DE19901066C1 - Verfahren zur Erkennung von durchlaßverringernden Veränderungen in einem Abgaskatalysatorkörper - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von durchlaßverringernden Veränderungen in einem Abgaskatalysatorkörper einer Abgasreinigungsanlage während des Betriebs eines zugehörigen Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Motorzylinder, dessen Abgas den Abgaskatalysatorkörper beaufschlagt und dem eine Ionenstrommeßsonde zugeordnet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Ionenstromsignal der Ionenstrommeßsonde daraufhin überwacht, ob seine sich für ein jeweiliges Arbeitsspiel des zugehörigen Zylinders ergebende Signalstärke bleibend eine motorbetriebszustandsabhängig vorgebbare Mindeststärke unterschreitet. In diesem Fall wird eine auf eine durchlaßverringende Katalysatorkörperveränderung hindeutende Warninformation erzeugt. DOLLAR A Verwendung z. B. bei Abgasreinigungsanlagen von Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von durchlaßverringernden Veränderungen in einem Abgaskatalysator­ körper einer Abgasreinigungsanlage während des Betriebs eines zugehörigen Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Motorzylin­ der, dessen Abgas den Abgaskatalysatorkörper beaufschlagt und dem eine Ionenstrommeßsonde zugeordnet ist.

Üblicherweise kann bei Abgaskatalysatoren, wenn sie zu heiß wer­ den, nicht nur deren chemische Konversionseigenschaft verloren­ gehen, sondern auch eine mechanische Schädigung bis hin zur Zer­ störung auftreten. Dabei entstehende Späne können über die Aus­ laßventile in einen stromaufwärtigen Motorzylinder gelangen und zur Schädigung des Motors führen. Es besteht daher Bedarf, sol­ che mechanischen Schädigungen des Katalysatorkörpers erkennen zu können, die typischerweise eine Auflösung seiner mechanischen Wabenstruktur und damit verbunden eine Verringerung des für das durchströmende Abgas zur Verfügung stehenden Durchtrittsquer­ schnitts zur Folge haben.

Als ein Verfahren kommt zur Erkennung solcher den Durchtritts­ querschnitt verringernden mechanischen Veränderungen des Abgas­ katalysatorkörpers eine Ermittlung des Abgasgegendrucks in Be­ tracht, der sich durch die besagte Durchtrittsquerschnittsver­ ringerung des Katalysatorkörpers stromaufwärts desselben erhöht. Aufgrund der herrschenden hohen Temperaturen erfordert diese Vorgehensweise jedoch einen relativ hohen Aufwand. Eine weitere Möglichkeit zur Detektion des mechanischen Zustands des Kataly­ satorkörpers besteht in einer Temperaturmessung, was jedoch ei­ nen entsprechenden Temperatursensor erfordert.

Es ist bekannt, mittels einer Ionenstrommeßsonde in einem Motor­ zylinder, d. h. in seinem Brennraum, während eines jeweiligen Ar­ beitsspiels des Motorzylinders eine Ionenstrommessung durchzu­ führen, wobei eine Zündkerze als Ionenstrommeßsonde fungieren kann. Das von der Ionenstrommeßsonde gelieferte Ionenstromsignal wird herkömmlicherweise insbesondere zur Klopferkennung herange­ zogen, siehe die Patentschrift DE 196 14 288 C1, in der außerdem erwähnt ist, daß sich durch die Ionenstrommessung Zündaussetzer erkennen lassen, die Schäden an einem angeschlossenen Abgaskata­ lysator verursachen können. Diese und weitere Anwendungen der Ionenstrommessung, wie Zündzeitpunkt-Rückkopplung, transiente Lambdawert-Steuerung, Einspritzsteuerung und Abgasrückführsteue­ rung, sind in dem Zeitschriftenaufsatz mit dem Titel "Ion-gap sensing for engine control" in Automotive engineering, September 1995, Seite 65 angegeben.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem durchlaßverringernde Veränderungen eines Abgaskatalysatorkör­ pers, insbesondere aufgrund Zerstörung seiner mechanischen Struktur durch zu hohe Temperaturen, mit relativ geringem Auf­ wand zuverlässig erkannt werden können.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß eine durchlaßverringernde Kataly­ satorkörperveränderung zu einem erhöhten Abgasgegendruck strom­ aufwärts des Katalysatorkörpers und als Folge hiervon zu einer erhöhten Restgasrate in denjenigen Motorzylindern führt, die ab­ gasseitig mit diesem Abgaskatalysatorkörper verbunden sind. Eine erhöhte Restgasrate im Motorzylinder bewirkt bei aktiver Ionen­ strommeßsonde eine geringere Ionisierung und damit ein kleineres Ionenstromsignal derselben unter ansonsten gleichen Bedingungen, insbesondere bei gleichem Motorbetriebspunkt.

