DE4308180A1 - Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators in Kraftfahrzeugen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufhei­ zen eines Abgaskatalysators in Kraftfahrzeugen, bei dem die Aufheizzeit in eine Vorheizzeit vor dem Motorstart und eine Nachheizzeit nach dem Motorstart eingeteilt wird und bei dem ein Alterungszustandswert des Abgaskatalysa­ tors ermittelt wird.
Es ist eine Vielzahl von Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators auf Betriebstemperatur vor und/oder nach dem Start einer Brennkraftmaschine (Motorstart) in Kraftfahrzeugen bekannt. Ein Aufheizen vor dem Motorstart wird üblicher Weise mit Vorheizen, ein Aufheizen nach dem Motorstart mit Nachheizen bezeichnet. Ein Vorheizen des Abgaskatalysators findet beispielsweise mittels elektri­ scher Heizelemente am Abgaskatalysatorsystem statt. Ein Nachheizen wird beispielsweise durch Sekundärluftzufüh­ rung in das Abgas oder auch mittels elektrischer Heizele­ mente durchgeführt.
Aus der WO 92/12334 ist beispielsweise ein Verfahren zum elektrischen Vorheizen eines elektrisch beheizbaren Ab­ gaskatalysatorsystems bekannt, bei dem die Vorheizzeit in mehrere Teilheizzeiten eingeteilt wird und diese Teil­ heizzeiten in Abhängigkeit von Sensorsignalen bestimmt werden, die auf eine bevorstehende Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges hinweisen. Durch dieses bekannte Verfah­ ren soll einerseits ein unnötiges elektrisches Vorheizen vermieden, andererseits jedoch die Wartezeit bis zum In­ betriebsetzen des Kraftfahrzeuges weitest möglich redu­ ziert werden. Das bekannte Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe benötigt dazu eine Vielzahl von Sensoren, wie z. B. Sitzsensoren oder Gurtschloßsensoren, die von einem Steuergerät abgefragt werden müssen. Dieses Verfahren ist besonders kostenintensiv und aufwendig.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein möglichst einfaches Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators zu schaf­ fen, bei dem ein unnötiges Vorheizen verhindert wird und zusätzlich die gesamte Aufheizzeit so kurz wie möglich vorgegeben wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Funktionsfähigkeit eines Abgaskatalysators ist zum einen von dessen Betriebstemperatur und zum anderen aber auch von dessen Alterungszustand abhängig. Daher wird er­ findungsgemäß zunächst der Alterungszustand des Abgaska­ talysators ermittelt. Ein Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes eines Abgaskatalysators ist beispiels­ weise aus der WO 92/03643 bekannt und ist nicht Gegen­ stand der vorliegenden Erfindung.
Wird bei der Ermittlung des Alterungszustands festge­ stellt, daß eine zumindest nahezu unbeeinträchtigte Funk­ tionsfähigkeit des Abgaskatalysators vorliegt, d. h. ein dem Alterungszustand zugeordneter Alterungszustandswert unterhalb einer definierten Schwelle liegt, wird die Vor­ heizzeit auf zumindest nahezu Null gesetzt. Mit diesem erfindungsgemäßen Vorgehen wird insbesondere bei elektri­ schem Vorheizen eine bestmögliche Energieeinsparung be­ wirkt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 2.
Wird durch die Ermittlung des Alterungszustandes eine Be­ einträchtigung der Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysa­ tors festgestellt, wird die Vorheizzeit, vorteilhafter Weise kontinuierlich, mit zunehmendem Alterungszustands­ wert ansteigend vorgegeben. Damit wird einerseits die Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators wiederherge­ stellt, andererseits jedoch die Vorheizzeit bzw. der dazu benötigte Energieverbrauch nicht unnötig erhöht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Setzt sich die Aufheizzeit des Abgaskatalysators aus Vor­ heiz- und Nachheizzeit zusammen, wird auch die Nachheiz­ zeit mit zunehmender Alterung verlängert. Vorteilhafter­ weise wird dabei eine minimale Nachheizzeit unabhängig vom Alterungszustand vorgegeben. Somit wird auch bei ei­ nem neuen Abgaskatalysator das Erreichen der Betriebstem­ peratur beschleunigt, eine Wartezeit bis zur Inbetrieb­ nahme jedoch vermieden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 4.
