DE19816175A1 - Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Stickoxid-Speicherkatalysators - Google Patents

Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Stickoxid-Speicherkatalysators

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Stickoxid-Speicherkatalysators, welcher eine Stickoxid-Speicherfunktion und eine Sauerstoff-Speicherfunktion aufweist und mit zyklischem Wechsel der Luftzahlen des Abgases von mager nach fett betrieben wird, wobei während der Magerphase die Stickoxide gespeichert und während der Fettphase die Stickoxide desorbiert und umgesetzt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Speicherkatalysators die Luftzahl des Abgases von mager nach fett umgeschaltet wird und die Fettphase über die für die vollständige Desorption der Stickoxide benötigte Zeit bis wenigstens zum Durchbruch des fetten Abgases durch den Katalysator verlängert und der zwischen dem ersten Umschalten bis zum Durchbruch des fetten Abgases sich ergebende Zeitversatz DELTAt¶1¶ sowie der nach erneutem Umschalten des Abgases von fett nach mager sich ergebende Zeitversatz DELTAt¶2¶ zwischen dem zweiten Umschalten und dem Durchbruch des Sauerstoffs durch den Katalysator gemessen werden und die Zeitdifferenzen DELTAt¶1¶ und DELTAt¶2¶ zur getrennten Beurteilung der Sauerstoff-Speicherfunktion und der Stickoxid-Speicherfunktion des Katalysators herangezogen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Über­ prüfung der Funktionstüchtigkeit eines Stickoxid-Speicherka­ talysators, welcher eine Stickoxid-Speicherfunktion und eine Sauerstoff-Speicherfunktion aufweist und mit zykli­ schem Wechsel der Luftzahlen des Abgases von Luftzahlen über 1 (Sorptionsphase) zur Speicherung der Stickoxide zu Luftzahlen unter 1 (Desorptionsphase) zur Desorption und Umsetzung der Stickoxide betrieben wird.
Stickoxid-Speicherkatalysatoren wurden speziell für die Ab­ gasreinigung von mager betriebenen Brennkraftmaschinen ent­ wickelt. Zur Klasse der mager betriebenen Brennkraftmaschi­ nen gehören mager betriebene Benzinmotoren, sogenannte Ma­ germotoren, und Dieselmotoren. Magermotoren, insbesondere mit Benzin-Direkteinspritzung, werden zunehmend im Kraft­ fahrzeugbau eingesetzt, da sie eine theoretische Kraft­ stoffersparnis von bis zu 25% gegenüber stöchiometrisch be­ triebenen Brennkraftmaschinen ermöglichen.
Stickoxid-Speicherkatalysatoren besitzen die Fähigkeit, in einem weiten Temperaturbereich Stickoxide unter oxidieren­ den Abgasbedingungen, das heißt im Magerbetrieb, zu spei­ chern. Diese Betriebsphase wird daher im folgenden auch als Sorptionsphase bezeichnet.
Da die Speicherkapazität eines Speicherkatalysators be­ grenzt ist, muß er von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Hierzu wird die Luftzahl des dem Motor zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches und damit auch die Luftzahl des den Motor verlassenden Abgases für kurze Zeit auf Werte un­ ter 1 abgesenkt. Dies wird auch als Anfettung des Luft/Kraftstoff-Gemisches oder des Abgases bezeichnet. Wäh­ rend dieser kurzen Betriebsphase liegen also im Abgas vor Eintritt in den Speicherkatalysator reduzierende Bedingun­ gen vor.
Unter den reduzierenden Bedingungen während der Anfettungs­ phase werden die gespeicherten Stickoxide freigesetzt und am Speicherkatalysator unter gleichzeitiger Oxidation von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff wie bei konventionellen Dreiwegkatalysatoren zu Stickstoff redu­ ziert. Diese Betriebsphase des Speicherkatalysators wird im folgenden auch als Desorptions- und Umsetzungsphase be­ zeichnet. Bei korrekter Funktion des Gesamtsystems aus Speicherkatalysator, Sauerstoffsensoren und Motorelektronik liegen hinter dem Speicherkatalysator während der Desorp­ tionsphase in etwa stöchiometrische Bedingungen vor, das heißt die vor dem Speicherkatalysator während der Desorpti­ onsphase im Überschuß vorliegenden Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid werden am Speicherkatalysator durch die frei­ gesetzten Stickoxide oxidiert.