Erfindungsgemäß wird nun das Ionenstromsignal daraufhin über­ wacht, ob seine sich für ein jeweiliges Arbeitsspiel des zugehö­ rigen Zylinders ergebende Signalstärke bleibend eine motorbe­ triebszustandsabhängig vorgebbare Mindeststärke unterschreitet. Es versteht sich, daß der betreffende Mindeststärkewert so ge­ wählt ist, daß er vom Ionenstromsignal im fehlerfreien Betrieb des Motors bei unbeschädigtem Katalysatorkörper überschritten wird. Wenn daher eine Unterschreitung des Mindeststärkewertes festgestellt wird, ist dies ein Indiz dafür, daß möglicherweise eine durchlaßverringernde Veränderung des Katalysatorkörpers eingetreten ist, wie insbesondere eine Auflösung seiner mechani­ schen Wabenstruktur durch Überhitzung. Für diesen Fall wird eine darauf hindeutende Warninformation erzeugt.

Es versteht sich, daß diese Warninformation eine notwendige, aber nicht in jedem Fall hinreichende Bedingung dafür darstellt, daß eine durchlaßverringernde Katalysatorkörperveränderung vor­ liegt. Dies bedeutet, daß in Systemen, in denen die betreffende Abnahme der Ionenstromsignalstärke keine andere Ursache haben kann, aus der Erzeugung der Warninformation direkt auf das Vor­ liegen einer durchlaßverringernden Katalysatorkörperveränderung geschlossen werden kann. Kommen hingegen auch andere Ursachen für eine solche Abnahme der Ionenstromsignalstärke in Betracht, so ist ggf. eine ergänzende Untersuchung durchzuführen, ob die Erzeugung der Warninformation tatsächlich von einer durchlaßver­ ringernden Katalysatorkörperveränderung verursacht wurde oder eine andere Ursache hierfür vorliegt. Sicherheitshalber kann vorgesehen sein, durch die Warninformation eine Motorabschaltung oder wenigstens eine Einspritzunterbrechung für die betreffenden Motorzylinder auszulösen. In jedem Fall kann auf einen intakten Abgaskatalysatorkörper geschlossen werden, solange die Warnin­ formation nicht erzeugt wird.

Die zur Auswertung herangezogene Signalstärke des Ionenstromsig­ nals in einem jeweiligen Motorzylinder-Arbeitsspiel kann auf verschiedene Weisen realisiert sein. In Weiterbildung der Erfin­ dung nach Anspruch 2 ist speziell vorgesehen, als auszuwertende Signalstärke eine Spitzenwertamplitude oder das Zeitintegral des Ionenstromsignals für das jeweilige Arbeitsspiel heranzuziehen und hierfür geeignete, motorbetriebszustandsabhängige Mindest­ werte vorzugeben. Um eine fehlerhafte Warninformationserzeugung aufgrund von "Ausreißern" oder von Zyklusschwankungen des Ionen­ stromsignals, die auch bei konstantem Motorbetriebspunkt Ionen­ stromamplitudenschwankungen zur Folge haben, zu vermeiden, er­ folgt eine Glättung oder Mittelwertbildung der aus dem gemesse­ nen Ionenstromsignal bestimmten Signalstärke über mehrere Ar­ beitsspiele.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Verfahren wird die Mindeststärke auf der Basis eines Referenzstärke-Kennfeldes in Abhängigkeit von Drehzahl und Last des Verbrennungsmotors vorge­ geben, wodurch berücksichtigt wird, daß sich die Ionenstrom­ signalamplitude in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast ändert. Durch Vorgabe eines solchen Kennfeldes kann die Auswertung des Ionenstromsignals hinsichtlich eventuell auf­ tretender durchlaßverringernder Katalysatorkörperveränderungen in jedem Motorbetriebspunkt des Kennfeldes vorgenommen werden.

