DE19953601C2 - Verfahren zum Überprüfen eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Überprüfen eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Ab­ gaskatalysators einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.
Zur Überwachung von Abgaskatalysatoren für Brennkraftmaschi­ nen sind Verfahren bekannt, welche die Sauerstoffspeicherfä­ higkeit (Oxygen Storage Capacity, OSC-Verfahren) des Kataly­ sators ausnutzen. Diese Speicherfähigkeit korreliert mit der Kohlenwasserstoff (HC)-Konvertierung im Katalysator. Wenn der Katalysator gute Konvertierungsfähigkeiten besitzt, werden die Lambdaschwankungen vor dem Katalysator, welche durch den Lambdaregler erzeugt und von einer ersten Lambdasonde erfasst werden, durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysa­ tors geglättet. Hat der Katalysator infolge Alterung, Vergif­ tung durch verbleiten Kraftstoff oder durch Verbrennungs­ aussetzer keine oder nur verminderte Konvertierungseigen­ schaften, so schlägt die stromauf des Katalysators vorhandene Regelschwingung auf die Lambdasonde stromab des Katalysators durch. Durch Vergleich der Signalamplituden der beiden Lambdasonden kann auf einen funktionsfähigen oder defekten Katalysator geschlossen werden (z. B. DE 23 28 459 A1).
Bei Fahrzeugen, die nach den strengen ULEV (Ultra Low Emissi­ on Vehicle) oder SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle)- Grenzwerten zertifiziert sind, führen schon Verschlechterun­ gen der Konvertierungsrate von wenigen Prozent zu einer Über­ schreitung der Diagnosegrenzwerte. Bei diesen Konvertierungs­ raten werden jedoch relativ niedrige Amplitudenverhältnisse ermittelt. Damit ist eine sichere Unterscheidung zwischen ei­ nem defekten und einem funktionsfähigen Katalysator, insbe­ sondere unter Berücksichtigung der Serienstreuung und der nicht linearen Korrelation zwischen Sauerstoffspeicherfähigkeit und HC-Konvertierung nicht mehr gegeben. Zudem wird in Zukunft auch eine Katalysatorüberwachung hinsichtlich des Ausstoßes von Stickoxiden (NOx) gefordert.
Aus der DE 196 06 652 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit nachgeschaltetem, zur Sauerstoffspeicherung fähigen Kata­ lysator bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Sauerstoffanteile im Abgas der Brennkraftmaschine stromauf­ wärts und stromabwärts des Katalysators erfaßt und zur Ein­ stellung des Kraftstoff-Luftverhältnisses herangezogen. Aus den genannten Sauerstoffanteilen wird ein Maß für den momen­ tanen Sauerstoff-Füllungsgrad des Katalysators über ein Mo­ dell bestimmt und aus den Modellparametern werden Aussagen über den Alterungszustand des Katalysators abgeleitet. Das Kraftstoff-Luftverhältnis wird so eingestellt, daß der Sauer­ stoff-Füllungsgrad des Katalysators auf einem konstanten mittleren Niveau gehalten wird. Das Katalysator- Speicherverhalten wird dabei durch Integration eines Maßes für den momentanen Sauerstoffeintrag in den Katalysator mo­ delliert.
Ein NOx-Sensor bietet die Möglichkeit, aus gemessener NOx- Konzentration Rückschlüsse sowohl auf die HC-Konvertierungs­ eigenschaften, als auch auf die NOx-Konvertierungseigens­ chaften eines Katalysators zu ziehen. In der nicht vorveröf­ fentlichten deutschen Patentanmeldung DE 199 31 321.0 der An­ melderin ist ein Verfahren zum Überprüfen eines Dreiwege- Abgaskatalysators beschrieben, bei dem das Signal eines stromabwärts des Katalysators angeordneten NOx-Sensors wäh­ rend des Warmlaufs der Brennkraftmaschine ausgewertet wird. Hierzu wird ein Summenwert gebildet aus der gemessenen NOx- Konzentration ab Beginn des Starts der Brennkraftmaschine bis zu einem Zeitpunkt, bei dem die NOx-Konzentration einen vor­ gegebenen Schwellenwert unterschreitet und der Summenwert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Bei Überschrei­ ten des Schwellenwertes wird auf einen gealterten Abgaskatalysator geschlossen. Dieses Verfahren beschreibt also eine Light-Off Diagnose des Katalysators.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein genaues Verfah­ ren zum Überprüfen der Konvertierungsfähigkeit eines Abgaska­ talysators anzugeben, das ohne teuere Temperatursensoren und ohne eine zweite Lambdasonde auskommt und im stationären Be­ trieb der Brennkraftmaschine zuverlässige Ergebnisse liefert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorliegender Erfindung liegt die Idee zugrunde, zur Überprü­ fung eines Abgaskatalysators einen NOx-Sensor zur Bestimmung der NOx-Konzentration während des Stationärbetriebes der Brennkraftmaschine stromabwärts des zu diagnostizierenden Ab­ gaskatalysators einzusetzen.
