoff herangezogen.
Im Unterschied zu dem erwähnten Stand der Technik ermöglicht die vorliegende Erfindung eine separate Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit der Komponenten des Katalysatorsystems. Ein entscheidender Vorteil ist dabei, dass erfindungsgemäß auf einen zwischen den Katalysatoren 2 und 11 angeordneten Sauerstoffsensor verzichtet wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine separate Bestimmung der OSC einer Komponente des Katalysatorsystems dann erfolgt, wenn die messbare OSC der anderen Komponente 0 oder gegenüber dem messbaren Wert der OSC der anderen Komponente vernachlässigbar klein ist. In diesem Fall ist durch Messung der OSC des Gesamtsystems die separate Ermittlung der OSC der aktiven Komponente des Katalysatorsystems möglich.
Bekannt ist, dass die messbare OSC eines Katalysators mit der Light-Off-Temperatur, insbesondere für die Oxidation von Kohlenmonoxid CO, korreliert. Für einen NOx-Speicherkatalysator ist bekannt, dass die OSC insbesondere zur Diagnose der 3-Wege-Funktion und der HC-Konvertierung dieses Katalysatortyps, geeignet ist.
Die Ermittlung der OSC erfolgt erfindungsgemäß aus der Auswertung des Signalverlaufes des Sauerstoffsensors 6 stromabwärts des Hauptkatalysators 11 mittels der Einrichtung 7a.
Erfindungsgemäß wird zur selektiven Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators OSC_VK innerhalb eines Zeitintervalls T_VK, in dem zu erwarten ist, dass OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS1 und in dem die messbare OSC des Hauptkatalysators OSC_HK kleiner als ein Schwellwert OSC_HKS1 ist, der zugeordnete Wert der OSC des gesamten Katalysatorsystems OSC_K ermittelt. Die Schwellwerte OSC_VKS1 bzw. OSC_HKS1 sind Katalysator-typspezifisch und können ferner aufgrund von Serienstreuungen differieren. Die Ermittlung des Wertes der OSC_K wird vorzugsweise mittels der Auswertung eines Zeitverzugs der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators vorgenommen. Der Wert OSC_VK wird erfindungsgemäß gleich dem Wert OSC_K im Zeitintervall T_VK gesetzt.
In 2 ist der zeitliche Verlauf von einigen relevanten Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine zur genaueren Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In 2a zeigt die Kurve 100 im zeitlichen Verlauf eine Temperatur im Vorkatalysator an. Ausgegangen wird dabei von einer relativ niedrigeren Temperatur, wie sie beispielsweise nach einem Kaltstart einer Verbrennungskraftmaschine vorliegt. Einige Zeit nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine erreicht die Temperatur 100 des Vorkatalysators eine Light-Off-Temperatur, überschreitet sie und nähert sich einem im wesentlichen stationären Wert an. Die Light-Off-Temperatur ist definiert als die Temperatur eines Katalysators, bei der dieser für eine bestimmte Schadstoffkomponente des Abgases eine vorgegebene Konversionsrate von beispielsweise 40%, 50%, 60% und 70% oder 80% erreicht hat. Im vorliegenden Fall wird bevorzugt eine Light-Off-Temperatur für Kohlenmonoxid CO herangezogen. Da der Vorkatalysator 2 näher an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist als der stromab angeordnete Hauptkatalysator 11, erfolgt ein Temperaturanstieg des Hauptkatalysators 11 aufgrund einer Erwärmung durch die Abgase erst zu einem späteren Zeitpunkt und mit einem geringeren Gradienten als des Vorkatalysators 2. In 2a ist der Verlauf der Temperatur im Hauptkatalysator mit 110 bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass der Verlauf der Temperatur 110 des Hauptkatalysators 11 erst mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Temperatur 100 des Vorkatalysators 2 ansteigt.