Mit zunehmender Alterung wird die Aufheiztemperatur zum Aufheizen des Abgaskatalysators erhöht. Die Aufheiztempe­ ratur wird vorteilhafterweise entsprechend der Tempera­ tur, bei der der Abgaskatalysator mit der Konvertierung der Schadstoffe beginnt, vorgegeben. Diese für die Kon­ vertierung notwendige Temperatur steigt mit zunehmendem Alterungszustand des Abgaskatalysators.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird eine weitere Energieeinsparung erreicht.
Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Sie zeigt einen möglichen schema­ tischen Verlauf der Vorheizzeit, der Nachheizzeit und der Aufheiztemperatur in Abhängigkeit von einem Alterungszustandswert, gebildet nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren.
Im Diagramm 1 ist auf der Abszisse der Alterungszustands­ wert AW und auf der Ordinate die Vorheizzeit tVH darge­ stellt. Das Diagramm 2 zeigt die Nachheizzeit, aufgetra­ gen auf der Ordinate, in Abhängigkeit vom Alterungszu­ standswert AW, aufgetragen auf der Abszisse. Im Diagramm 1 ist eine Schwelle SAW auf der Abszisse aufgetragen; die den Übergang von einer zu vernachlässigenden Alterung zu einer sich auf die Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysa­ tors merkbar negativ auswirkenden Alterung kennzeichnet. Unterhalb der Schwelle SAW ist die Vorheizzeit tVH=0. Mit steigendem Alterungszustandswert oberhalb der Schwelle SAW nimmt die Vorheizzeit tVH linear zu. Bei einem Alterungszustandswert AWmax ist ein Alterungszustand er­ reicht, der z. B. eine Warnlampe aufleuchten läßt, um die Notwendigkeit eines Katalysatorwechsels anzuzeigen.
Im Diagramm 2 ist bereits bei einem Alterungszustandswert AW=0, d. h. bei einem neuen Abgaskatalysator, die Nachheizzeit auf einem Wert tNHmin gesetzt, der unter be­ stimmten Umständen auch Null sein kann. Beispielsweise wäre eine Nachheizzeit tNH größer Null nicht notwendig, wenn ein Neustart der Brennkraftmaschine bei noch be­ triebswarmen Abgaskatalysator vorgenommen wird. Die Nach­ heizzeit tNH steigt ebenfalls mit zunehmendem Alterungs­ zustandswert AW bis zum Erreichen des maximal zulässigen Alterungszustandswert AWmax linear an.
In Diagramm 3 ist darüber hinaus ein möglicher Verlauf der Aufheiztemperatur TH in Abhängigkeit vom Alterungszu­ standswert AW dargestellt. Mit steigendem Alterungszu­ standswert AW steigt die Aufheiztemperatur TH bis zum Er­ reichen des maximal zulässigen Alterungszustandswertes AWmax von einer minimal (THmin) bis zu einer maximal (THmax) vorgegebenen Aufheiztemperatur TH ebenfalls linear an. Diese Funktion kann den Funktionen nach Diagramm 1 und/oder 2 überlagert werden.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren zum Aufheizen eines Ab­ gaskatalysators, insbesondere mittels elektrischer Heiz­ elemente, bietet die Möglichkeit, die gesamte Auf­ heizzeit, bestehend aus Vorheiz- und Nachheizzeit, so kurz wie möglich aber so lang wie nötig vorzugeben. Zusammen mit der zusätzlich überlagerten alterungsabhängigen Aufheiztemperatureinstellung wird somit eine optimale Energieeinsparung möglich. Darüber hinaus ist die Wartezeit für die Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von der Vorheizzeit insbesondere bei neuen Abgaskatalysatoren auf ein Minimum reduziert.

Claims (4)

1. Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators in Kraftfahrzeugen, bei dem die Aufheizzeit in eine Vorheizzeit vor dem Motorstart und eine Nachheiz­ zeit nach dem Motorstart eingeteilt wird und bei dem ein Alterungszustandswert des Abgaskatalysa­ tors ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet daß die Vorheizzeit (tVH) unterhalb einer definierten Schwelle (SAW) des Alterungszustandswertes (AW) auf zumindest nahezu Null gesetzt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet daß die Vorheizzeit (tVH) mit zunehmen­ dem Alterungszustandswert (AW) oberhalb der defi­ nierten Schwelle (SAW) ansteigend vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachheizzeit (tNH) mit zunehmendem Alterungszustandswert (AW) ansteigend vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiztemperatur (TH) mit zunehmendem Alterungszustandswert (AW) ansteigend vorgegeben wird.
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