Dabei wird mit Hilfe einer Lambdaregelungseinrichtung, welche eine stromaufwärts des Abgaskatalysators angeordnete Breit­ band-Lambdasonde aufweist und das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen vorgebbbaren Sollwert regelt, im stationären Be­ trieb bei betriebswarmer Brennkraftmaschine durch einen Rege­ leingriff der Lambdaregelungeinrichtung die Sauerstoffbela­ dung des Abgaskatatalysators während einer Diagnosezeit bis zu einem vorgegebenen Wert erhöht. Während der Diagnosezeit wird dann die NOx-Konzentration im Abgaskanal stromabwärts des Dreiwege-Abgaskatalysators mittels des NOx-Sensors er­ fasst und aus den Werten der NOx-Konzentration während minde­ stens einer Lambdareglerschwingung ein stationärer Diagnose­ wert ermittelt. Der Diagnosewert wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und bei Überschreiten des Schwellen­ wertes auf einen gealterten Abgaskatalysator geschlossen.
Um die Genauigkeit der Diagnose zu erhöhen, ist es vorteil­ haft, nicht nur eine Reglerschwingung, sondern mehrere auszu­ werten und dann den Mittelwert zu bilden.
Dabei können beide Halbwellen der Lambdareglerschwingung, oder nur die positive Halbwelle ("magere Halbwelle") während der das Signal der Lambdasonde ein mageres Luft- /Kraftstoffgemisch anzeigt, ausgewertet werden.
Das Verfahren hat insbesondere den Vorteil, daß es auch die Diagnose von Katalysatoren mit hoher Genauigkeit erlaubt, selbst wenn strenge Abgasgrenzwerte einzuhalten sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit zu­ gehöriger Abgasnachbehandlungsanlage,
Fig. 2 Diagramme für den zeitlichen Verlauf des Ausgangs­ signals der Lambdasonde stromaufwärts des Katalysa­ tors und des NOx-Sensors stromabwärts des Katalysa­ tors bei Auswertung beider Halbwellen der Lambdareg­ lerschwingung und
Fig. 3 Diagramme für den zeitlichen Verlauf des Ausgangs­ signals der Lambdasonde stromaufwärts des Katalysa­ tors und des NOx-Sensors stromabwärts des Katalysa­ tors bei Auswertung nur einer Halbwelle der Lambda­ reglerschwingung.
In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbildes sehr verein­ facht eine Brennkraftmaschine mit einer ihr zugeordneten Ab­ gasnachbehandlungsanlage gezeigt, bei der das erfindungsgemä­ ße Verfahren angewendet wird. Dabei sind nur diejenigen Kom­ ponenten dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Insbesondere ist auf die Darstellung des Kraftstoffkreislaufes verzichtet worden.
Der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Ansaugkanal 11 die zur Verbrennung notwendige Luft zugeführt. Im Ansaugkanal 11 sind in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen nach­ einander ein Lastsensor in Form eines Luftmassenmessers 12, ein Drosselklappenblock 13 mit einer Drosselklappe 14 und entsprechend der Zylinderzahl ein Satz Einspritzventile 15 vorgesehen, von denen nur eines gezeigt ist. Das erfindungs­ gemäße Verfahren ist aber auch bei einem System anwendbar, das nur ein Einspritzventil für alle Zylinder aufweist (Zen­ traleinspritzsystem, Single Point Injection System) oder bei dem Kraftstoff direkt in die jeweiligen Zylinder eingespritzt wird (Direkteinspritzung, Hochdruckeinspritzung).