In den 2b bzw. 2c sind die jeweils aktuellen messbaren Sauerstoffbeladungen von Vorkatalysator 2 OS_VK bzw. Hauptkatalysator 11 OS_HK in ihrem zeitlichen Verlauf dargestellt. Der Verlauf von OS_VK ist als 400, der von OS_HK als 410 bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass OS_VK einen deutlich höheren Wert spätestens zu dem Zeitpunkt annimmt, zu dem die Temperatur des Vorkatalysators Temp_VK größer als die Light-Off-Temperatur des Vorkatalysators Temp_LOVK ist. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Temperatur des Hauptkatalysators Temp_H deutlich unter seiner Light-Off-Temperatur Temp_LOHK. Dementsprechend ist die aktuelle messbare Sauerstoffbeladung OS_HK, wie aus dem Verlauf der Kurve 410 ersichtlich ist, vernachlässigbar gering. bzw. bis zur vorliegenden Haupttemperatur max. möglichen Wert gefüllt (jedoch wesentlich geringer als OSC_HKS1). In der Phase T_F bis T_M wird die im Hauptkatalysator 11 eingespeicherte OSC ausgeräumt. Dieses unterschiedliche Verhalten von OS_VK und OS_HK nach dem Kaltstart wird erfindungsgemäß verwendet, um separat die OSC des Vorkatalysators zu bestimmen.
Im vorliegenden Fall wird daher das Zeitintervall T_VK in dem OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS1 und in dem der Wert OSC_HK kleiner als ein Schwellwert OSC HKS1 ist, durch das Zeitintervall gegeben, in dem Temp_VK größer als die Light-Off-Temperatur Temp_LOVK und Temp_HK kleiner als die Light-Off-Temperatur des Hauptkatalysators Temp_LOHK ist. Die Werte von Temp_HK bzw. Temp_VK können mittels der Sensoren 12 bzw. 13 bestimmt oder auf Basis eines Modells berechnet werden. Es versteht sich, dass der Beginn T_VKS bzw. das Ende T_VKE des Zeitintervalls T_VK grundsätzlich auch durch eine nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors verstrichenen Minimal- bzw. Maximalzeit festgelegt werden kann bzw. eine minimal bzw. maximal eingetragene Wärmemenge. Solange bei der Bestimmung der Minimal- bzw. Maximalzeit weitere Einflussfaktoren wie Außentemperatur, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Abgastemperaturen, Abgasmassenstrom oder dergleichen nicht berücksichtigt werden, ist jedoch bei einer derartigen Festlegung des Zeitintervalls T_VK mit einer größeren Ungenauigkeit zu rechnen. Bevorzugt ist daher eine Bestimmung von T_VKS bzw. T_VKE, bei der Einflussfaktoren wie Außentemperatur, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Abgastemperaturen, Abgasmassenstrom oder dergleichen berücksichtigt sind.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Temperatur des Vorkatalysators 2 und des Hauptkatalysators 11 durch Temperatursensoren 12, 13 in den Katalysatoren ermittelt wird. Ferner sind Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt, bei denen eine Temperaturmessung des Abgases vor oder nach den Katalysatoren erfolgt und die Katalysatortemperatur aufgrund der Temperaturdaten des Abgases sowie gegebenenfalls weiterer Parameter wie der Strömungsgeschwindigkeit oder dergleichen bestimmt wird.
Für den Sauerstoffsensor 6 ist bevorzugt eine Freigabeprozedur vorgesehen, mit der eine Freigabe des Sensorsignals in Abhängigkeit von vorgegebenen Freigabebedingungen erfolgt. Wie an sich bekannt, ist es zweckmäßig, beispielsweise die Sensortemperatur, die Temperatur des Abgases in räumlicher Nähe des Sauerstoffsensors 6, einen Massenstrom des Abgases oder dergleichen in den Freigabebedingungen zu berücksichtigen.
Insbesondere die Temperatur in der Abgasleitung 4, die sich nach dem Motorstart am Einbauort des Sauerstoffsensors 6 einstellt, ist von Bedeutung, um die Gefahr eines sogenannten Wasserschlages vermeiden zu können. Ein Sauerstoffsensor 6 wird vorzugsweise erst nachdem die Abgasanlage bzw. das Abgas am Einbauort des Sauerstoffsensors eine Mindesttemperatur erreicht hat, auf seine Arbeitstemperatur beheizt. Je nach Auslegung der Abgasanlage liegt diese Temperatur vorzugsweise zwischen 25 Grad C und 120 Grad C und besonders bevorzugt zwischen 50 Grad C und 70 Grad C.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beginnt die OSC-Ermittlung erst nach Freigabe des Sensorsignals durch die Freigabeprozedur. In 2a ist die Freigabe durch die Stufenfunktion im zeitlichen Verlauf des Sensorfreigabesignals 200 deutlich gemacht. In einer weiteren Ausführungsform, die weiter unten genauer beschrieben wird, erfolgt die Ermittlung der OSC_VK bereits zu einem Zeitpunkt vor der eigentlichen Sensorfreigabe.