Typischerweise beträgt die Dauer der Sorptionsphase etwa 30 bis 100 Sekunden. Die Dauer der Desorptionsphase ist we­ sentlich kürzer und liegt nur im Bereich von wenigen Sekun­ den (1 bis 10 Sekunden).
Funktionsweise und Zusammensetzung von Stickoxid-Speicher­ katalysatoren sind zum Beispiel aus der EP 0 560 991 B1 bekannt. Als Speichermaterial enthalten diese Katalysatoren wenigstens eine Komponente aus der Gruppe der Alkalimetalle (Kalium, Natrium, Lithium, Cäsium), der Erdalkalimetalle (Barium, Kalzium) oder der Seltenerdmetalle (Lanthan, Yttrium). Als katalytisch aktives Element enthält der Spei­ cherkatalysator Platin. Unter oxidierenden Abgasbedingun­ gen, das heißt im Magerbetrieb, können die Speichermateria­ lien, die im Abgas enthaltenen Stickoxide in Form von Ni­ traten speichern. Hierzu ist es jedoch erforderlich, daß die Stickoxide, welche je nach Bauart des Motors und seiner Betriebsweise zu etwa 50 bis 90% aus Stickstoffmonoxid be­ stehen, zunächst zu Stickstoffdioxid oxidiert werden. Dies geschieht an der Platinkomponente des Speicherkatalysators.
Neben den genannten Komponenten kann der Stickoxid-Spei­ cherkatalysator noch Sauerstoff speichernde Komponenten enthalten. Er kann in diesem Fall neben der Stickoxidspei­ cherung auch Funktionen eines konventionellen Dreiwegkata­ lysators übernehmen. Als Sauerstoff speichernde Komponente wird zum größten Teil Ceroxid eingesetzt. Der Stickoxid-Speicher­ katalysator besitzt dann neben seiner Stickoxid-Speicher­ funktion auch eine Sauerstoff-Speicherfunktion, er ist somit bifunktional.
Ein wichtiges Problem bei modernen Abgasreinigungsverfahren ist die Überprüfung der korrekten Funktion der verwendeten Katalysatoren, um einen recht zeitigen Austausch von nicht mehr funktionstüchtigen Katalysatoren zu ermöglichen. Dies gilt auch für Stickoxid-Speicherkatalysatoren, die zum ei­ nen durch den im Kraftstoff vorhandenen Schwefel und zum anderen durch thermische Überlastung in ihrer Stick­ oxid-Speicherfähigkeit geschädigt werden können. Während die Vergiftung durch Schwefel in der Regel durch Regeneration bei erhöhten Temperaturen wieder rückgängig gemacht werden kann, handelt es sich bei der thermischen Schädigung um ei­ nen irreversiblen Vorgang.
Bei bifunktionalen Speicherkatalysatoren können prinzipiell beide Speicherfunktionen durch Vergiftung und thermische Einflüsse geschädigt werden. Dabei bedingt die Schädigung der einen Funktion nicht notwendigerweise die Schädigung der anderen Funktion.
Da Stickoxide und Sauerstoff beides oxidierende Komponenten sind, lassen sich ihre Wirkungen nicht klar voneinander trennen, so daß es zu Fehldiagnosen bei der Prüfung des Ka­ talysators kommen kann. Daher besteht ein dringendes Be­ dürfnis, die Funktionstüchtigkeit beider Speicherfunktionen unabhängig voneinander beurteilen zu können.
