DE19801626A1 - Diagnose eines NOx-Speicherkatalysators beim Betrieb von Verbrennungsmotoren - Google Patents
Diagnose eines NOx-Speicherkatalysators beim Betrieb von VerbrennungsmotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Diagnose von Katalysatoren, die
zur Konvertierung von Schadstoffen im Abgas von
Brennkraftmaschinen verwendet werden. Insbesondere betrifft
sie die Diagnose eines NOx-Speicherkatalysators beim Betrieb
eines Verbrennungsmotors.
In einem Betriebsbereich der Verbrennung magerer
Kraftstoff/Luftgemische (Lambda größer 1) erfüllt der Drei-
Wege-Katalysator die Anforderungen an die Stickoxidumsetzung
nicht mehr. Hier kommen NOx-Speicherkatalysatoren zum
Einsatz, welche die im mageren Motorbetrieb emittierten
Stickoxide speichern. Durch den Betrieb des Motors im fetten
Bereich (Lambda kleiner 1) werden gespeicherte Nitrate
freigesetzt und zu Stickstoff reduziert.
Die Verwendung von NOx-Speicherkatalysatoren in diesem
Zusammenhang ist bspw. aus der EP 560 991 B1 bekannt.
Gesetzgeberische Forderungen sehen eine On Board-Diagnose
von schadstoffemissionsrelevanten Kraftfahrzeugkomponenten
wie Katalysatoren vor. In diesem Zusammenhang ist es z. B.
aus der DE 24 44 334 bekannt, die Signale einer vor und
einer hinter dem Katalysator angeordneten,
sauerstoffempfindlichen Abgassonde zur Beurteilung eines
Drei-Wege-Katalysators heranzuziehen. Das bekannte Verfahren
basiert auf der Sauerstoffspeicherfähigkeit eines
funktionsfähigen Drei-Wege-Katalysators. Die DE 24 44 334
offenbart in diesen Zusammenhang eine Veränderung der
Kraftstoff/Luft-Gemischzusammensetzung von Lambda = 0,95
(fettes, kraftstoffreiches Gemisch, Sauerstoffmangel) zu
Lambda = 1,05 (mageres, kraftstoffarmes Gemisch,
Sauerstoffüberschuß). Der vor dem Katalysator angeordnete
Abgassensor reagiert darauf praktisch verzögerungslos.
Aufgrund des bei Lambda = 0,95 vorherrschenden
Sauerstoffmangels im Abgas sind die Sauerstoffspeicherplätze
des Katalysators zunächst nicht besetzt. Nach dem Umschalten
auf Sauerstoffüberschuß vor dem Katalysator werden die
Sauerstoffspeicherplätze sukzessive belegt. Hinter dem
Katalysator herrscht daher nach dem Umsteuern zunächst
weiter Sauerstoffmangel. Nach einer von der
Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators abhängigen
Zeitspanne tritt auch hinter dem Katalysator
Sauerstoffüberschuß auf, der eine Änderung des Signals des
hinteren Abgassensors auslöst. Der Zeitverzug, d. h. die
Phasenverschiebung zwischen den Reaktionen beider
Abgassensoren wird mit abnehmender
Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators kleiner und
kann daher zur Beurteilung der Sauerstoffspeicherfähigkeit
zur Diagnose des Katalysators verwendet werden.
Auf einen Katalysator, der neben einer Speicherfähigkeit für
Sauerstoff auch eine Speicherfähigkeit für Stickoxide
besitzt, ist dieses bekannte Verfahren nicht ohne weiteres
übertragbar. Derartige Katalysatoren können üblicherweise
noch Stickoxide speichern, wenn ihre
Sauerstoffspeicherfähigkeit bereits erschöpft ist und ein
hinter dem Katalysator angeordneter Abgassensor
Sauerstoffüberschuß anzeigt. Der Zeitverzug zwischen den
Reaktionen beider Abgassensoren nach einer Umsteuerung von
fettem auf mageres Gemisch liefert daher bei NOx-Spei
cherkatalysatoren keine Aussage über ihre NOx-Spei
cherfähigkeit.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zur Beurteilung der NOx-Spei
cherfähigkeit eines NOx-Speicherkatalysators, die
möglichst mit in modernen Kraftfahrzeugen bereits
vorhandenen Komponenten, wie je einem
sauerstoffempfindlichen Abgassensor vor und nach dem
Katalysator, realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung basiert darauf, daß ein Sauerstoffmangel im
Abgas hinter dem Katalysator erst dann auftritt, wenn sowohl
die Sauerstoff- als auch die Stickoxidspeicherplätze im NOx-Spei
cherkatalysator leer sind. Wird der Katalysator bspw.
durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors mit magerem
Gemisch zunächst mit Sauerstoff und Stickoxiden gefüllt und
werden dann zur Regeneration des Katalysators
Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) im Abgas
durch fette Gemischeinstellung erzeugt laufen folgende
Prozesse ab: Die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid
reduzieren die gespeicherten Stickoxide. Der in Form von
Stickoxiden gebundene und gespeicherte Sauerstoff wird
zusammen mit dem übrigen im Katalysator gespeicherten
Sauerstoff freigesetzt, so daß der Sauerstoffüberschuß
hinter dem Katalysator zunächst aufrechterhalten bleibt.
Der hinter dem Katalysator angeordnete Abgassensor reagiert
erst dann auf den Sauerstoffmangel vor dem Katalysator, wenn
sowohl die Sauerstoffspeicherplätze als auch die
Stickoxidspeicherplätze des Katalysators leer sind. Der
Zeitverzug zwischen dem Beeinflussen des Abgases vor dem
Katalysator durch Einbringen von Reduktionsmittel und der
Reaktion der hinteren Abgassonde hängt daher von der Summe
der Sauerstoffspeicherfähigkeit und der NOx-Spei
cherfähigkeit ab und kann daher prinzipiell zur
Bewertung der NOx-Speicherfähigkeit als Diagnosekriterium
genutzt werden. Allerdings wird ein Teil des genannten
Zeitverzuges durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit
verursacht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin,
diesen Teil quantitativ zu erfassen und bei der Bestimmung
der NOx-Speicherfähigkeit zu berücksichtigen.
Als hinter dem Katalysator angeordneter Sensor kommt eine
übliche, sauerstoffempfindliche Lambdasonde oder bspw. ein
HC-Sensor ein Frage.
Die Erfindung ist nicht auf eine Fettsteuerung des Motors
zur Bereitstellung von HC und CO im Abgas als
Reduktionsmittel beschränkt. Das Reduktionsmittel kann auch
aus anderen Quellen, bspw. als Harnstoff aus einem
Vorratstank gesteuert dosiert werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbsp. mit Bezug auf die
Figuren erläutert.
Fig. 1 zeigt das technische Umfeld, in dem die Erfindung
ihre Wirkung entfaltet. Fig. 2 veranschaulicht die Erfindung
anhand von Signalverläufen. Fig. 3 stellt ein weiteres
Ausführungsbsp. einer Vorrichtung dar, die zur Ausführung
der Erfindung geeignet ist. Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen
anhand von Signalverläufen die Erfindung in Verbindung mit
einer Steuerung- bzw. Regelung der Kraftstoffzumessung eines
Verbrennungsmotors mit einem NOx-Speicherkatalysator. Fig. 6
offenbart ein Flußdiagramm als Ausführungsbsp. der
Erfindung.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Verbrennungsmotor 1 mit
einem Katalysator 2, Abgassonden 3 und 4, einem Steuergerät
5, einem Kraftstoffzumeßmittel 6, sowie verschiedenen
Sensoren 7, 8, 9 für Last L und Drehzahl n sowie ggf.
weitere Betriebsparameter des Verbrennungsmotors wie
Temperaturen, Drosselklappenstellung etc. Der Katalysator
weist einen ersten Teil 2a und einen zweiten Teil 2b auf.
Teil 2a stellt den NOx-Speicherkatalysator dar. Teil 2b
repräsentiert einen NOx-Speicherkatalysator mit integrierter
Sauerstoffspeicherfähigkeit oder einen nachgeschalteten
sauerstoffspeichernden Drei-Wege-Katalysator.
