DE4426788A1 - Verfahren zur Berücksichtigung des aktuellen Konvertierungsgrads einer Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Berücksichtigung des aktuellen Konvertierungsgrads einer Abgasreinigungsvorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Katalytische Abgasreinigungsvorrichtungen, wie sie beispiels­ weise in den Abgassystemen von Kraftfahrzeug-Brennkraftma­ schinen, insbesondere fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, Ein­ satz finden, zeigen mit zunehmender Betriebszeit Verringerungen ihres Konvertierungsgrads, die teils alterungsbedingt, teils durch betriebsbedingte Erschütterungen und damit mechanische Be­ schädigungen hervorgerufen sind. Diese Erscheinungen äußern sich primär in einer Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit sowie in einer von der Abgaseintrittsseite der Vorrichtung ausgehen­ den, im Laufe der Zeit in Richtung Abgasaustrittsseite fort­ schreitenden Deaktivierung, so daß die eigentliche katalytische Umsetzung mit zunehmender Betriebszeit der Vorrichtung gleichsam in Richtung Abgasaustrittsseite derselben wandert.
Zur Erfassung des aktuellen Konvertierungsgrads derartiger kata­ lytischer Abgasreinigungsvorrichtungen sind verschiedene Verfah­ ren bekannt geworden - siehe nur die DE-OS 40 32 721, G01M 15/00, und die DE-OS 41 00 397, F01N 3/20 -, die letztlich auf Temperaturmessungen in verschiedenen Bereichen der Abgasreini­ gungsvorrichtung beruhen und aus den jeweils gemessenen Tempera­ turwerten ein Signal für den aktuellen Konvertierungsgrad erzeu­ gen. Dabei wird dieses Signal nicht nur zur Information des Fah­ rers des betreffenden Fahrzeugs ausgenutzt, sondern gemäß der erstzitierten Schrift ggf. auch zur Erzeugung eines Abschalt­ signals für die Brennkraftmaschine oder gemäß der zweitgenannten Schrift zur Einleitung irgendwelcher Befehle im Motormanagement. Die Abschaltung der Brennkraftmaschine kann insbesondere bei einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gefährliche Folgen für die Verkehrssicherheit haben; auch der Hinweis auf Eingriffe in das Motormanagement in der zweitgenannten Schrift betrifft offensichtlich die Veränderung der Verhältnisse bei für den Betrieb der Maschine wichtigen Parametern, wie Zündung, Ein­ spritzung und dergleichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das kritische Änderungen des Konvertie­ rungsgrads der katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung mög­ lichst ohne Eingriff in den eigentlichen Maschinenbetrieb gleichsam kompensiert.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.
Die unter a) genannte Maßnahme dient zur Verringerung der Temperatur in den Brennräumen der Maschine und damit zur Ver­ ringerung des Stickoxidgehalts der Abgase. Die Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung wird dann also kompensiert durch eine Verringerung des NOx-Gehalts der Abgase. Eine derartige Maßnahme ist verständlicherweise nicht während eines Kaltstarts, sondern erst nach Beendigung des Warm­ laufs der Maschine möglich, da andernfalls das Betriebsverhalten der - kalten - Maschine nachteilig beeinflußt wäre.
Zur Berücksichtigung der von der Abgaseintrittsseite der Vor­ richtung ausgehenden Deaktivierung derselben können je nach Aus­ legung der Maschine bzw. des Abgassystems unterschiedliche Maß­ nahmen getroffen sein. So ist es gemäß Maßnahme b) bei einer mit einem elektrisch beheizten Katalysator oder einem der Abgas­ reinigungsvorrichtung vorgeschalteten Brenner ausgerüsteten Ab­ gasanlage möglich, den Heizbetrieb zeitlich zu verlängern, so daß eine Aufheizung der momentan aktiven, in einem Abstand von der Abgaseintrittsseite der Vorrichtung liegenden Bereiche der­ selben sichergestellt ist.
Besitzt die Abgasreinigungsvorrichtung eine Sekundärluftzufuhr, so ist es gemäß Maßnahme c) vorteilhaft, in diesem "Schadens­ fall" die Sekundärluftzufuhr zeitlich derart zu verlängern, daß wiederum die Aufheizung der jeweils aktiven Bereiche der Vor­ richtung sichergestellt ist.