Alternativ dazu ist in einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 vorgesehen, die Mindeststärke nur für einen ausge­ wählten Auswerte-Motorbetriebssollzustand vorzugeben, wobei die­ ser Sollzustand einen oder mehrere Motorbetriebspunkte oder ei­ nen Teilbereich des gesamten Motorbetriebspunktbereiches dar­ stellen kann. Die Auswertung der Ionenstromsignalstärke bezüg­ lich Erkennung durchlaßverringernder Katalysatorkörperverände­ rungen wird dann auf Motorbetriebs-Istzustände beschränkt, die diesem Auswerte-Motorbetriebssollzustand entsprechen. Dies er­ spart die Vorgabe eines Kennfeldes über den gesamten Motorbe­ triebsbereich.

Ein nach Anspruch 5 weitergebildetes Verfahren eignet sich spe­ ziell für Systeme mit mehreren parallelen Abgaskatalysatoren. In diesem Fall kann für die Erkennung einer durchlaßverringernden Schädigung in einem Katalysator die Ionenstromsignalstärke für die mit diesem Katalysator verknüpften Zylinder mit der Ionen­ stromsignalstärke der übrigen Zylinder als Mindeststärke-Refe­ renzwert verglichen werden. Dies erlaubt ohne Vorgabe fester Io­ nenstromstärke-Mindestwerte eine zuverlässige Erkennung eines mechanischen Defektes in einem Katalysator, da das Auftreten vergleichbarer mechanischer Schäden gleichzeitig in zwei oder mehr parallelen Katalysatoren sehr unwahrscheinlich ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Verfah­ rensbeispiels zur Erkennung von durchlaßverringernden Veränderungen eines Verbrennungsmotor-Abgaskatalysators mit Auswertung im gesamten Motorbetriebsbereich,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm analog Fig. 1 für ein zweites Ver­ fahrensbeispiel mit Auswertung nur in einem ausgewähl­ ten Auswerte-Motorbetriebssollzustand,

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Verbrennungsmo­ toranlage mit einem Vierzylinder-Verbrennungsmotor und zwei parallelen Abgaskatalysatoren für je zwei Zylinder und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines dritten Verfahrensbeispiels zur Erkennung von durchlaßverringernden Veränderungen im einen oder anderen der beiden Abgaskatalysatoren von Fig. 3.

Fig. 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf eines ersten Ver­ fahrensbeispiels zur Erkennung von durchlaßverringernden Verän­ derungen in einem Abgaskatalysatorkörper einer Abgasreinigungs­ anlage während des Betriebs eines zugehörigen Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Motorzylinder, dessen Abgas den Abgaskata­ lysatorkörper beaufschlagt und dem eine Ionenstrommeßsonde zuge­ ordnet ist. Hierbei kann es sich insbesondere um einen herkömm­ lichen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor mit zugeordneter Abgas­ reinigungsanlage handeln, in der ein oder mehrere Abgaskataly­ satoren vorgesehen sind, wobei in Fig. 1 exemplarisch die Vorge­ hensweise für einen Motorzylinder und einen an ihn angeschlosse­ nen Abgaskatalysator veranschaulicht ist.