Aus den genannten und ggf. weiteren Eingangssignalen bildet
das Steuergerät u. a. Kraftstoffzumeßsignale, mit denen das
Kraftstoffzumeßmittel 6 angesteuert wird. Das
Kraftstoffzumeßmittel 6 kann sowohl für eine sogenannte
Saugrohreinspritzung als auch für eine
Benzindirekteinspritzung in die Brennräume der einzelnen
Zylinder ausgestaltet sein. Die Variation der
Gemischzusammensetzung kann über eine Veränderung der
Einspritzimpulsbreiten erfolgen, mit denen das
Kraftstoffzumeßmittel angesteuert wird. Der Kern des
erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft in diesem Umfeld in
erster Linie das Steuergerät 5, die hinter dem Katalysator
angeordnete Abgassonde 4 sowie das Mittel 10 zur Anzeige
und/oder Abspeicherung einer Information über die
Speicherfähigkeit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird
daraus durch die Merkmale der Vorrichtungsansprüche
realisiert.
Fig. 2 stellt in Fig. 2a den Wechsel in der
Gemischzusammensetzung vor dem Katalysator in Verbindung mit
dem Signalpegel der hinteren Abgassonde 4 (Fig. 2b) bei einem
Ausführungsbsp. der Erfindung dar.
In einer ersten Phase Ph1 wird der Motor mit Lambda größer
als Eins, d. h. mit Luftüberschuß betrieben. Der niedrige
Signalpegel der hinteren Sonde in Fig. 2b zeigt an, daß auch
hinter dem Katalysator Luft- bzw. Sauerstoffüberschuß
herrscht. Zum Zeitpunkt t1 wird die Gemischzusammensetzung
von Lambda größer Eins auf Lambda kleiner Eins, also
Sauerstoffmangel umgesteuert. Damit markiert t1 den Beginn
einer Phase Ph2 mit fetter Gemischzusammensetzung. Zum
Zeitpunkt t2 reagiert der hintere Sensor 4 auf den
Sauerstoffmangel mit einem Anstieg seines Signals vom
niedrigen auf den hohen Pegel. Daraufhin wird zum Zeitpunkt
t3 die Fettphase Ph2 beendet und wieder auf mageres Gemisch
(Phase Ph1) umgesteuert. t2 und t3 können auch
zusammenfallen. Zum Zeitpunkt t4 tritt der in Magerphasen
emittierte Überschuß an Sauerstoff hinter dem Katalysator
auf und läßt das Signal der hinteren Sonde auf den für
mageres Gemisch charakteristischen niedrigen Signalpegel
sinken.
Erfindungsgemäß werden die Phasenverschiebungen zwischen den
steigenden und den fallenden Flanken der Signale gebildet,
also T2=t3-t1 und T1=t4-t2. Die Differenz T2NOx=T2-T1 wird
erfindungsgemäß als eine Maßzahl für die NOx-Spei
cherfähigkeit des Katalysatorsystems betrachtet.
Die Erfindung basiert auf dem folgenden Zusammenhang: Bei
der Speicherung treten zwei sauerstoffbindende Prozesse auf.
Zum einen wird Sauerstoff in Form von Stickoxiden, also an
Stickstoff gebunden in den Katalysator eingelagert. Zum
zweiten findet eine direkte Speicherung von Sauerstoff
statt. Die Regenerationszeit T2 (Sauerstoffabbau) vom Beginn
der Fettphase bis zur Reaktion der hinteren Sonde wird durch
beide Prozesse bestimmt. Die reduzierenden Stoffe HC und CO
greifen gewissermaßen auf beide Formen des gespeicherten
Sauerstoffs zu.
Die Zeit T1 zwischen dem Ende der Fettphase und einer
Magerreaktion der Sonde (Sauerstoffüberschuß) wird dominant
von der Befüllung des NOx-Speichers mit Sauerstoff
beschrieben. Zum Zeitpunkt der Magerreaktion ist der NOx-Spei
cher noch nicht voll. In der Zeit T1 wird der
Katalysator mit Sauerstoff und teilweise mit Stickoxiden
gefüllt. Zunächst ist sowohl der Sauerstoffspeicher als auch
der NOx-Speicher leer. Bei magerem Abgas werden Sauerstoff
und NOx gespeichert, d. h. beide Speicher werden befüllt.
Der Sauerstoffspeicher ist schneller voll. Bei vollem
Sauerstoffspeicher ist Sauerstoff hinter dem Speicher
meßbar, was durch die Magerreaktion nach vorhergehendem
Sauerstoffmangelsignal der hinteren Sonde belegbar ist. Die
Zeit T1 zwischen dem Beginn des Sauerstoffüberschusses vor
dem Katalysator und dem Feststellen des
Sauerstoffüberschusses hinter dem Katalysator ist bei
ansonsten konstanten Bedingungen auf die Sauerstoffspeicher-Men
ge/-Größe abbildbar. Mit anderen Worten: T1 ist eine
Maßzahl für die Sauerstoffspeicherfähigkeit.