Die EP 0 690 213 A1 beschreibt eine Abgasreinigungseinrich­ tung, die in der Lage ist, den Grad der Schädigung eines Stickoxid-Speicherkatalysators oder eines Dreiwegkatalysa­ tors zu bestimmen. Hierzu ist ein Sauerstoffsensor, dessen Ausgangssignal proportional zum Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ist, hinter dem Stickoxid-Speicherkatalysator oder dem Dreiwegkatalysator angeordnet. Zur Bestimmung der Schädigung des Stickoxid-Speicherkatalysators oder des Dreiwegkatalysators wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoffgemisches zeitweilig von mager nach fett oder von fett nach mager geändert. Während der Betriebszeit mit ge­ ändertem Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird die schon vorlie­ gende Schädigung der Katalysatoren aus dem Spitzenwert des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors ermittelt.
Ein Verfahren zur Überprüfung eines bifunktionalen Stickoxid-Speicherkatalysators ist aus der genannten Offen­ legungsschrift nicht bekannt. Es ist daher Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung ein Verfahren zur Überprüfung der Funk­ tionsfähigkeit von bifunktionalen Speicherkatalysatoren zur Verfügung zu stellen, welches es erlaubt, die beiden Spei­ cherfunktionen getrennt zu überprüfen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Überprü­ fung der Funktionstüchtigkeit eines Stickoxid-Speicherkata­ lysators, welcher eine Stickoxid-Speicherfunktion und eine Sauerstoff-Speicherfunktion aufweist und mit zyklischem Wechsel der Luftzahlen des Abgases von mager nach fett und zurück betrieben wird, wobei während der Magerphase die Stickoxide gespeichert und während der Fettphase die Stick­ oxide desorbiert und umgesetzt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Funktions­ tüchtigkeit des Speicherkatalysators die Luftzahl des Abgases von mager nach Fett umgeschaltet wird und die Fettphase über die für die vollständige Desorption der Stickoxide benötigte Zeit bis wenigstens zum Durchbruch des fetten Abgases durch den Katalysator verlängert und der zwischen dem ersten Umschalten bis zum Durchbruch des fetten Abgases sich ergebende Zeitversatz Δt1 sowie der nach erneutem Umschalten des Abgases von fett nach mager sich ergebende Zeitversatz Δt2 zwischen dem zweiten Umschalten und dem Durchbruch des Sauerstoffs durch den Katalysator gemessen werden und die Zeitdifferenzen Δt1 und Δt2 zur getrennten Beurteilung der Sauerstoff-Speicherfunk­ tion und der Stickoxid-Speicherfunktion des Katalysators herangezogen werden.
Erfindungsgemäß werden also die beiden Speicherfunktionen des bifunktionalen Katalysators durch Messen der Zeitdiffe­ renzen zwischen den Änderungen der Luftzahlen vor und hin­ ter dem Speicherkatalysator überprüft. Während die Zeitdif­ ferenz bei Änderung der Luftzahl von mager nach fett durch die gemeinsame Wirkung von Stickoxid- und Sauerstoff-Spei­ cherfunktion des Katalysators verursacht wird, ist die Zeitdifferenz bei Änderung der Luftzahl von fett nach mager nur von der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators abhängig.
Nach dem Umschalten der Luftzahl von mager nach fett werden die Stickoxide durch die reduktiven Komponenten des Abgases (Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid) desorbiert und am Speicherkatalysator umgesetzt. Außerdem werden die redukti­ ven Komponenten des Abgases unter Verbrauch des gespeicher­ ten Sauerstoffs oxidiert. Stickoxidspeicher und Sauerstoff­ speicher werden somit im fetten Abgas entleert.