Ausgangsseitig ist die Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgas­ kanal 16 verbunden, in dem ein Abgaskatalysator 17 angeordnet ist. Dabei kann es sich um eine beliebige Art von Abgaskata­ lysator handeln, der eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweist, insbesondere kann ein Dreiwege-Katalysator oder ein NOx-Speicherkatalysator vorgesehen sein. Im letzteren Falle soll dann ein dem NOx-Speicherkatalysator vorgeschalteter Ka­ talysator keine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen.
Die Sensorik für die Abgasnachbehandlung beinhaltet u. a. ei­ nen stromaufwärts des Abgaskatalysators 17 angeordneten Sau­ erstoffmeßaufnehmer in Form einer Lambdasonde 18 und einen stromabwärts des Abgaskatalysators angeordneten NOx-Sensor 19. Dieser NOx-Sensor 19 bekannter Art liefert ein Ausgangs­ signal cNOx, das mit der NOx-Konzentration im Abgas korre­ liert und ein binäres Ausgangssignal UNOx_bin das anzeigt, ob ein gegenüber dem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff­ verhältnis mageres oder fettes Gemisch vorliegt. Als Sauer­ stoffmeßaufnehmer 18 wird eine sogenannte Breitband- Lambdasonde (lineare Lambdasonde) eingesetzt, welche in Ab­ hängigkeit des Sauerstoffgehaltes im Abgas im Bereich um Lambda = 1 ein stetiges, z. B. lineares Ausgangssignal abgibt. Mit dem Signal dieser Lambdasonde 18 wird das Gemisch ent­ sprechend der Sollwertvorgaben geregelt. Diese Funktion über­ nimmt eine an sich bekannte Lambdaregelungseinrichtung 20, die vorzugsweise in eine den Betrieb der Brennkraftmaschine steuernde bzw. regelnde Steuerungseinrichtung 21 integriert ist. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen 21, die in der Regel einen oder mehrere Mikroprozessoren beinhalten und die neben der Kraftstoffeinspritzung und der Zündungsregelung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben, u. a. auch die Überprüfung des Abgasnachbehandlungsystems überneh­ men, sind an sich bekannt, so daß im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbesondere ist die Steue­ rungseinrichtung 21 mit einer Speichereinrichtung 22 verbun­ den, in der u. a. verschiedene Kennfelder und Schwellenwerte gespeichert sind, deren jeweilige Bedeutung anhand der Be­ schreibung der nachfolgenden Figuren noch näher erläutert wird.
Die Speichereinrichtung 22 umfasst ferner einen Fehlerspei­ cher 23, dem eine Fehleranzeigevorrichtung 24 zugeordnet ist. Diese Fehleranzeigevorrichtung 24 ist vorzugsweise als Feh­ lerlampe (MIL, malfunction indication lamp) realisiert, die am Armaturenbrett des Fahrzeuges angeordnet ist und dessen Aufleuchten eine Fehlfunktion einer abgasrelevanten Komponen­ te anzeigt.
Die Drehzahl N der Brennkraftmaschine 10 wird mit Hilfe eines Drehzahlsensors 25, die Temperatur der Brennkraftmaschine 10 wird über die Temperatur des Kühlmittels TKW mittels eines Temperatursensors 27 erfasst. Diese Signale werden ebenso der Steuerungseinrichtung 21 zur weiteren Verarbeitung zugeführt, wie das Ausgangssignal MAF des Luftmassenmessers, das Signal λ_VK der Lambdasonde 18 und die Ausgangssignale cNOx und Unox_bin des Nox-Sensors 19. Die letztgenannten Signale wer­ den bevorzugt über eine Busleitung (z. B. CAN) übertragen.
Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die Steuerungseinrichtung 21 über eine Daten- und Steuerleitung 26 noch mit weiteren, nicht explizit dargestellten Sensoren und Aktoren verbunden.
Ist die Lambdaregelung bei betriebswarmer Brennkraftmaschine aktiv (0,997 ≦ λ ≧ 0,999), so wird in quasistationären Be­ triebszuständen eine Diagnose durchgeführt. Auf einen quasi­ stationären Zustand wird z. B. geschlossen, wenn die Kühlmit­ teltemperatur TKW einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat und ein bestimmter Luftmassenstrom MAF innerhalb vorgege­ bener Grenzen liegt. Hierzu werden das Signal des Temperatur­ sensors 27 und das des Luftmassenmessers 12 ausgewertet.