Die Zeit T2 beginnt mit Sauerstoffmangel, also mit
Reduktionsmittel im Abgas (Fettphase Ph2). Das
Reduktionsmittel verbraucht den ganzen Sauerstoff, den der
Katalysator liefert. Dieser stammt aus den o.a. zwei
Prozessen. Bei ansonsten gleichen Bedingungen sind Mengen
auf Zeiten abbildbar. T2 als Zeit zwischen Beginn der
Fettphase und Detektion des Sauerstoffmangels/HC-Über
schusses hinter dem Katalysator ist daher auf eine
Gesamtsauerstoffmenge abbildbar. Diese setzt sich aus zwei
Teilmengen zusammen, die wiederum auf zwei fiktive
Teilzeiten T2NOx und T2O abbildbar sind. Dabei entspricht
T2NOx der fiktiven Zeit für Leerung des NOx-Speichers ohne
Leerung des Sauerstoffspeichers. Analog entspricht T2O der
Zeit für eine fiktive Leerung des Sauerstoffspeichers ohne
Beteiligung des NOx-Speichers.
Also T2 = T2NOx + T2O.
T2O muß bei Mengengleichheit gleich T1 sein, da
gewissermaßen die Zeiten die Leerung und Füllung mit der
gleichen Menge beschreiben.
Es folgt: T2 - T1 = T2NOx.
Mit anderen Worten: Durch Differenzbildung der der Messung
zugänglichen Zeiten T1 und T2 kann der
Sauerstoffspeichereinfluß eliminiert werden. Das Ergebnis
der Differenzbildung stellt ein Maß für die
NOx-Speicherfähigkeit dar.
Mit anderen Worten: Die Differenzen T2NOx der
Phasenverschiebungen der Zeit T ist eine zur quantitativen
Beurteilung geeignete Größe. Wie aus Fig. 2b ersichtlich
ist, können die Zeitpunkte t2 und t4 bspw. durch
Schwellwertdurchgänge des Signals der hinteren Sonde
bestimmt werden.
Die Zeiten t1 und t3 können im Steuergerät direkt erfaßt
werden. Bei einem sprungartigen Umsteuern von Lambda ist t1
der Zeitpunkt, ab dem die Einspritzimpulsbreiten vergrößert
wenden und t3 der Zeitpunkt, ab dem die
Einspritzimpulsbreiten wieder verringert werden. In diesem
Fall sind t1, t3 noch mit der Unschärfe der Gaslaufzeit
zwischen dem Beginn der Einspritzung und dem Zeitpunkt, zu
dem die Verbrennungsprodukte den Katalysator erreichen,
behaftet. Diese Zeit ist jedoch klein gegen die Zeit T und
kann daher in erster Näherung vernachlässigt werden.
Überdies fällt sie bei der Differenzbildung heraus.
Alternativ kann der Zeitpunkt des Signalpegelwechsels der
vorderen Abgassonde 3 zur Bestimmung von t1, t3 genutzt
werden.
Die dargestellte Änderung der Gemischzusammensetzung führt
dazu, daß der Verbrennungsmotor Kohlenwasserstoffe und
Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel emittiert. Alternativ zur
Emission von reduzierend wirkenden Abgaskomponenten kann das
Reduktionsmittel auch aus einem Vorratstank 11 über ein vom
Steuergerät 5 angesteuertes Ventil 12 dem Abgas vor dem
Katalysator zugeführt werden. Der Motor kann dann
durchgehend mit magerem Gemisch betrieben werden. Eine
entsprechende Abwandlung der Struktur der Fig. 1 ist in Fig.
3 dargestellt.
Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen anhand von Signalverläufen,
wie die Erfindung in eine Steuerung- bzw. Regelung der
Kraftstoffzumessung eines Verbrennungsmotors in Verbindung
mit einem NOx-Speicherkatalysator eingebettet werden kann.