Vorab wird ein Kennfeld K ermittelt und abgelegt, das einen Nor­ malstärke-Referenzwert für das Ionenstromsignal als Funktion von Drehzahl und Last des Motors angibt, wie im Diagramm unten links in Fig. 1 illustriert. Im laufenden Motorbetrieb wird dann für jedes Arbeitsspiel des Motorzylinders mittels der ihm zugeordne­ ten Ionenstrommeßsonde das sich ergebende Ionenstromsignal IS in seinem Zeitverlauf ab dem Zündzeitpunkt (ZZP) bestimmt. Das obe­ re linke Amplituden-Zeit-Diagramm von Fig. 1 zeigt einen typi­ schen Verlauf des Ionenstromsignals IS mit zwei breiten Maxima und einem zwischenliegenden Minima.

In der anschließenden Auswertung des gemessenen Ionenstromsig­ nals IS wird zunächst der Wert IG des Zeitintegrals des gemesse­ nen Ionenstromsignals IS über die Dauer des Arbeitsspiels be­ rechnet. Im Amplituden-Zeit-Diagramm in Fig. 1 oben rechts ist der sich ergebende Integralwert IG als Endwert der entsprechen­ den Integralwertkurve dargestellt.

Die Messung des Ionenstromsignals und dessen Zeitintegration wird nun im laufenden Motorbetrieb für die aufeinanderfolgenden Arbeitsspiele wiederholt. Der sich jeweils ergebende Integral­ wert IG, der in diesem Beispiel als Maß für die Signalstärke des Ionenstromsignals IS dient, wird dann in einem Mittelungsschritt 1 einer Mittelung unterzogen, vorzugsweise in Form einer glei­ tenden Mittelwertbildung über eine vorgebbare Anzahl von jeweils zuletzt ermittelten Integralwerten. Alternativ kann eine geeig­ nete Glättungsprozedur vorgesehen sein. In jedem Fall dient die­ ser Schritt dazu, einmalige Ausreißer oder Zyklusschwankungen des Ionenstromsignals IS und damit auch des Integralwertes IG herauszumitteln bzw. zu unterdrücken.

In einem anschließenden Abfrageschritt 2 wird geprüft, ob der im vorigen Schritt 1 bestimmte mittlere Ionenstrom-Integralwert bleibend kleiner als ein Mindeststärkewert ist, der als Produkt eines vorgebbaren Faktors a mit demjenigen Normalstärke-Refe­ renzwert bestimmt wird, der sich für den momentan vorliegenden Motorbetriebspunkt aus dem abgelegten Kennfeld K ergibt. Es ver­ steht sich, daß hierzu der aktuelle Motorbetriebszustand, d. h. insbesondere die momentane Motordrehzahl und die momentane Mo­ torlast, in einer herkömmlichen Weise erfaßt wird. Der aus dem Kennfeld K abgelesene Normalstärke-Referenzwert stellt denjeni­ gen Wert dar, der vom Zeitintegral IG des Ionenstromsignals IS im Mittel im jeweiligen Motorbetriebspunkt normalerweise ange­ nommen wird, d. h. bei störungsfreiem Betrieb und insbesondere bei mechanisch unbeschädigtem Katalysator. Der Faktor a ist auf einen geeigneten Wert kleiner als eins festgelegt und bestimmt so das Maß, um das die vorgegebene Mindeststärke unter dem mo­ torbetriebspunktabhängigen Normalstärkewert liegt.

Wenn eine durchlaßverringernde Veränderung des Katalysatorkör­ pers vorliegt, die zu einem erhöhten Abgasgegendruck vor dem Ka­ talysator und folglich in dem stromaufwärtigen Motorzylinder führt, was dort eine erhöhte Restgasrate und damit ein kleineres Ionenstromsignal zur Folge hat, unterschreitet der mittlere Io­ nenstrom-Integralwert bleibend den Mindeststärkewert.