Die Luftzahl des Abgases hinter dem Katalysator folgt der Luftzahländerung vor dem Katalysator nicht spontan, sondern nur mit einer gewissen Verzögerung und bleibt, solange die Speicher nicht entleert sind, noch im mageren Bereich, so daß eine hinter dem Katalysator angeordnete Sprung-Lambda-Sonde noch eine magere Abgaszusammensetzung melden würde. Erst wenn Stickoxidspeicher und Sauerstoffspeicher entleert sind, werden keine Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid mehr umgesetzt. Es kommt dann zum Durchbruch dieser Stoffe durch den Katalysator und die Luftzahl des Abgases hinter dem Katalysator wechselt in den fetten Bereich. Dieser Zeitpunkt kann in einfacher Weise mit einer sogenannten Sprung-Lambda-Sonde ermittelt werden, deren Signal in einem engen Luftzahlintervall um 1 herum von mager nach fett oder umgekehrt umschlägt. Aber auch die Verwendung einer linea­ ren Lambda-Sonde zur Bestimmung dieses Zeitpunktes ist mög­ lich. Die Funktionsweise der für das Verfahren geeigneten Lambda-Sonden werden im Kraftfahrttechnischen Taschenbuch von Bosch, VDI-Verlag, 20. Auflage von 1995, Seiten 490 bis 492, beschrieben.
Die gespeicherten Stickoxide werden in der Regel schneller freigesetzt als der auf dem Katalysator gespeicherte Sauer­ stoff durch die Kohlenwasserstoffe im fetten Abgas ver­ braucht, beziehungsweise entleert, wird. Außerdem sind diese Desorptionsgeschwindigkeiten noch von dem Grad der Anfettung des Abgases sowie der Abgastemperatur abhängig. Je stärker das Abgas angefettet wird, um so schneller werden Stickoxidspeicher und Sauerstoffspeicher entleert. Gleiches gilt für eine Erhöhung der Abgastemperatur. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann die Luftzahl während der Fettphase in einem Intervall zwischen 0,7 und 0,99 festgelegt werden.
Wird eine Luftzahl knapp unter 1 gewählt, so geht die Entleerung der Speicher langsamer vor sich als bei einem niedrigeren Wert der Luftzahl. Dies ermöglicht eine höhere Genauigkeit der Zeitmessung. Der Durchbruch der reduktiven Komponenten durch den Katalysator tritt in diesem Fall erst nach vollständiger Entleerung von Stickoxidspeicher und Sauerstoffspeicher ein, so daß die zu messende Zeit­ differenz Δt1 die Summe beider Speicherkapazitäten wie­ dergibt. Bei stärkerer Anfettung kommt es nach der schnel­ len Entleerung des Stickoxidspeichers zu einem Überangebot von reduktiven Komponenten, die von dem gespeicherten Sauerstoff nicht schnell genug umgesetzt werden können. Es kommt zu einem Durchbruch der reduktiven Komponenten bevor der Sauerstoffspeicher vollständig entleert ist. In diesem Fall setzt sich die zu messende Zeitdifferenz aus der Speicherkapazität für die Stickoxide und einem Teil der Speicherkapazität für Sauerstoff zusammen.
Bevorzugt wird die Prüfung des Katalysators bei einem bestimmten Betriebszustand des Motors, das heißt bei definierter Abgastemperatur und Luftzahl während der Fettphase vorgenommen. Für die Dauer der Fettphase wird ein fester Wert gewählt, welcher um den Faktor 1,0 bis 10 größer als die bei einem frischen Speicherkatalysator zu messende Zeitdauer bis zum ersten Durchbruch des fetten Abgases durch den Katalysator bei den gewählten Betriebsbedingungen ist. Der definierte Betriebszustand während der Katalysatorprüfung garantiert, daß immer der gleiche Bruchteil der Sauerstoff-Speicherkapazität des Katalysators in die Prüfung mit einbezogen wird.
Bevorzugt wird der oben genannte Faktor so gewählt, daß der während dieser Zeit von den reduktiven Komponenten entleer­ te Teil des Sauerstoffspeichers gerade dem Wert entspricht, der für die einwandfreie Prüfung des Katalysators erforder­ lich ist.