Der Verbrennungsmotor wird abwechselnd in ersten Phasen Ph1
mit gegenüber der stöchiometrischen Gemischzusammensetzung
(Lambda = 1) kraftstoffärmerem (magerem) Gemisch und in
zweiten Phasen Ph2 mit kraftstoffreicherem (fetten) Gemisch
betrieben. In den ersten Phasen speichert der NOx-Ka
talysator die NOx-Emissionen des Motors ein. In den
zweiten Phasen regeneriert eine definierte Anfettung den
Speicherkatalysator. Die Regenerierung erfolgt über eine
Reduktion der gespeicherten Nitrate zu Stickstoff (N2). Um
hohe Speicher- und Konvertierungsraten des NOx-Spei
cherkatalysators zu erreichen, muß der Speicher 2a
nahezu vollständig geleert und somit ausreichend
Reduktionsmittel zugeführt werden.
Fig. 4 veranschaulicht den Phasenwechsel in Verbindung mit
einer Darstellung der eingespeicherten NOx-Menge (Fig. 4a),
dem zugehörigen Kraftstoff/Luftverhältnis Lambda, wie es die
vor dem Katalysator angeordnete Abgassonde 3 (Fig. 2b)
erfaßt und dem Signalverhalten der hinter dem Katalysator
angeordneten Abgassonde 4 (Fig. 2c) für den anzustrebenden
Idealfall jeweils vollständiger Füllung und Entleerung des
NOx-Speicherkatalysators.
Zum Zeitpunkt t=0 sei der NOx-Speicherkatalysator leer. In
der folgenden ersten Phase Ph1 wird der Verbrennungsmotor
mit magerem Gemisch (Lambda größer 1) betrieben. Die dabei
emittierten Stickoxide werden im Speicherkatalysator
gespeichert. Die erste Phase (Magerphase) wird idealerweise
bei vollem Speicherkatalysator 2a beendet. An die erste
Phase schließt sich eine zweite Phase Ph2 an, in der der
Speicherkatalysator regeneriert wird. In diesem
Ausführungsbsp. erfolgt die Regenerierung mit Hilfe eines
fetten Motorbetriebs in der Phase Ph2. Dabei emittiert der
mit kraftstoffreicherem Gemisch arbeitende Verbrennungsmotor
unverbranntes HC und CO als Reduktionsmittel. Unter
Einwirkung des Katalysators reagiert das Reduktionsmittel
mit den gespeicherten Stickoxiden zu Wasser, CO2 und N2, die
mit dem Abgas weiter transportiert werden. Der Speicher wird
dadurch erneut für Stickoxide aufnahmefähig, d. h.
regeneriert. Zwischen den Phasen Ph1 und Ph2 wird vom
Steuergerät 5 im fortlaufenden Wechsel umgesteuert.
Im Idealfall erfolgt die Regenerierung (Phase 2) bis zur
vollständigen Entleerung des Speicherkatalysators 2a und
endet, bevor überschüssiges Reduktionsmittel hinter dem
Katalysator auftritt. Das Auftreten von überschüssigem
Reduktionsmittel geht mit Sauerstoffmangel einher und kann
daher mit einem sauerstoffempfindlichen Abgassensor 4
detektiert werden. Alternativ dazu können bspw.
überschüssige Kohlenwasserstoffe auch direkt mit einem
HC-Sensor anstelle oder in Ergänzung zum
sauerstoffempfindlichen Abgassensors 4 nachgewiesen werden.
Nach Fig. 4a ist der Speicherkatalysator jeweils am Ende
einer Fettphase Ph2 vollständig leer und nach Fig. 4c ändert
sich das Signalverhalten des hinter dem Katalysator
angeordneten Abgassensors 4 dabei nicht. Das dargestellte
niedrige Niveau des Sensorsignals repräsentiert dabei einen
Sauerstoffüberschuß und damit den im zeitlichen Mittel
überwiegenden verbrauchsoptimierten Magerbetrieb des
Vebrennungsmotors.
Da eine exakte Berechnung der notwendigen
Reduktionsmittelmenge im Motorbetrieb nicht möglich ist,
besitzt der Katalysator 2 vorteilhafterweise den
integrierten oder nachgeschalteten Sauerstoffspeicher 2b,
der als Puffer dient. Eine unzulässig hohe Zufuhr an
Reduktionsmittel CO und HC wird mit dem im
Sauerstoffspeicher 2b gespeicherten Sauerstoff reagieren.