In 2a bezeichnet 300 den zeitlichen Verlauf des motorischen Lambda_M vor dem Vorkatalysator 2. Der Wert von Lambda_M in 2a zeigt einen Gemischsprung zur Ermittlung der OSC_VK. Vorzugsweise wird dazu die Abgasanlage mit zunächst leicht fettem Abgas mit einem Lambda-Wert zwischen 0,70 und 0,99 beaufschlagt. Ab einem Zeitpunkt T_F wird daher eine fette Lambda-Vorgabe (Lambda fett) gegeben. Damit wird der Sauerstoffspeicher des Vorkatalysators und des stromab angeordneten Hauptkatalysators 11 entleert. Mit einer gewissen Verzögerung wird ein Signalsprung ins Fette am Sensor 6 stromab des Hauptkatalysators 11 beobachtet. Der Signalsprung kann auch zur Steuerung verwendet werden, um festzulegen, wann anschließend eine Beaufschlagung der Abgasanlage mit leicht magerem Abgas (Lambda mager) erfolgen soll. Hierbei liegt Lambda bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,005 und 1,5.
Sobald der Vorkatalysator 2 und der Hauptkatalysator 11 mit Sauerstoff gefüllt sind, erfolgt ein Sprung des Sensorsignals auf einen mageren Wert S_M1. Ein Zeitverzug T₁ zwischen T_M und dem Zeitpunkt T_S wird als Maß für die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators OSC_VK gewählt.
Da in diesem betrachteten Zeitintervall T_VK die Temperatur des Hauptkatalysators Temp_HK unterhalb der Light-Off-Temperatur Temp_LOHK liegt, ist die ermittelte OSC näherungsweise nur auf den Vorkatalysator 2 zurückzuführen, der in dem betrachteten Zeitintervall T_VK eine Temperatur aufweist, die oberhalb seiner Light-Off-Temperatur Temp_LOVK liegt.
Es ist zu betonen, dass der in 2b eingezeichnete Verlauf 310 des Lambda-Wertes nach dem Vorkatalysator 2 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht verwendet wird, da ein entsprechender Sensor zwischen dem Vorkatalysator 2 und dem Hauptkatalysator 11 nicht erforderlich ist. Eine zeitliche Abgaslauflänge von Vorkatalysator 2 bis zum Sauerstoffsensor 6 stromab des Hauptkatalysators 11 wird wie an sich bekannt in eine Korrektur des Zeitverzugs von T₁ eingearbeitet.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der Zeitpunkt T_F vor dem Zeitpunkt einer Freigabe des Sensorsignals. Insbesondere kann der Zeitpunkt T_F vor Beginn einer Beheizung des Sensors 6 liegen. In diesem Fall wird vor dem eigentlichen Erreichen der Sensorfreigabe der Sauerstoffspeicher des Vorkatalysators 2 vollständig ausgeräumt. Mit Erreichen eines auswertbaren Signalverlaufs wird dann auf magere Bedingungen zum Zeitpunkt T_M umgeschaltet. Hierdurch wird zusätzliche Zeit gewonnen, in welcher der Hauptkatalysator 11 sich noch in einer Aufwärmphase befindet und entsprechend seiner Temperatur wenig Sauerstoff speichern kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sauerstoffspeicher des Vorkatalysators 2 unmittelbar vor der eigentlichen Sensorfreigabe geleert ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt, wie bereits erwähnt, der Zeitpunkt T_M vor einer Freigabe des Sensorsignals, wie sie durch die erwähnte Freigabeprozedur erfolgt, falls die vorgegebenen Freigabebedingungen erfüllt sind. Zweckmäßigerweise wird dabei gefordert, dass das Sensorsignal vorgegebenen Kriterien der Auswertbarkeit wie beispielsweise absoluter Wert, Wert von Fluktuationen bzw. Rauschen, Sprungcharakteristik oder dergleichen genügt. Insbesondere zeigt der Signalverlauf des Sauerstoffsensors 6 bei Verwendung einer Lambda-Sonde bzw. eines NOx-Sensors bereits kurz nach Beginn einer Beheizung eine Abhängigkeit, aus der ein magerer bzw. fetter Wert des Abgases bzw. ein Fett-Mager- oder Mager-Fett-Wechsel geschlossen werden kann. Hinsichtlich des Wechsels zwischen fettem und zumindest magerem Abgas erlaubt daher dieser Signalverlauf bereits vor der eigentlichen Sensorfreigabe eine Signalauswertung. Bevorzugt wird hier eine entsprechende Sprungcharakteristik ausgewertet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn unmittelbar nach Beginn einer Sensorbeheizung über einen Gemischsprung OSC_VK ermittelt wird. Ferner kann der Zeitpunkt T_M prädiktiv aufgrund der sich einstellenden Zeit T₁ festgelegt werden. Weiterhin kann die Zeit zwischen T_F und T_M durch Auswerten der Sondensignale nach dem Hauptkatalysator 11 auf eine möglichst kurze Zeit optimiert werden.