Mit Hilfe der linearen Lambdaregelung wird für eine bestimmte Diagnosezeit, die ein Vielfaches einer Lambdareglerschwingung beträgt, eine Lambdavariation um λ = 1 derart durchgeführt, daß sich die Sauerstoffbeladung des Abgaskatalysators 17 auf einen vorbestimmten Wert erhöht. Dieser Wert ergibt sich als diejenige Sauerstoffbeladung, bei der sich für einen neuen Katalysator oder definitionsgemäß einen OBD (On Board Diagno­ se)-Grenzkatalysator, der als noch funktionsfähig eingestuft wird, noch kein Anstieg der NOx-Konzentration stromabwärts des Abgaskatalysators bemerkbar macht. Der experimentell durch Versuche ermittelte Wert DStat_GW ist in der Spei­ chereinrichtung 22 abgelegt. Ein gealterter Abgaskatalysator zeigt bei gleicher Sauerstoffbeladung aufgrund von verminder­ tem Sauerstoffspeichervermögen ein deutlich erhöhtes NOx- Sensorsignal.
Zum Zwecke der Diagnose wird also die Beladung des Abgaskata­ lysators mit Sauerstoff durch einen Eingriff in die Lambdare­ gelung mittels der linearen Lambdasonde 18 (Regelsonde) er­ höht, beispielsweise auf einen Wert von λ = 0,998 geregelt. Dadurch wird das Katalysatorfenster, also der Bereich mit größtmöglicher Umwandlungsrate der Schadstoffe nicht verlas­ sen. Es wird lediglich eine größere Sauerstoffbeladung ge­ wählt als für den normalen Betrieb, um eine bessere Unter­ scheidung bei der Diagnose zwischen einem noch funktionsfähi­ gen und einem nicht mehr tolerierbaren, da gealterten Abgas­ katalysator zu treffen. Im Gegensatz zur Lambdaregelung mit einer binären Lambdasonde, bei der die maximale Frequenz über die Totzeit des Systems vorgegeben ist und die Amplitude der Schwingung über die P-Sprung-Verzögerungszeit sowie über den I-Anteil des Reglers einstellbar ist, hat man bei der Verwen­ dung der linearen Lambdaregelung den Vorteil, die Sauerstoff­ beladung des Katalysators frei einzustellen. Da die Diagnose bei einem bestimmten Luftmassenstrom und bei einer bestimmten Einstellung der Lambdareglerparameter, d. h. der Amplitude und der Frequenz der Reglerschwingung erfolgt, erhält man eine Sauerstoffbeladung, die reproduzierbar ist. Dies ist Voraus­ setzung für ein genaues Diagnoseergebnis.
Anhand der Fig. 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens erläutert. Die Fig. 2a) zeigt während ei­ ner Periodendauer tPeriode der Lambdareglerschwingung den zeitlichen Verlauf des Signales λ_VK, wie es von der Lambdasonde 18 stromaufwärts des Katalysators 17 geliefert wird. Der Sollwert für die Luftzahl λ ist dabei auf den be­ reits oben genannten Wert von 0,998 eingestellt. Die oberhalb dieses Wertes liegende Halbwelle der Schwingung ist als "ma­ gere Halbwelle", die unterhalb des Wertes liegende Halbwelle als "fette Halbwelle" bezeichnet. Während der mageren Halb­ welle herrscht Sauerstoffüberschuß, während der fetten Halb­ welle herrscht Sauerstoffmangel vor. Die Zeitdauer für eine vollständige Schwingung, bestehend aus der mageren und der fetten Halbwelle ist mit tPeriode bezeichnet.
Die Fig. 2b) zeigt als Kurve KA den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals C_NOx des NOx-Sensors 19, der sich als Folge des gewählten Lambdawertes einstellt für einen gealterten Ka­ talysator, die Kurve KN den zeitlichen Verlauf für einen neu­ en Katalysator mit uneingeschränkter Konvertierungseigen­ schaft. Bei dieser Darstellung ist anzumerken, daß der Betrag des um einen Offset bereinigte Signal C_NOx des NOx-Sensors 19 aufgetragen ist. Die schraffierte Fläche, die von der Kur­ ve KA und der Abszisse begrenzt wird, ist mit AM bezeichnet und kennzeichnet den Integralwert während der mageren Halb­ welle eines gealterten Abgaskatalysators, während die Fläche zwischen der Kurve KN und der Abszisse den Integralwert wäh­ rend der mageren Halbwelle eines neuen Abgaskatalysators be­ zeichnet. Diese Fläche ist deutlich kleiner. Die schraffierte Fläche AF, die von der Kurve KA und der Abszisse begrenzt wird, kennzeichnet den Integralwert während der fetten Halb­ welle eines gealterten Abgaskatalysators. Auch hier ist für einen neueen Abgaskatalysator die Fläche, die in der fetten Halbwelle von der Kurve KN und der Abszisse begrenzt wird deutlich kleiner. Ab Start der Diagnose zum Zeitpunkt tStart wird während der Variation der Sauerstoffbeladung das Sensor­ signal C_NOx während beider Halbwellen ausgewertet.