Der Entleerung des Stickoxid- und Sauerstoffspeichers beim Umschalten der Luftzahl von mager nach fett steht eine ent­ sprechende Auffüllung des Sauerstoffspeichers nach Beendi­ gung der Fettphase gegenüber. Wie schon beim Umschalten von mager nach fett so folgt auch nach Umschalten von fett nach mager die Luftzahl hinter dem Katalysator nicht spontan der Luftzahl vor dem Katalysator. Die Luftzahl bleibt zunächst im fetten Bereich, da der Sauerstoffüberschuß des mageren Abgases jetzt erst zur Auffüllung des Sauerstoffspeichers verwendet wird. Eine hinter dem Katalysator angeordnete Sprung-Lambda-Sonde würde also weiterhin ein fettes Abgas anzeigen. Erst nach Auffüllung des Sauerstoffspeichers kommt es zu einem merklichen Durchbruch des Sauerstoffs durch den Katalysator und damit im Falle einer Messung mit einer Sprungsonde zu einer detektierbaren Änderung der Abgaszusammensetzung. Die meßbare Zeitdifferenz Δt2 zwischen dem Beendigen der Fettphase und dem Durchbruch des Sauerstoffs durch den Katalysator ist ein Maß für den in die Prüfung mit einbezogenen Teil des Sauerstoffspeichers. Sinkt die Sauerstoff-Speicherkapazität des Katalysators durch Vergiftung mit Schwefel oder durch thermische Schädigung unter diesen Betrag, so macht sich dies durch eine Verringerung von Δt2 bemerkbar und es kann gege­ benenfalls ein Signal zum Austausch des Katalysators ge­ setzt werden.
Zur getrennten Beurteilung der Stickoxidspeicherfunktion und der Sauerstoffspeicherfunktion können für Δt1 und Δt2 folgende Beziehungen aufgestellt werden:
Δt1 = a.KNOx+b.KO2 (i).
Hierin bezeichnen a und b Proportionalitätskonstanten KNOx beziehungsweise KO2 bezeichnen die Speicherkapazitäten des Katalysators für Stickoxide und Sauerstoff.
Beziehung (i) spiegelt die Feststellung wieder, daß Δt1 durch beide Speicherkapazitäten bedingt wird. Es ist klar ersichtlich, das die Wirkung der beiden Speicherkapazitäten nicht durch Messung von Δt1 allein voneinander getrennt werden können. Deshalb wird als weitere Messung die Bestim­ mung von Δt2 herangezogen. Δt2 ist nur abhängig von der Sauerstoffspeicherkapazität:
Δt2 = c.KO2 (ii).
Die Proportionalitätskonstante b beschreibt die Entlee­ rungsgeschwindigkeit des Sauerstoffspeichers, während die Konstante c ein Maß für die Geschwindigkeit ist, mit der der Sauerstoffspeicher wieder aufgefüllt wird. Aus den Beziehungen (i) und (ii) ergibt sich für die Kapazität des Stickoxidspeichers:
a.KNOx = Δt1+b/c.Δt2 (iii).
Das Verhältnis b/c in Gleichung (iii) ist vom Material und den gewählten Betriebsbedingungen des Motors während der Katalysatorprüfung abhängig. Es kann in Vorversuchen ermit­ telt werden. Gleichungen (ii) und (iii) ermöglichen also auch bei gleichzeitiger Anwesenheit einer Stickoxidspei­ cherfunktion und einer Sauerstoffspeicherfunktion im Spei­ cherkatalysator die getrennte Beurteilung beider Funktionen durch Messung von Δt1 und Δt2.