Innerhalb eines Zeitintervalls T_K, in dem zu erwarten ist, dass OSC_HK größer als ein Schwellwert OSC_HKS2 und OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS2 ist, kann der dem Zeitintervall T_K zugeordnete Wert der OSC_K des gesamten Katalysatorsystems aus dem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators 11 ermittelt werden. Zweckmäßigerweise wird das Zeitintervall T_K dadurch bestimmt, dass dort die Temperatur Temp_VK > als Temp_LOVK und die Temperatur des Hauptkatalysators Temp_HK > Temp_LOHK ist, da bei diesen Temperaturen sowohl der Vorkatalysator 2 als auch der Hauptkatalysator 11 betriebswarm und aktiv sind. Die Sauerstoffspeicherfähigkeit des gesamten Katalysatorsystems wird in dem Zeitintervall T_K vorzugsweise aus einem Zeitverzug T₂ nach einem Gemischsprung ermittelt, wie in 2a–2c dargestellt ist. Die Festlegung der Intervallgrenzen T_KS und T_KE kann auch auf andere Weise als die der Temperaturmessung erfolgen, beispielsweise durch Festlegung von Minimal- und Maximalzeiten nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine bzw. eine minimal bzw. maximal eingetragene Wärmemenge.
Die Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC_HK erfolgt zweckmäßigerweise durch Differenzbildung gemäß der Gleichung OSC_HK = OSC_K – OSC_VK.
Für reproduzierbare Werte bei der Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des gesamten Katalysatorsystems ist eine homogene Durchwärmung des Gesamtsystems erforderlich. Daher wird vorzugsweise bei Vorliegen von stark dynamischen Vorgängen, die zu unterschiedlichen Temperaturbelastungen von Vorkatalysator 2 und Hauptkatalysator 11 führen können und damit eine Verfälschung der gewonnenen Ergebnisse bewirken würden, keine Auswertung der OSC vorgenommen. Stark dynamische Vorgänge sind beispielsweise eine starke Beschleunigung mit einer anschließenden Konstantfahrt oder ein Abbremsen nach einer Konstantfahrt. Der Wert des Zeitverzugs T₂ wird zweckmäßigerweise ebenso wie der Zeitverzug T₁ um eine zeitliche Abgaslauflänge vom Vorkatalysator 2 bis zum Sauerstoffsensor 6 korrigiert.
Zur Diagnose des Vorkatalysators 2 bzw. des Hauptkatalysators 11 kann im Anschluss an die Bestimmung von OSC_VK oder OSC_HK ein Vergleich mit den jeweiligen Schwellwerten erfolgen, die als charakteristisch für eine ordnungsgemäße Funktion des Katalysators gewählt werden. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs und in Kombination mit zusätzlich zu ermittelnden Faktoren werden Maßnahmen eingeleitet, wie beispielsweise eine Regeneration oder Entschwefelung des Hauptkatalysators 11 oder eine Fehlermeldung, die in einer Motorsteuerung abgelegt oder mittels eines Anzeigeinstruments zur Anzeige gebracht wird, falls der Schwellwert unterschritten wird. Andernfalls kann die Diagnose zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden.
