EP2004967A1 - Vorrichtung zur überwachung eines abgaskatalysators im abgassystem einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur überwachung eines abgaskatalysators im abgassystem einer brennkraftmaschine

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Publication number
EP2004967A1
EP2004967A1 EP07723930A EP07723930A EP2004967A1 EP 2004967 A1 EP2004967 A1 EP 2004967A1 EP 07723930 A EP07723930 A EP 07723930A EP 07723930 A EP07723930 A EP 07723930A EP 2004967 A1 EP2004967 A1 EP 2004967A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
component
catalytic converter
exhaust gas
measuring arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07723930A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Berthold Keppeler
Aleksandar Knezevic
Markus Paule
Detlef Scharr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP2004967A1 publication Critical patent/EP2004967A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring an exhaust gas catalyst in the exhaust system of an internal combustion engine, comprising a measuring arrangement which is arranged in the exhaust system such that it assumes at least in the majority of the operating range of the internal combustion engine correlating with a temperature of the exhaust gas temperature.
  • Catalytic converters may lose some or all of their effectiveness when exposed to high temperatures. Temperature loads with regard to the catalyst effectiveness at low temperatures, for example during a cold start of the associated internal combustion engine, are particularly pronounced. In this context, it is known to carry out a temperature monitoring of the catalytic converter, with which inadmissible peak temperatures detected and can be closed on a catalyst damage caused thereby. In addition, devices are known with which a reduction in the effect of an exhaust gas catalyst can be determined directly.
  • a device which comprises a catalytically coated thermal conductivity sensor. This can be used to determine whether heat-delivering catalytic reactions proceed to the intended extent. In this way, for example, age-related decrease in the catalyst activity can be determined.
  • the devices mentioned are directed to the detection of the catalytic effect, which may be impaired for example by inadmissibly high temperatures.
  • the catalyst effect is often not determined with the desired reliability.
  • the corresponding monitoring methods and devices for catalyst monitoring are also often expensive.
  • the object of the invention is to provide a device which allows the simplest possible way a reliable monitoring of a catalytic converter.
  • the measuring arrangement of the device according to the invention has a temperature-sensitive component with a characteristic component parameter, which is temperature-dependent and at a predetermined Sprungtempe- temperature or in a predetermined transition temperature range changes abruptly or changes continuously in a predetermined manner depending on the temperature.
  • a control and evaluation unit connected to the measuring arrangement can detect the characteristic component parameter and / or its change.
  • a temperature-sensitive component whose characteristic component parameter changes continuously in a predetermined manner as a function of the temperature is expediently designed so that the change occurring over time correlates with a parallel degradation of the catalytic converter.
  • the temperature-sensitive component is formed such that the transition temperature or the critical temperature range of the characteristic component parameter correlates with this critical temperature.
  • the device according to the invention thus essentially determines the cause of thermal damage, which is more reliable and less complicated than determining its effect.
  • the changing characteristic component parameter may be a temperature-dependent mechanical, electrical or other specific material property of the component.
  • the temperature-sensitive component is thus preferably designed as a mechanical component or as an electrical component.
  • the temperature-sensitive component can thus be Forms that the material property changes reversibly under the intended thermal conditions. It is expedient here a more or less strong hysteresis with respect to the temperature dependence.
  • thermosensitive components with temperature-dependent, abruptly changing mechanical properties are bimetallic switches or "shape-memory components.”
  • temperature-sensitive components with temperature-dependently changing electrical properties are PTC thermistors or NTC thermistors It is expedient to arrange the measuring arrangement in the immediate vicinity of the exhaust gas catalytic converter in the exhaust system Preferably, the measuring arrangement is arranged in the exhaust system such that it assumes approximately the same temperature as the exhaust gas catalytic converter itself during operation of the internal combustion engine.
  • the measuring arrangement is permanently connected to the catalytic converter or to a housing in which the exhaust gas catalytic converter is arranged.
  • a non-detachable connection is here, as is common in the connection technology, a compound understood in the release of the separate items and / or the connecting means are destroyed or damaged.
  • connecting parts of the housing such as inlet or outlet funnel or nozzle are considered to belong to the housing.
  • the measuring arrangement can not be separated from the catalytic converter and the housing of the catalytic converter without destruction. Housing and measuring arrangement or catalyst and measuring arrangement thus form a non-destructive separable unit. Misinterpretations of the information supplied by the measuring arrangement as a result of an intended or unintentional separation of the measuring arrangement from the catalytic converter are thereby prevented. from that results in a particularly high reliability of the assignment of data provided by the measuring arrangement.