Im folgenden ist angegeben, wie bei diesem Ausführungsbei­ spiel ein stationärer Diagnosewert DStat berechnet wird.
mit
nPerioden Anzahl komplette Perioden Lambdaregler
tPeriode Periodendauer vollständige Lambdareglerschwingung
tStart Start Diagnose
cNOx NOx-Konzentration (Offset bereinigt)
cWichtung Wichtungsfaktor
Die mittels des NOx-Sensors 19 gemessene NOx-Konzentration cNOx(t) wird zur Berechnung des Diagnosewertes DStat mittels eines Wichtungsfaktors cWichtung abhängig vom Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N gewichtet. Der Wichtungsfaktor cWich­ tung ist in einem Kennfeld KF1 der Speichereinrichtung 22 ab­ gelegt.
Der Integrationswert Dstat für einen gealterten Abgaskataly­ sator, ist aufgrund der verminderten Konvertierungsfähigkeit größer als für einen neuwertigen Katalysator. Der Diagnose­ wert DStat wird mit einem Schwellenwert SStat_1 verglichen. Das Überschreiten des Schwellenwertes SStat_1 S1, der für einen OBD-Grenzkatalysator experimentell auf dem Prüfstand durch Abgastests ermittelt wird und in der Speichereinrichtung 22 abgelegt ist, führt zur Aktivierung der Fehleranzeigevorrich­ tung 24. Parallel hierzu kann das Überschreiten des Schwel­ lenwertes in einen Fehlerspeicher 23 eingetragen werden, des­ sen Inhalt beim nächsten Werkstattaufenthalt des Fahrzeuges ausgelesen wird und eine entsprechende Reparatur oder ein Austausch des Katalysators vorgenommen werden kann.
Es ist bekannt, daß der NOx-Sensor eine Querempfindlichkeit bei einem fettem Luft-/Kraftstoffgemisch aufweist. Somit mißt der NOx-Sensor 19 bei einem fettem Luft-/Kraftstoffgemisch nicht nur die Abgaskomponemte NOx, sondern auch die Abgaskomponente HC. Da aber auch in dem NOX-Sensorsignal in der "fet­ ten Halbwelle" Informationen über die Konvertierungseigen­ schaften des Abgaskatalysators enthalten sind (je mehr HC- Anteil stromabwärts des Katalysators vorhanden ist, desto ge­ ringer ist auch der Konvertierungsgrad des Abgaskatalysa­ tors), können beide Halbwellen ausgewertet werden, wie es oben beschrieben wurde.
Die bestmögliche Korrelation zwischen NOx-Sensorsignal strom­ abwärts des Abgaskatalysators und der NOx-Konzentration er­ hält man aber, wenn man das Sensorsignal während der mageren Halbwelle auswertet und das Sensorsignal während der fetten Halbwelle unterdrückt. Deshalb gehen bei dem Ausführungsbei­ spiel, wie es anhand der Fig. 3 beschrieben wird, in die Be­ rechnung des Diagnosewertes lediglich die Werte ein, die bei der jeweiligen mageren Halbwellen ermittelt werden.