Mit zunehmender Alterung der Katalysatoren wird das erfindungsgemäße Verfahren unempfindlicher hinsichtlich von Streuungen, da die Light-Off-Temperatur der Katalysatoren mit zunehmender Alterung zu höheren Temperaturen hinverschoben wird. Hierdurch steigt auch die Temperatur, ab der ein alternierender Fett-Mager-Betrieb zu einer Sauerstoffeinspeicherung bzw. Sauerstoffausspeicherung führt. Das erfindungsgemäße Verfahren gewinnt daher für einen Betrieb mit gealterten Katalysatoren an Trennschärfe, da der Vorkatalysator aufgrund seiner motornahen Position trotzdem sehr schnell erheblich oberhalb der Light-Off-Temperatur Temp_LOVK liegt, wohingegen der Hauptkatalysator aufgrund der motornahen Position deutlich mehr Zeit benötigt, um seine Light-Off-Temperatur Temp_LOVK zu überschreiten und eine Querempfindlichkeit des Hauptkatalysators somit weniger stark die Ermittlung der OSC des Vorkatalysators beeinflusst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Sauerstoffspeicherfähigkeit und damit die Konvertierungsleistung insbesondere für unverbrannte Kohlenwasserstoffe sowohl des Vorkatalysators als auch des Hauptkatalysators eines Katalysatorsystems bestimmt werden, ohne zusätzliche Sauerstoff-Messeinrichtungen zwischen den Katalysatoren einzusetzen. Damit werden Kosten eingespart. Die Erfindung ermöglicht es, selektiv Einfluss auf den optimalen Betriebsbereich einer Verbrennungskraftmaschine zu nehmen und entsprechende Maßnahmen zur Einhaltung von Abgasemissionsgrenzwerten durch weitere Funktionen, wie die Einschränkung eines Magerbetriebs, eine Sicherung einer Katalysatortemperatur, einer Anpassung von Katalysatorheizmaßnahmen einzuleiten.

1: Verbrennungskraftmaschine
2: Vorkatalysator
3: Abgasleitung
3': Abgasleitung
4: Abgasleitung
5: Lambdasonde
6: Sauerstoffsensor
7: Steuergerät
7a: Einrichtung zur Ermittlung einer OSC
8: Kraftstoffzuführeinrichtung
9: Sensoren
10: Drosselklappe
11: Hauptkatalysator
12: Temperatursensor
13: Temperatursensor
100: Temperatur im Vorkatalysator
110: Temperatur im Hauptkatalysator
200: Freigabe Sensorbeheizung
300: Abgaslambda vor dem Vorkatalysator
310: Abgaslambda nach dem Vorkatalysator
320: Abgaslambda nach dem Hauptkatalysator
400: Messbare Sauerstoffbeladung Vorkatalysator
410: Messbare Sauerstoffbeladung Hauptkatalysator

Claims

Verfahren zur Diagnose eines in der Abgasanlage einer vorzugsweise magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschine (1) angeordneten Katalysatorsystems, welches zumindest einen motornahen Vorkatalysator (2) und zumindest einen seriell stromab des Vorkatalysators (2) angeordneten Hauptkatalysator (11) umfasst, wobei zur Messung einer Sauerstoffkonzentration des Abgases ein Sauerstoffsensor (6) stromab des Hauptkatalysators (11) vorgesehen ist und eine Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des Vorkatalysators (2) und/oder des Hauptkatalysators (11) zur Diagnose herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur selektiven Bestimmung des messbaren Wertes der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators OSC_VK – innerhalb eines Zeitintervalls T_VK, in dem zu erwarten ist, dass OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS1 und in dem die messbare OSC des Hauptkatalysators OSC_HK kleiner als ein Schwellwert OSC_HKS1 ist, – aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators (11) der dem Zeitintervall T_VK zugeordnete Wert der OSC des Katalysatorsystems OSC_K ermittelt und – OSC_VK näherungsweise gleich OSC_K gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – innerhalb eines Zeitintervalls T_K, in dem zu erwarten ist, dass OSC_HK größer als ein Schwellwert OSC_HKS2 und OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS2 ist, – aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators (11), der dem Zeitintervall T_K zugeordnete Wert der OSC_K des Katalysatorsystems ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur selektiven Bestimmung der OSC des Hauptkatalysators OSC_HK eine Differenzbildung der Werte OSC_K und OSC_VK erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass T_VK dadurch festgelegt ist, dass innerhalb von T_VK die Temperatur des Vorkatalysators Temp_VK größer als eine Light-Off-Temperatur des Vorkatalysators Temp_LOVK und die Temperatur des Hauptkatalysators Temp_HK kleiner als eine Light-Off-Temperatur des Hauptkatalysators Temp_LOHK ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass Beginn bzw. Ende (T_VKS, T_VKE) des Zeitintervalls T_VK durch eine seit einem Kaltstart des Verbrennungsmotors verstrichene Minimal- bzw. Maximalzeit und/oder minimal bzw. maximal eingetragene Wärmemenge festgelegt sind.