Eine durchlaßverringernde Veränderung kann, wie oben ausgeführt, inbesondere aus einer Überhitzung des Katalysators resultieren. So kann der Katalysator beispielsweise durch Zündaussetzer über seine zulässige Maximaltemperatur erhitzt werden, wobei er nicht nur seine chemischen Eigenschaften verlieren, sondern mechani­ sche Schädigungen erfahren kann und im Extremfall sogar durch­ brennt. Dabei löst sich seine mechanische Wabenstruktur auf, wo­ durch sich die besagte merkliche Verringerung des Gasdurchsatzes ergibt.

Wird im Abfrageschritt 2 festgestellt, daß der mittlere Ionen­ strom-Integralwert nicht kleiner als das besagte Produkt aus dem Faktor a und dem Normalstärke-Referenzwert für den aktuellen Mo­ torbetriebspunkt ist, so läßt sich daraus mit Sicherheit schlie­ ßen, daß keine signifikante Durchtrittsquerschnittsverringerung im Abgaskatalysatorkörper aufgetreten ist, der Katalysator also mechanisch in Ordnung ist. Wird hingegen festgestellt, daß der mittlere Ionenstrom-Integralwert bleibend unter dem be-sagten Produkt des Faktors a mit dem Normalstärke-Referenzwert liegt, wird eine entsprechende Warninformation erzeugt, die darauf hin­ deutet, daß möglicherweise eine durchlaßverringernde Katalysa­ torkörperveränderung, d. h. ein mechanischer Katalysatordefekt, aufgetreten ist.

Die in Fig. 1 illustrierte Vorgehensweise kann bei Vorhandensein mehrerer Abgaskatalysatoren selbstverständlich für jeden dieser Katalysatoren angewendet werden. Für den Fall, daß mehrere Mo­ torzylinder abgasseitig zu einem gemeinsamen Abgaskatalysator geführt sind, kann ein Vergleich der für die einzelnen Zylinder ermittelten Ionenstromsignalstärken vorgesehen werden, um nur dann die auf eine eventuell eingetretene Durchtrittsquer­ schnittsverringerung des Katalysators hindeutende Warninformati­ on zu erzeugen, wenn die Ionenstromsignalstärke aller dieser Zy­ linder unter den vorgegebenen Mindeststärkewert gefallen ist.

In allen Fällen kann alternativ zu der in Fig. 1 gezeigten Her­ anziehung des Ionenstrom-Integralwertes IG die Amplitude des Io­ nenstromsignals IS, insbesondere die Spitzenwertamplitude des ersten oder zweiten Maximums dieses Signals, als Maß für die Si­ gnalstärke benutzt werden, wobei dann dieser Amplitudenwert in gleicher Weise gemittelt oder geglättet wird und mit einem ent­ sprechenden Amplitudenmindeststärkewert verglichen wird, der analog auf der Basis eines abgelegten Amplitudennormalstärke- Kennfeldes ermittelt wird.

Fig. 2 zeigt ein gegenüber Fig. 1 dahingehend modifiziertes Ver­ fahrensbeispiel, daß vorab kein Referenzwert-Kennfeld abgelegt werden braucht. Stattdessen wird in diesem Beispiel die Auswer­ tung des Ionenstromsignals auf einen Teilbereich des gesamten Motorbetriebsbereichs als Auswertebereich beschränkt, vorzugs­ weise auf einen einzigen Punkt oder eine kleine Umgebung eines Punktes im Drehzahl- und Last-Motorkennfeld. Für diesen einen Motorbetriebspunkt bzw. diese Motorbetriebspunktumgebung genügt die Vorgabe eines einzigen, dafür geltenden Normalstärke-Refe­ renzwertes.