Die Fig. 3a) und 3b) mit ihren Bezugszeichen entsprechen dabei den Fig. 2a) und 2b) mit der Einschränkung, daß die fette Halbwelle nicht berücksichtigt wird. Bei der Zuordnung der mageren Halbwelle des Signals λ_VK zum jeweiligen NOx- Sensorsignal C_NOx muß die Gaslaufzeit tGas berücksichtigt werden. Dies geschieht mittels des Binärsignals UNOx_bin des NOx-Sensors 19. Dieses, in Fig. 3c) dargestellte Signal UNOx_bin verhält sich analog zu dem Signal einer binären Lambdasonde. Aus dem Verlauf des Binärsignals UNOx_bin erkennt man, ob das Luft-/Kraftstoffgemisch mager oder fett ist. Wird ein Wert für UNOx_bin kleiner als ein Schwellenwert Uth_bin (ty­ pischerweise 600 mV) detektiert, so kann das gemessene NOx Sensorsignal C_NOx einer mageren Halbwelle der Zwangsanregung zugeordnet werden und geht damit in die Bestimmung des Dia­ gnosewertes ein. Andernfalls liegt ein fettes Luft- /Kraftstoffgemisch vor und das Signal C_NOx des NOx-Sensors wird nicht zur Diagnose des Abgaskatalysators herangezogen.
Die Berechnung des Diagnosewertes erfolgt in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel nach folgende Gleichung:
wobei
nPerioden Anzahl komplette Perioden Lambdaregler
tPeriode Periodendauer vollständige Lambdareglerschwingung
tStart Diagnose
cNOx NOx Konzentration (Offset bereinigt)
cWichtung Wichtungsfaktor
Uth_bin Magerschwelle Binärsignal des NOx-Sensors
Unox_bin Binärsignal NOx-Sensor
Durch die Heaviside Funktion wird das NOx-Sensor Signal nur für magere Halbwellen ausgewertet. Die gemessene NOx- Konzentration cNOx(t) wird dabei abhängig vom Luftmassenstrom MAF und Drehzahl N mittels des Wichtungsfaktors cWichtung der ab­ hängig von dem Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N in dem Kennfeld KF1 der Speichereinrichtung 22 abgelegt ist, gewich­ tet.
Der Integrationswert DStat für einen gealterten Abgaskataly­ sator, ist aufgrund der verminderten Konvertierungsfähigkeit größer als für einen neuwertigen Abgaskatalysator. Der Dia­ gnosewert DStat wird mit einem Schwellenwert SStat_2 vergli­ chen. Das Überschreiten des Schwellenwertes SStat_2, der für einen OBD-Grenzkatalysator experimentell auf dem Prüfstand durch Abgastests ermittelt wird und in der Speichereinrich­ tung 22 abgelegt ist, führt zur Aktivierung der Fehleranzei­ gevorrichtung 24. Parallel hierzu kann das Überschreiten des Schwellenwertes in einen Fehlerspeicher 23 eingetragen wer­ den, dessen Inhalt beim nächsten Werkstattaufenthalt des Fahrzeuges ausgelesen wird und eine entsprechende Reparatur oder ein Austausch des Katalysators vorgenommen werden kann.
Es ist auch möglich, ein beliebiges Verfahren zur Light-Off- Diagnose des Katalysators während es Warmlaufs der Brenn­ kraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Diagno­ se bei betriebswarmer Brennkraftmaschine zu kombinieren. Im folgenden wird gezeigt, wie aus der Diagnose während des Light-Off und der Diagnose bei betriebswarmen Motor ein Ge­ samtdiagnosewert gebildet werden kann.
Wird mit DLight-off der Diagnosewert eines bekannten Diagnose­ verfahrens während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine und mit SLight-Off die Diagnoseschwelle eines solchen Verfahrens, wie es beispielsweise in der eingangs genannten DE 199 31 321.0 der Anmelderin beschrieben ist, bezeichnet, so kann un­ ter Heranziehen des Diagnosewertes DStat und des Diagnose­ schwellenwertes SStat im quasistationärem Betrieb durch Sum­ menbildung der jeweiligen Quotienten aus Diagnosewert und Schwellenwert ein Gesamtdiagnosewert DGesamt gebildet werden:
SStat ist dabei der Diagnoseschwellenwert, DStat der Diagno­ sewert für eines der beschriebenen Diagnoseverfahren bei be­ triebswarmer Brennkraftmaschine.