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb von T_K die Temperatur Temp_VK > Temp_LOVK und Temp_HK > Temp_LOHK ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer OSC der zeitliche Verlauf der Sauerstoffkonzentration nach zumindest einem Wechsel eines motorischen Lambda-Wertes Lambda_M von einer mageren Lambdavorgabe Lambda mager zu einer fetten Lambdavorgabe Lambda fett und/oder von einer fetten Lambdavorgabe Lambda fett zu einer mageren Lambdavorgabe Lambda mager ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitverzug T₁, T₂ nach dem Wechsel des motorischen Lambdawerts Lambda_M zu einer dem Wechsel zugeordneten Reaktion des Lambdawerts stromab des Hauptkatalysators (11) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug T₁, T₂ um eine zeitliche Abgaslauflänge vom Vorkatalysator bis zum Sauerstoffsensor stromab des Hauptkatalysators korrigiert wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass zur selektiven Ermittlung der OSC_VK ab einem Zeitpunkt T_F eine Entleerung des Sauerstoffspeichers des Vorkatalysators durch eine fette Lambdavorgabe Lambda fett und zu einem späteren Zeitpunkt T_M ein Wechsel zu einer mageren Lambdavorgabe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt T_M der Sauerstoffspeicher des Vorkatalysators bis auf einen Wert kleiner als ein Schwellwert OS_VKS sowie der Sauerstoffspeicher des bis dahin aufgewärmten Hauptkatalysators entleert ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Sauerstoffsensor eine Freigabeprozedur vorgesehen ist, mit der eine Freigabe des Sensorsignals in Abhängigkeit von vorgegebenen Freigabebedingungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabebedingungen zumindest einen der Parameter Wert einer Sensortemperatur oder Wert einer Temperatur des Abgases oder einer Abgasleitung stromab des Hauptkatalysators umfassen.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt T_M nach einer Freigabe des Sensors liegt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt T_M vor einer Freigabe des Sensorsignals liegt, falls das Sensorsignal vorgegebenen Kriterien der Auswertbarkeit genügt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt T_M adaptiv in Abhängigkeit von einer Prediktion der sich einstellenden Zeit T₁ festgelegt ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt T_F vor einer Freigabe des Sensorsignals liegt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffsensor eine Heizeinrichtung aufweist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach Erreichen einer Mindesttemperatur des Abgases oder einer Abgasleitung, insbesondere stromab des Hauptkatalysators eine Heizung des Sauerstoffsensors erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt T_F vor Beginn einer Beheizung des Sauerstoffsensors liegt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffsensor als Breitband- oder Zweipunkt-Lambdasonde oder als sauerstoffsensitiver NOx-Sensor ausgebildet ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung, Steuerung und/oder Regelung des motorischen Lambdawertes Lambda_M eine Abgassonde, vorzugsweise eine Breitband- oder Zweipunkt-Lambda-Sonde, stromauf des Vorkatalysators in der Abgasanlage angeordnet ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Werte OSC_VK oder OSC_HK mit einem jeweils zugeordneten Schwellwert einer OSC verglichen und das Ergebnis zur Diagnose des Katalysatorsystems herangezogen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zur Diagnose eines in der Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine (1) angeordneten Katalysatorsystems, welches zumindest einen motornahen Vorkatalysator (2) und einen seriell stromab des Vorkatalysators (2) angeordneten Hauptkatalysator (11) umfasst mit einem Sauerstoffsensor (6) zur Messung einer Sauerstoffkonzentration des Abgases stromab des Hauptkatalysators (11) und mit einer Einrichtung (7a) zur Ermittlung einer OSC aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators (11), dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Einrichtung (7a) zur Ermittlung einer OSC zur selektiven Bestimmung der messbare Sauerstoffspeicherfähigkeit des Vorkatalysators OSC_VK – innerhalb eines Zeitintervalls T_VK, in dem zu erwarten ist, dass OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS1 und in dem die OSC des Hauptkatalysators OSC_HK kleiner als ein Schwellwert OSC_HKS1 ist, – aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators (11) der dem Zeitintervall T_VK zugeordnete Wert der OSC des Katalysatorsystems OSC_K ermittelt und – OSC VK näherungsweise gleich OSC_K gesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass – innerhalb eines Zeitintervalls T_HK, in dem zu erwarten ist, dass OSC_HK größer als ein Schwellwert OSC_HKS2 und OSC_VK größer als ein Schwellwert OSC_VKS2 ist, – aus einem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration stromab des Hauptkatalysators (11), der dem Zeitintervall T_K zugeordnete Wert der OSC_K des Katalysatorsystems ermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zur selektiven Bestimmung von OSC_HK eine Differenzbildung der Werte OSC_K und OSC_VK erfolgt.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 24–26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine magerlauffähig ist.