Im laufenden Motorbetrieb wird dann wieder, wie im Beispiel von Fig. 1, der Ionenstrom IS über ein Arbeitsspiel hinweg gemessen und der zugehörige Ionenstrom-Integralwert IG berechnet. Als nächstes wird in einem Abfrageschritt 3 festgestellt, ob der mo­ mentane Motorbetriebspunkt, repräsentiert durch die momentane Drehzahl und die momentane Last des Motors im Auswertebereich liegt, d. h. dem vorgegebenen Auswerte-Motorbetriebspunkt ent­ spricht bzw. in den vorgegebenen Motorbetriebspunktumgebung liegt. Ist dies nicht der Fall, wird dieser Ionenstrom-Integral­ wert nicht ausgewertet, sondern verworfen. Entspricht hingegen der Motorbetriebs-Istzustand dem Auswerte-Motorbetriebssollzu­ stand, so ist der berechnete Integralwert IG für die weitere Auswertung gültig, die dann wiederum wie in Fig. 1 in einem Mit­ telungsschritt 4, alternativ einem Glättungsschritt, der bisher für den vorgegebenen Motorbetriebssollzustand ermittelten Ionen­ strom-Integralwerte IG über mehrere Arbeitsspiele und einem an­ schließenden Abfrageschritt 5 besteht, ob der so bestimmte, ge­ mittelte Ionenstrom-Integralwert bleibend unterhalb des Produk­ tes des Faktors a mit dem hier einzig vorgegebenen Normalstärke- Referenzwert liegt. Ist dies nicht der Fall, kann wiederum mit Sicherheit darauf geschlossen werden, daß kein mechanischer De­ fekt des Katalysators vorliegt. Ist dies hingegen der Fall, so wird die entsprechende Warninformation erzeugt, daß möglicher­ weise der Katalysator mechanisch defekt ist und eine signifikan­ te Durchtrittsquerschnittsverringerung erfahren hat.

Im übrigen ergeben sich für das Verfahrensbeispiel von Fig. 2 die gleichen Eigenschaften, Vorteile und mögliche Modifikatio­ nen, wie oben zu Fig. 1 ausgeführt. In jedem Fall ist vorzugs­ weise vorgesehen, daß auf die Erzeugung der besagten Warninfor­ mation hin der Motor automatisch gestoppt wird, um eventuelle Schäden am Motor zu verhindern, oder wenigstens die Einspritzung an denjenigen Zylindern unterbrochen wird, die mit dem mögli­ cherweise beschädigten Katalysator verbunden sind, um eine wei­ tere Schädigung derselben zu vermeiden.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen ein weiteres Verfahrensbei­ spiel, das speziell die Erkennung einer Durchtrittsquerschnitts­ verringerung, z. B. aufgrund mechanischer Schädigung, für einen jeden von mehreren parallelen Abgaskatalysatoren ermöglicht, wo­ bei kein fester Normalstärke-Referenzwert für das Ionenstromsig­ nal vorgegeben werden braucht, sondern diese Referenz vom Ionen­ stromsignal der zu dem oder den jeweils übrigen Katalysatoren gehörigen Motorzylindern gebildet werden kann. Beispielhaft ist in Fig. 3 der Fall eines Verbrennungsmotors mit vier Zylindern Z1, Z2, Z3, Z4 betrachtet, von denen ein erster und zweiter Zy­ linder Z1, Z2 über einen ersten Abgasleitungszweig 6 gemeinsam mit einem ersten Abgaskatalysator 7 sowie ein dritter und vier­ ter Zylinder Z3, Z4 über einen zum ersten parallelen zweiten Ab­ gasleitungszweig 8 mit einem zum ersten parallelen zweiten Ab­ gaskatalysator 9 verbunden sind. Beispielsweise können die bei­ den Katalysatoren 7, 9 motornahe Vorkatalysatoren sein, die sehr nah an den Zylinderauslaßventilen abgeordnet sind, um möglichst schnell ihre Betriebstemperatur zu erreichen.