Gemeinsam ist allen Maßnahmen, daß der Betrieb der Brennkraft­ maschine praktisch unbeeinflußt bleibt.
Das Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die schematisch eine Brennkraftmaschinenanlage mit einer fremd­ gezündeten Brennkraftmaschine und einer katalytischen Abgas­ reinigungsvorrichtung wiedergibt. Da die einzelnen Bausteine bekannt sind, erübrigt sich eine ins einzelne gehende Erläute­ rung.
Im Abgassystem 1 der Brennkraftmaschine 2 erkennt man die Reihenschaltung des elektrisch beheizten Vorkatalysators 3 (an seiner Stelle könnte auch ein Brenner Einsatz finden) und der eigentlichen katalytischen Reinigungsvorrichtung 4, die einen Dreiwege-Katalysator enthält. In der Ansaugleitung 5 der Brenn­ kraftmaschine 1 liegt der Gemischbildner 6, also beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Der Abgasreinigungsvorrichtung 4 ist die Sekundärluftzufuhr 7 mit der Sekundärluftpumpe 8 zugeordnet, die über das Steuergerät 9 angesteuert wird. Außerdem ist eine Abgasrückführung 10 mit dem Abgasrückführungsventil 11 vorgesehen, dem ebenfalls vom Steuergerät 9 Betätigungssignale zugeführt werden. Diese Betäti­ gungssignale erzeugt das Steuergerät 9 unter Auswertung von Signalen der beiden Abgassonden 12 und 13 (oder Temperatur­ signalen von Temperaturfühlern), die die Abgasreinigungsvor­ richtung zwischen sich einschließen.
Wird dem Steuergerät 9 über die Sonden 12 und 13 eine Verringe­ rung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Vorrichtung 4 gemeldet, so initiiert das Steuergerat 9 nach Ablauf der Warmlaufphase, also bei warmer Maschine 2, durch entsprechende Ansteuerung des Ab­ gasrückführungsventils 11 eine Vergrößerung der Abgasrückfüh­ rungsrate, wodurch die Temperatur in den Brennräumen der Maschi­ ne 2 und damit der NOx-Gehalt der Abgase verringert werden.
Zur Berücksichtigung der Tatsache, daß mit zunehmender Betriebs­ zeit die abgaseintrittsseitigen Bereiche der Vorrichtung 4 deak­ tiviert werden, bewirkt das Steuergerät 9 eine Verlängerung der "Fremdbeheizung" der Vorrichtung 4 durch Verlängerung der Ein­ schaltdauer der elektrischen Beheizung des Vorkatalysators 3. In derselben Richtung wirkt eine zeitliche Verlängerung der Sekun­ därluftzufuhr durch entsprechend längere Ansteuerung der Sekun­ därluftpumpe 8.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Betriebszeit der Abgas­ reinigungsvorrichtung zu erfassen und aus einem gespeicherten Kennfeld den verschiedenen Betriebsdauern zugeordnete Erfah­ rungswerte für die Verringerung der Leistungsfähigkeit der Vor­ richtung zu entnehmen; in diesem Falle werden aus diesen Werten Ansteuersignale zur Durchführung der verschiedenen Verfahrens­ schritte gewonnen.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Berücksichtigung des aktuellen Konvertierungsgrads einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten kata­ lytischen Abgasreinigungsvorrichtung, gekennzeichnet durch zu­ mindest einen der folgenden Schritte:
    • a) Bei Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Abgasreini­ gungsvorrichtung (4) erfolgt bei einer Brennkraftmaschine (2) mit Abgasrückführung (10) nach dem Warmlauf eine Ver­ größerung der Abgasrückführungsrate.
    • b) Bei von der Abgaseintrittsseite ausgehender Deaktivierung einer zeitweilig fremdbeheizten Abgasreinigungsvorrichtung (4) erfolgt eine Verlängerung des Heizbetriebs.
    • c) Bei von der Abgaseintrittsseite ausgehender Deaktivierung einer mit zeitweiliger Sekundärluftzufuhr (7) arbeitenden Abgasreinigungsvorrichtung (4) erfolgt eine zeitliche Ver­ längerung der Sekundärluftzufuhr.
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