  • the change of the characteristic component parameter occurring at a predetermined transition temperature or in a predetermined transition temperature range or over time is irreversible. Once a change has occurred, it can therefore be determined beyond doubt, thus avoiding interpretation difficulties.
  • the change in the characteristic component parameter occurring at a predetermined transition temperature or in a predetermined transition temperature range or over time is based on a structural transformation of a material component of the temperature-sensitive component.
  • it is a change in the structure of a material component of the component, for example in the form of recrystallization processes, sintering, melting, material agglomeration, islanding or the like.
  • This type of conversions usually takes place at a given unambiguous transition temperature or in a predetermined material-specific temperature range or as a function of the temperature with a known time profile. Once a change has occurred, it is therefore clearly linked to the corresponding temperature or to a duration of action or to a temperature-time integral. A temperature effect with predetermined strength is therefore clearly detectable.
  • the temperature-sensitive component of the measuring arrangement is designed as a passive electrical component.
  • the temperature-sensitive component is designed as an electrical resistance.
  • temperature-sensitive component can also be designed as a capacitive or inductively effective electrical component.
  • a material is provided for the temperature-sensitive component whose function-determining material property such as specific resistance, dielectric constant, permeability, Curie temperature or the like changes abruptly at a predetermined transition temperature or in a predetermined transition temperature range.
  • the temperature-sensitive component is designed as a running in thick film technology component. This embodiment allows a substantial miniaturization with a flat structure. This results in simple and flexible installation options as well as a good heat transfer.
  • the measuring arrangement has a plurality of temperature-sensitive components, wherein individual temperature-sensitive components differ with respect to the transition temperature or the transition temperature range of their characteristic component parameter or individual temperature-sensitive components have different time-dependent characteristic component parameters as a function of the temperature.
  • individual temperature-sensitive components differ with respect to the transition temperature or the transition temperature range of their characteristic component parameter or individual temperature-sensitive components have different time-dependent characteristic component parameters as a function of the temperature.
  • the temperature-sensitive component is designed such that the transition temperature or the transition temperature range of its characteristic component parameter with a permissible upper operating correlated temperature of the catalytic converter or the change occurring in the course of time of the characteristic component parameter correlated with a parallel aging of the catalytic converter.
  • a particularly reliable catalyst diagnosis is possible.
  • exceeding a predetermined upper limit temperature of the catalytic converter can be detected particularly reliably.
  • a warning message is preferably stored in pre-conditioned characteristic curves or characteristic diagrams.
  • a device for monitoring an exhaust gas catalytic converter designed as an oxidation catalyst in the exhaust system of an internal combustion engine, in particular for monitoring an oxidation catalytic converter with negligible oxygen storage capacity.
  • an application of the device according to the invention in a close-coupled oxidation catalyst is particularly advantageous. In this case, installation problems often arise for other diagnostic devices due to the spatial conditions. It is also very advantageous to use the device according to the invention for monitoring an oxidation catalytic converter with little or no oxygen possibility, since in this case monitoring of diagnostic methods based on the oxygen storage capability is not possible.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an advantageous embodiment of the device according to the invention in connection with an internal combustion engine with an exhaust system
  • Fig. 2 is a schematic representation of a temperature dependence of a component parameter
  • FIG. 3 is a schematic representation of a time dependence of a component parameter at different temperatures.
  • a preferably designed as a diesel engine internal combustion engine 1 with an intake air line 2 and an exhaust system A is shown.
  • the exhaust system A comprises an exhaust pipe 3, in which a housing 9 is arranged with an exhaust gas catalyst 4 housed therein.
  • the housing 9 is connected via an inlet funnel 5 and a discharge funnel 6 to the exhaust pipe 3.
  • a measuring arrangement 10 is provided, which is connected via a signal line 8 to a control and evaluation unit 7.
  • the exhaust gas catalytic converter is preferably arranged close to the engine in the exhaust gas line 3 and is preferably designed as an oxidation catalytic converter.
  • the exhaust gas catalyst is formed as an oxidation catalyst having a coating with low or negligible oxygen storage capacity.
  • a characteristic curve or a characteristic map is stored in the control and evaluation unit 7, in which critical temperature values are entered for an aging of the exhaust gas catalytic converter 4.
  • a monitoring of the catalytic converter 4 with regard to its temperature-induced damage or aging takes place by comparison of temperature values, which are detected by the measuring arrangement 10, with the stored critical temperature values.