Die Grundidee besteht nun darin, bei einem derartigen Vorhanden­ sein mehrerer paralleler Katalysatoren die Ionenstromsignalstär­ ken der verschiedenen Zylinder miteinander zu vergleichen. Er­ gibt sich dabei eine Veränderung, speziell eine Verringerung, der Ionenstromsignalstärke für alle diejenigen Zylinder, die mit einem der Katalysatoren verknüpft sind, gegenüber den Ionen­ stromsignalstärken der anderen Motorzylinder, so kann mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit darauf geschlossen werden, daß der be­ treffende Katalysator mechanisch defekt und daher in seinem Durchtrittsquerschnitt verringert ist. Bei nur einem vorhandenen Abgaskatalysator könnte ein größer werdendes Ionenstromsignal auf allen Motorzylindern auch durch Kraftstoffeinflüsse bedingt sein, was ggf. weiter abzuklären wäre. Im vorliegend gezeigten Fall der Fig. 3 und 4 wird dieser Einfluß jedoch automatisch durch den Vergleich der Ionenstromsignalstärken der einzelnen, im jeweiligen Abgasstrang 6, 8 zusammengeführten Zylinder mit­ einander ausgeblendet.

Entsprechend dieser Grundidee wird, wie in Fig. 4 veranschau­ licht, für jeden der vier Zylinder Z1 bis Z4 getrennt das zuge­ hörige Ionenstromsignal IS1, IS2, IS3, IS4 über das jeweilige Arbeitsspiel hinweg gemessen, woraus getrennt für jeden Zylinder Z1 bis Z4 der zugehörige Ionenstrom-Integralwert IG1, IG2, IG3, IG4 berechnet wird. In parallelen Mittelungs- oder Glättungs­ schritten 10, 11, 12, 13, wird zylinderindiviudell ein gemittel­ ter oder geglätteter Ionenstrom-Integralwert aus den für den be­ treffenden Zylinder Z1 bis Z4 zuvor berechneten Integralwerten IG1 bis IG4 bestimmt, z. B. durch eine gleitende Mittelwertbil­ dung über mehrere vorangegangene Arbeitsspiele des betreffenden Zylinders Z1 bis Z4. Anschließend wird in zwei parallelen Mit­ telwertbildungsschritten 14, 15 zum einen der Mittelwert der beiden für den ersten bzw. den zweiten Zylinder Z1, Z2 bestimm­ ten, gemittelten oder geglätteten Ionenstrom-Integralwerte und zum anderen der Mittelwert der beiden gemittelten oder geglätte­ ten Ionenstrom-Integralwerte für den dritten und vierten Zylin­ der Z3, Z4 gebildet.

In einem nachfolgenden Auswerteschritt 16 wird dann festge­ stellt, ob die beiden Ionenstromintegral-Mittelwerte um mehr als ein vorgebbares Maß voneinander abweichen, wozu ein entsprechen­ der Differenzgrenzwert motorbetriebspunktabhängig vorgegeben werden kann. Ist dies nicht der Fall, kann mit hoher Wahrschein­ lichkeit davon ausgegangen werden, daß beide Katalysatoren 7, 9 mechanisch in Ordnung sind, da es unwahrscheinlich ist, daß bei­ de gleichzeitig im selben Maß mechanisch defekt werden. Wird hingegen festgestellt, daß der eine Mittelwert merklich größer als der andere ist, so wird dies als Indiz dafür gewertet, daß möglicherweise derjenige Katalysator eine durchlaßverringernde Schädigung erfahren hat, der mit den zum kleineren Mittelwert gehörigen Motorzylindern verknüpft ist.

Ist beispielsweise, wie im Schritt 16 von Fig. 4 angegeben, der zu den ersten beiden Zylindern Z1, Z2 gehörige Ionenstrominte­ gral-Mittelwert größer als derjenige, der zum dritten und vier­ ten Zylinder Z3, Z4 gehört, so liegt indiziell eine durchlaßver­ ringernde Schädigung des zum dritten und vierten Zylinder Z3, Z4 gehörigen Katalysators 9 vor, worauf mit einer entsprechend er­ zeugten Warninformation hingedeutet wird. Diese Warninformation kann dazu verwendet werden, den Motor selbsttätig auszuschalten oder wenigstens die Einspritzung und damit den aktiven Betrieb des dritten und vierten Zylinders Z3, Z4 zu deaktivieren.