Der nachgeschaltete Sauerstoffspeicher wird durch
überschüssiges Reduktionsmittel idealerweise nur zur Hälfte
geleert. Der nachgeschaltete Sauerstoffspeicher erlaubt eine
gewisse Überdosierung des Reduktionsmittels, die zur
Sicherstellung der vollständigen Entleerung des
Speicherkatalysators 2a vorteilhaft ist. Die angestrebte
Leerung des Sauerstoffspeichers bis zur Hälfte ermöglicht
einen Ausgleich von Dosierungsunschärfen, die im realen
Betrieb unvermeidlich sind.
Fig. 5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in Ablehnung an die Darstellung der Fig. 4.
Wie aus Fig. 5b ersichtlich, erfolgt die Steuerung des
Verbrennungsmotors zunächst so, daß der hinter dem
Katalysator angeordnete Sensor 4 sein Signalverhalten nicht
ändert und auf einem für mageres Gemisch charakteristischen
Pegel bleibt. Dies kann bedeuten, daß die Länge der
Fettphasen bereits optimal ist. D.h.: Bis auf
Dosierungsunschärfen, die vom Sauerstoffspeicherkatalysator
2b gepuffert werden, entspricht die Länge dem Bedarf, so daß
der Speicherkatalysator 2a vollständig regeneriert wird. Es
kann jedoch auch sein, daß die Länge der Fettphasen nicht
für eine vollständige Regeneration des Speicherkatalysators
ausreicht. Gewissermaßen testweise wird daher die Länge der
Fettphasen sukzessiv vergrößert. Am Ende der dritten
dargestellten Fettphase Ph2.3 übersteigt der
Reduktionsmitteleintrag in das Katalysatorsystem 2 den durch
den Regenerierungsbedarf (2a) plus Puffergröße (2b)
vorgegebenen Betrag mit der Folge, daß hinter dem
Katalysator Sauerstoffmangel in Verbindung mit einem
Überschuß von Reduktionsmittel wie CO und HC auftritt.
Fig. 5c zeigt die resultierende Änderung des
Signalverhaltens des Abgassensors 4, die bspw. durch einen
Schwellwertvergleich detektierbar ist.
Die zur Auslösung der Signaländerung zugehörigen Fettphase
Ph2.3 ist daher gerade zu lang, um vom Katalysatorsystem 2
gepuffert zu werden, während die vorhergehende Fettphase
Ph2.2 noch nicht lang genug war um eine Reaktion auszulösen.
Der tatsächliche Reduktionsmittelbedarf ist daher mit einer
Feinheit auflösbar, die von der Schrittweite der sukzessiven
Verlängerungen bestimmt ist.
Folgende Fettphasen PH2.4 usw. werden verkürzt, wobei das
Ausmaß der Verkürzung so bemessen ist, daß der
Speicherkatalysator 2a immer noch vollständig regeneriert
wird, der Sauerstoffspeicherkatalysator 2b aber nur bis etwa
zur Hälfte geleert wird. Anschließend wird das Verfahren
wiederholt, die Fettphasen also wieder sukzessiv verlängert.
Die Verlängerung muß jedoch nicht zwangsläufig sofort
gestartet werden. Es ist auch denkbar, den als optimal
herausgefundenen Wert für den aktuellen Betriebspunkt zu
speichern und erst nach Eintritt vorbestimmter Bedingungen,
etwa nach Ablauf einer gewissen Zeit einen neuen
Adaptionsdurchgang zu starten.
Alternativ zur sukzessiven Veränderung der Fettphasen kann
auch eine sukzessiv erfolgende Erhöhung des Grades der
Anfettung durchgeführt werden. Beide Alternativen können
auch kombiniert werden.
Die bis zur Reaktion des hinteren Sensors zum Zeitpunkt t2
zugeführte Reduktionsmittelmenge hängt von der
Gesamtspeicherfähigkeit des Katalysatorsystems ab. In einer
Alternative zur Erfassung der Zeiten T1, T2 kann auch die in
Phase Ph2 zugeführte Reduktionsmittelmenge erfaßt und zum
Sauerstoffeintrag in der Phase T1 in Beziehung gesetzt
werden. Von dieser Reduktionsmittelmenge ist die
Reduktionsmittelmenge zu subtrahieren, die dem
Sauerstoffeintrag in der Phase T1 gleichwertig ist. Das
Ergebnis ist dann ebenfalls eine Maßzahl für die
Stickoxidspeicherfähigkeit. Diese Maßzahl kann mit einem
Schwellwert verglichen werden. Je größer die Maßzahl ist,
desto größer ist die NOx-Speicherfähigkeit des Katalysators.