Die Zeitdifferenzen Δt1 und Δt2 können auf verschiedenar­ tige Weise bestimmt werden. So besteht die Möglichkeit, die Zeitdifferenzen Δt1 und Δt2 aus der Differenz des jeweili­ gen Zeitpunktes der Umschaltung der Luftzahl durch die Mo­ torsteuerung und dem jeweiligen Zeitpunkt der Änderung der Luftzahl hinter dem Katalysator, gemessen mit einer Sprung-Lambda-Sonde oder einer linearen Lambda-Sonde, zu ermit­ teln. Bei langen Abgasleitungen zwischen Motor und Spei­ cherkatalysator müssen die so bestimmten Zeitdifferenzen gegebenenfalls um die Laufzeiten des Abgases zwischen Motor und Katalysator korrigiert werden. Alternativ hierzu können zur Bestimmung der Zeitdifferenzen die Änderungen der Luft­ zahl vor und hinter dem Katalysator mit je einer Sprung-Lambda-Sonde detektiert werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Fig. 1 und 3 näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Abgasreinigungsanlage mit einer Sprung-Lambda-Sonde vor und einer Sprung-Lambda-Sonde hinter dem Speicherkatalysator
Fig. 2 Zeitlicher Verlauf der aufgeprägten Luftzahl λ vor dem Speicherkatalysator und der Signalverlauf der beiden Sprung-Lambda-Sonden beim Normalbe­ trieb des Magermotors
Fig. 3 Zeitlicher Verlauf der aufgeprägten Luftzahl λ vor dem Speicherkatalysator und der Signalverlauf der beiden Sprung-Lambda-Sonden während der Über­ prüfung der Katalysatorfunktion
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Abgasreinigungsanlage (1) wie er für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens geeignet ist. (2) bezeichnet den Speicherkatalysator, dessen Funktion regelmäßige überprüft werden soll. Er ist in ein Gehäuse der Abgasreinigungsanlage eingebaut. In Strömungsrichtung des Abgases vor dem Katalysator ist eine Sauerstoffsonde (Sonde 1) in die Abgasleitung eingeführt. Hinter dem Stickoxid-Speicherkatalysator befindet sich eine zweite Sauerstoffsonde (Sonde 2). Bei beiden Sonden handelt es sich in diesem Beispiel um Sprung-Lambda-Sonden.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der durch die Motorelektronik aufgeprägten Luftzahl vor dem Speicherkatalysator sowie die Signale der Sonde 1 vor dem Katalysator und der Sonde 2 hinter dem Katalysator. Das Signal der Sonde 1 folgt der durch die Motorelektronik vorgegebenen Änderung der Luft­ zahl, während das Signal der Sonde 2 wesentlich durch die Speichereigenschaften des Katalysators beeinflußt wird.
Die Luftzahl hat während der überwiegenden Dauer des Be­ triebs einen Wert über 1 (hier 1,5). In dieser mageren Be­ triebsphase werden Stickoxide durch die Stickoxid-Speicher­ funktion des Katalysators und Sauerstoff durch die Sauer­ stoff-Speicherfunktion des Katalysators auf dem Katalysator gespeichert.
Nach einer gewissen Zeit ist der Stickoxidspeicher des Ka­ talysators vollgelaufen und er muß regeneriert werden. Hierzu wird die Luftzahl von der Motorsteuerung auf einen Wert unter 1 (hier 0,7) abgesenkt. Demgemäß ändert sich das Sondensignal vor dem Katalysator entsprechend. Durch das nun reduzierend wirkende Abgas werden die auf dem Speicher­ katalysator gespeicherten Stickoxide zersetzt und desor­ biert sowie der auf dem Katalysator gespeicherte Sauerstoff zur Oxidation der reduktiven Bestandteile des Abgases ver­ braucht. Bei optimaler Justierung dieses Vorganges ist das den Katalysator verlassende Abgas nahezu stöchiometrisch zusammengesetzt. Sonde 2 zeigt daher keine Änderung seines Sondensignals.
Während des normalen Betriebs des Speicherkatalysators wird die Absenkung der Luftzahl von der Motorelektronik beendet, wenn der Speicherkatalysator vollständig regeneriert ist.
Das Sondensignal von Sonde 1 folgt dieser Änderung entspre­ chend, während die Sonde 2 im Idealfall während des gesam­ ten Betriebs keine Änderung zeigt. Tatsächlich kann es je­ doch zu geringfügigen Ausschlägen des Signals von Sonde 2 kommen, wenn der Desorptionsvorgang länger als nötig fort­ gesetzt wird. Diese Verhältnisse sollten jedoch beim norma­ len Betrieb des Speicherkatalysators soweit als möglich vermieden werden, da ein zu langer Desorptionsvorgang zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.