Im Beispiel der Fig. 3 und 4 kann ein Vergleich der Ionenstrom­ signale bzw. der daraus ermittelten Signalstärken in Form des Integralwertes oder einer Spitzenwertamplitude zwischen jeweils mehreren mit einem gemeinsamen Katalysator verknüpften Zylindern vorgesehen sein, um Einflüsse z. B. der Kraftstoffqualität zu eliminieren, d. h. die Ionenstromsignale der beiden ersten Zylin­ der Z1, Z2 und/oder des dritten und vierten Zylinders Z3, Z4. Im übrigen ergeben sich auch zum Verfahrensbeispiel der Fig. 3 und 4 wieder die zu Fig. 1 erwähnten Vorteile und Variationsmöglich­ keiten in analoger Weise.

Wie die obige Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele zeigt, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren ein relativ einfa­ ches und zuverlässiges Erkennen mechanischer Katalysatoreffekte im laufenden Motorbetrieb und damit eine rechtzeitige Verhinde­ rung entsprechender Motorschäden. Eine rechtzeitige Erkennung solcher Katalysatordefekte vermeidet zudem übermäßige Abgasemis­ sionen, die von derartigen defekten Katalysatoren herrühren kön­ nen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Erkennung von durchlaßverringernden Verände­ rungen in einem Abgaskatalysatorkörper einer Abgasreinigungsan­ lage während des Betriebs eines zugehörigen Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Motorzylinder, dessen Abgas den Abgaskata­ lysatorkörper beaufschlagt und dem eine Ionenstrommeßsonde zuge­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenstromsignal (IS) der Ionenstrommeßsonde daraufhin über­ wacht wird, ob seine sich für ein jeweiliges Arbeitsspiel des zugehörigen Motorzylinders ergebende Signalstärke (IG) bleibend eine motorbetriebszustandsabhängig vorgebbare Mindeststärke un­ terschreitet, und in diesem Fall eine auf eine durchlaßverrin­ gernde Katalysatorkörperveränderung hindeutende Warninformation erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als überwachte Signalstärke eine Spitzenwertamplitude oder das Zeitintegral (IG) des Ionenstromsignals (IS) für das jeweilige Arbeitsspiel herangezogen wird und auf eine bleibende Unter­ schreitung der Mindeststärke geschlossen wird, wenn der über mehrere Arbeitsspiele gemittelte oder geglättete Spitzenwer­ tamplituden- bzw. Zeitintegralwert des Ionenstromsignals unter einem motorbetriebszustandsabhängig vorgegebenen Spitzenwer­ tamplituden- bzw. Zeitintegral-Mindestwert liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Mindeststärke auf der Basis eines Referenzstärke-Kennfeldes (K) in Abhängigkeit von Drehzahl und Last des Verbrennungsmotors vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein Mindeststärkewert für einen ausgewählten Auswerte-Motorbe­ triebssollzustand vorgegeben und die Auswertung der Ionenstrom­ signalstärke bezüglich einer Unterschreitung des Mindeststärke­ wertes nur für diejenigen Motorbetriebs-Istzustände vorgenommen wird, die dem Auswerte-Motorbetriebs-Sollzustand entsprechen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer paralleler Abgaskatalysatorkörper (7, 9), die vom Abgas jeweils eines oder mehrerer Motorzylinder (Z1 bis Z4) mit zugeordneten Ionenstrommeßsonden beaufschlagt wer­ den, die auf eine durchlaßverringernde Veränderung in einem der Abgaskatalysatorkörper (7, 9) hinweisende Warninformation er­ zeugt wird, wenn die überwachte Ionenstromsignalstärke für den oder die Motorzylinder, die mit dem betreffenden Abgaskatalysa­ tor verknüpft sind, bleibend eine Mindeststärke unterschreitet, die durch die Ionenstromsignalstärke der mit dem oder den übri­ gen Abgaskatalysatorkörpern verknüpften Motorzylinder bestimmt wird.