Bei einer Zufuhr von Reduktionsmittel gemäß Fig. 3 kann die
Reduktionsmittelmenge Menge bspw. aus dem Ansteuersignal für
das Ventil 12 bestimmt werden. Bei einer Emission
reduzierend wirkender Abgaskomponenten kann die Menge bspw.
aus dem Signal der vorderen Sonde 3 und der Ansaugluftmenge
bestimmt werden. Dabei gibt die Ansaugluftmenge den
Gesamtgasstrom in den Katalysator wieder und das
Abgassensorsignal liefert ein Signal über den Anteil an
Reduktionsmittel. Die Zusammenhänge zwischen
Reduktionsmittelmenge, Sensorsignal und Luftmenge können
bspw. durch Versuche ermittelt und in einem Kennfeld im
Steuergerät 5 abgelegt sein. Analog kann der
Sauerstoffeintrag in der Phase T1 aus dem Gesamtgasstrom und
seinem Anteil an Sauerstoff, der aus dem Signal der vorderen
Sonde ableitbar ist, bestimmt werden.
Das weitgehend selbsterklärende Flußdiagramm der Fig. 6
stellt diesen Ablauf als Ausführungsbeispiel dar.
Claims (9)
1. Verfahren der Diagnose eines Katalysators im Abgas von
Verbrennungsmotoren, der sowohl eine Sauerstoff- als auch
eine Stickoxidspeicherfähigkeit aufweist,
bei welchem Verfahren die Sauerstoffkonzentration im Abgas
vor dem Katalysator wiederholt so erhöht und verringert
wird, daß sich die Änderung im Signal einer nach dem
Katalysator angeordneten Abgassonde abbildet und bei welchem
Verfahren eine erste Phasenverschiebung zwischen einer
Verringerung der Sauerstoffkonzentration und einer
darauffolgenden Reaktion der Sonde und eine zweite
Phasenverschiebung zwischen anschließender Erhöhung der
Sauerstoffkonzentration und einer darauffolgenden Reaktion
der Sonde erfaßt wird und bei dem die Differenz der
Phasenverschiebungen bestimmt und bei dem ein Fehlersignal
gespeichert und oder ausgegeben wird, wenn die genannte
Differenz eine vorgegebene Schwelle nicht erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sauerstoffkonzentration im Abgas durch eine Variation
des Mischungsverhältnisses des dem Verbrennungsmotor
zugeführten Kraftstoff/Luftverhältnisses verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sauerstoffkonzentration im Abgas durch Zugabe von
Reduktionsmittel zum Abgas vor dem Katalysator verändert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Steuerung des Kraftstoff/Luftverhältnisses der
Verbrennungsmotor abwechselnd in ersten Phasen mit gegenüber
der stöchiometrischen Gemischzusammensetzung
kraftstoffärmerem Gemisch und in zweiten Phasen mit
kraftstoffreicherem Gemisch betrieben wird.
5. Diagnosevorrichtung eines Katalysators im Abgas von
Verbrennungsmotoren, welcher Katalysator sowohl eine
Sauerstoff- als auch eine Stickoxidspeicherfähigkeit
aufweist,
mit Mitteln zur Erhöhung und Verringerung der
Sauerstoffkonzentration im Abgas vor dem Katalysator und
wenigstens einer hinter dem Katalysator angeordneten
Abgassonde, Mitteln zum Erfassen einer ersten
Phasenverschiebung zwischen einer Verringerung der
Sauerstoffkonzentration und einer darauffolgenden Reaktion
der Sonde und einer zweiten Phasenverschiebung zwischen der
anschließenden Erhöhung der Sauerstoffkonzentration und
einer darauffolgenden Reaktion der Sonde und Mitteln zur
Auswertung der Differenz zur Bestimmung der
Stickoxidspeicherfähigkeit des Katalysators.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel
zur Ausgabe und/oder Abspeicherung eines Katalysator-Feh
lersignals, falls die Differenz einen vorbestimmten
Schwellwert nicht erreicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abgassonde sauerstoffempfindlich ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine
weitere, vor dem Katalysator angeordnete Abgassonde, wobei
die Phasenverschiebungen jeweils als Zeitverzug zwischen dem
Signal der vorderen und der hinteren Abgassonde erfaßt
werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel
zur Zufuhr von Reduktionsmittel zum Abgas vor dem
Katalysator zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration.
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