Von Zeit zu Zeit muß die Funktionstüchtigkeit des Speicher­ katalysators durch die Motorelektronik überprüft werden. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist in Fig. 3 darge­ stellt. Während der Überprüfung des Speicherkatalysators wird die Luftzahl länger als für den reinen Desorptionsvor­ gang nötig auf einem Wert unter 1 gehalten. Die Fettphase hat eine feste Zeitdauer, die größer ist als die bei einem frischen Katalysator bis zum Durchbruch der reduktiven Komponenten benötigten Zeit. Dann tritt während der Fettphase ein Durchbruch der reduktiven Komponenten durch den Katalysator auf, der zu einer entsprechenden Signaländerung von Sonde 2 führt.
Die Zeitdauer Δt1, die bis zum Registrieren der reduktiven Komponenten durch Sonde 2 vergeht, ist durch die Menge der auf dem Speicherkatalysator gespeicherten Stickoxide und den Anteil des in die Prüfung mit einbezogenen Sauerstoff­ speichers gegeben.
Nach Abschluß der Fettphase wird die Luftzahl wieder auf einen Wert über 1 angehoben. Die Sonde 2 zeigt jedoch noch für eine gewisse Zeit Δt2 eine unterstöchiometrische Luft­ zahl hinter dem Katalysator an, da der Sauerstoff des mage­ ren Abgases zunächst für die Auffüllung des Sauerstoffspei­ chers des Katalysators verwendet wird, bevor er ungehindert den Katalysator passieren kann und das Signal von Sonde 2 in seinen Ausgangszustand zurückkehrt.
Wie diese Überlegungen zeigen ist die Zeitdauer Δt2 nur von der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators abhängig. Durch Messen dieser Zeit kann also ein Urteil über den Zu­ stand der Sauerstoff-Speicherfunktion des Katalysators ge­ macht werden. Je geringer Δt2 ist, um so geringer ist die noch verbliebene Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysa­ tors.
Zur Verbesserung der Meßergebnisse wird die Prüfphase über mehrere Stickoxid-Speicherzyklen wiederholt, bevor die Mo­ torelektronik in den normalen Speicherbetrieb zurückschal­ tet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Stickoxid-Speicherkatalysators, welcher eine Stickoxid-Speicherfunktion und eine Sauerstoff-Spei­ cherfunktion aufweist und mit zyklischem Wechsel der Luftzahlen des Abgases von mager nach fett betrieben wird, wobei während der Magerphase die Stickoxide gespeichert und während der Fettphase die Stickoxide desorbiert und umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Spei­ cherkatalysators die Luftzahl des Abgases von mager nach Fett umgeschaltet wird und die Fettphase über die für die vollständige Desorption der Stickoxide benötig­ te Zeit bis wenigstens zum Durchbruch des fetten Abga­ ses durch den Katalysator verlängert und der zwischen dem ersten Umschalten bis zum Durchbruch des fetten Abgases sich ergebende Zeitversatz Δt1 sowie der nach erneutem Umschalten des Abgases von fett nach mager sich ergebende Zeitversatz Δt2 zwischen dem zweiten Umschalten und dem Durchbruch des Sauerstoffs durch den Katalysator gemessen werden und die Zeitdifferenzen Δt1 und Δt2 zur getrennten Beurteilung der Sauer­ stoff-Speicherfunktion und der Stickoxid-Speicherfunktion des Katalysators herangezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettphase um den Faktor 1,0 bis 10 über die Zeitdauer bis zum ersten Durchbruch des fetten Abgases beim frischen Katalysator verlängert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzahl während der Fettphase zwischen 0,99 und 0,7 eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdifferenzen Δt1 und Δt2 aus der Differenz des jeweiligen Zeitpunktes der Umschaltung der Luftzahl durch die Motorsteuerung und dem jeweiligen Zeitpunkt der Änderung der Luftzahl hinter dem Katalysator, ge­ messen mit einer Sprung-Lambda-Sonde oder einer linea­ ren Lambda-Sonde, ermittelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Zeitdifferenzen Δt1 und Δt2 die Änderung der Luftzahl vor und hinter dem Katalysator mit je einer Sprung-Lambda-Sonde detektiert wird.
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