Überschreitet der Gesamtdiagnosewert DGesamt den Wert 1, so wird die Fehleranzeigevorrrichtung 24 aktiviert. Über die Wichtungsfaktoren FLight-Off und FStat können die einzelnen Be­ triebsphasen bei der Diagnose unterschiedlich gewichtet wer­ den. Dies ist nötig, da während des Light-Off bis zu 70% der Gesamtemission eines Abgastests entstehen und zudem eine Dia­ gnose während des Ligh-Off mit größeren Ungenauigkeiten be­ haftet ist, als bei betriebswarmer Brennkraftmaschine bei quasistationären Bedingungen. Für die Wichtungsfaktoren FLight- Off und FStat gilt folgende Beziehung:
FStat + FLight-Off = 1

Claims (11)

1. Verfahren zum Überprüfen der Konvertierungsfähigkeit eines in einem Abgaskanal (16) einer Brennkraftmaschine (10) ange­ ordneten Abgaskatalysators (17) mit einer Lambdaregelungsein­ richtung (20), welche eine stromaufwärts des Abgaskatalysa­ tors (17) angeordnete Breitband-Lambdasonde (18) aufweist und das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen vorgebbaren Soll­ wert regelt,
im stationären Betrieb bei betriebswarmer Brennkraftmaschine (10) durch einen Regeleingriff der Lambdaregelungeinrichtung (20) die Sauerstoffbeladung des Abgaskatatalysators (19) während einer Diagnosezeit (nPeriode.tPeriode) bis zu einem vorgegebenen Wert (Dstat_GW) erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
während der Diagnosezeit (nPeriode.tPeriode) die NOx- Konzentration im Abgaskanal (16) stromabwärts des Dreiwege- Abgaskatalysators (17) mittels eines NOx-Sensors (19) er­ fasst wird,
aus den Werten der NOx-Konzentration (c_NOx) während mindes­ tens einer Lambdareglerschwingung ein stationärer Diagnose­ wert (DStat) ermittelt wird,
der Diagnosewert (DStat) mit einem vorgegebenen Schwellen­ wert (SStat_1) verglichen wird und
bei Überschreiten des Schwellenwertes (SStat_1) auf einen gealterten Abgaskatalysator (17) geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei­ ne vorgegebene Anzahl (nPeriode) Lambdareglerschwingungen ausgewertet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die positive Halbwelle der Lambdareglerschwingung, wahrend der das Signal (λ_VK) der Lambdasonde ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch anzeigt, als auch die negative Halb­ welle, während der das Signal (λ_VK) der Lambdasonde ein fet­ tes Luft-/Kraftstoffgemisch anzeigt, ausgewertet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die positive Halbwelle der Lambdareglerschwingung, während der das Signal (λ_VK) der Lambdasonde ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch anzeigt ausgewertet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diagnosewert (DStat) nach folgender Beziehung ermi­ telt wird:
mit
nPerioden Anzahl komplette Perioden Lambdaregler
tPeriode Periodendauer vollständige Lambdareglerschwingung
tStart Start Diagnose
cNOx NOx-Konzentration (Offset bereinigt)
cWichtung Wichtungsfaktor
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diagnosewert (DStat) nach folgender Beziehung ermi­ telt wird:
wobei
nPerioden Anzahl komplette Perioden Lambdaregler
tPeriode Periodendauer vollständige Lambdareglerschwingung
tStart Start Diagnose
cNOx NOx Konzentration (Offset bereinigt)
cWichtung Wichtungsfaktor
Uth_bin Magerschwelle Binärsignal des NOx-Sensors
Unox_bin Binärsignal NOx-Sensor
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wert (Dstat_GW) diejenige Sauerstoffbeladung herangezogen wird, bei der sich für einen neuen Abgaskatalysator oder ei­ nen Grenzkatalysator, der gerade noch als funktionstüchtig eingestuft wird, noch kein Anstieg der NOx-Konzentration stromabwärts des Abgaskatalysators bemerkbar macht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert (Dstat_GW) experimentell ermittelt wird und in einer Speichereinrichtung (22) einer die Brennkraftmaschine (10) steuernden Steuereinrichtung (21) abgelegt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diagnosewert (Dstat) für den Stationärbetrieb der Brennkraft­ maschine (10) mit einem Diagnosewert (DLight-Off) während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine (10) zu einem Gesamtdiagno­ sewert (DGesamt) verknüpft wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdiagnosewert (DGesamt) nach folgender Beziehung gebildet wird:
mit
DLight-off = Diagnosewert eines bekannten Diagnoseverfahrens während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine,
SLight-Off = Diagnoseschwelle eines solchen Verfahrens
FLight-Off, FStat = Wichtungsfaktoren
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdiagnosewert (DGesamt) mit einem Schwellenwert ver­ glichen wird und bei Überschreiten des Schwellenwertes eine Fehleranzeigevorrichtung (24) aktiviert wird.
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