  • different reactions may be provided by the control and evaluation unit 7.
  • entries may be provided in a readable error memory or warnings.
  • the measuring arrangement 10 is arranged in the exhaust system A in such a way that the temperature which it assumes during operation of the internal combustion engine correlates in a known manner with the temperature of the exhaust gas catalytic converter 4. In this way it is ensured that the information provided by the measuring arrangement 10 regarding the temperature of the catalytic converter 4 are realistic and reliable.
  • the measuring arrangement 10 is on the outer surface attached to the housing 9, in which the exhaust catalyst 4 is installed. This option is particularly easy to install.
  • the measuring arrangement 10 can also be mounted on the inner surface of the housing 9, outside or inside the inlet funnel 5 or outlet funnel 6 or on the outer wall of the catalytic converter 4.
  • the measuring arrangement 10 may for example be directly printed or glued on the outer surface of the catalytic converter 4. This allows for easy production.
  • it can also be provided to integrate the measuring arrangement 10 into the exhaust gas catalytic converter 4, for example into its channel structure. This allows a particularly reliable detection of the catalyst temperature.
  • the components of the measuring arrangement 10 are applied to a mechanical support and the carrier, for example in the form of a flat ceramic substrate, is connected to the exhaust gas catalytic converter 4 or the housing 9.
  • the components of the measuring arrangement 10 it is also possible for the components of the measuring arrangement 10 to be applied directly to the catalytic converter 4 or to the housing 9.
  • the attachment of the measuring arrangement 10 preferably takes place in such a way that a good heat transfer from the exhaust gas catalytic converter 4 to the measuring arrangement 10 results.
  • a good heat transfer with simultaneously insoluble connection can be achieved, for example, by means of adhesive bonding of a component or component carrier of the measuring arrangement 10 or by soldering the underside of a carrier substrate of the measuring arrangement 10 to the metallic housing 9 of the catalytic converter 4 provided with a metallization. This ensures that the measuring arrangement 10 or the components of the measuring arrangement 10 can not be removed without destruction from the location of their attachment. This prevents the correlation of the temperatures which the measuring arrangement 10 and the catalytic converter 4 are lost due to intentional or unintentional mechanical effects.
  • a particular measuring arrangement is thus permanently assigned to a specific catalyst copy.
  • the temperature to which the measuring arrangement 10 is exposed can be correlated by the control and evaluation unit 7 with the temperature of the exhaust gas catalytic converter 4. In this way it is also possible for a measurement arrangement 10 which is not in direct heat transfer contact with the exhaust gas catalytic converter 4 to correlate its temperature with that of the exhaust gas catalytic converter 4.
  • the measuring arrangement 10 has at least one temperature-sensitive component having a characteristic component parameter which changes abruptly at a given critical temperature or in a predetermined critical temperature range depending on temperature.
  • FIG. 2 illustrates this situation by means of a schematic characteristic curve for the temperature dependence of the characteristic component parameter P.
  • the temperature-sensitive component of the measuring arrangement 10 can be designed so that its characteristic parameter P increases abruptly from the value Pi to the value P 2 in accordance with the curve branch 20 at a temperature of approximately T b .
  • the change can be reversible or irreversible.
  • the component of the measuring arrangement 10 is expediently designed such that the transition temperature T b has a characteristic see aging or damage temperature of the catalytic converter 4 correlated. Due to the steep curve of the characteristic curve 20, exceeding the critical transition temperature T b can be detected with high reliability. Naturally, it is advantageous if the jump height resulting from the values Pi and P 2 is as large as possible.
  • the change in the characteristic component parameter P does not necessarily have to be particularly steep. A less steep rise within a given temperature range may well be sufficient. However, the change should be such that the slope of the characteristic curve 20 in the critical temperature range is greater than in the adjoining temperature ranges. In this case too, a desired switching behavior of a component characteristic identified by the parameter P is given.
  • the temperature-sensitive component in such a way that a hysteresis results, as illustrated by the additional characteristic branch 21.
  • a switching over of the component characteristic identified by the parameter P occurs at different temperatures T b , T a , depending on the direction of the temperature change.
  • undefined states at a respective transition temperature T b , T 3 can be avoided and the interpretation of a useful signal obtained from the parameter P is correspondingly reliable.
  • the measuring arrangement 10 has at least one temperature-sensitive component with a characteristic component parameter which depends on the temperature in a predefined manner changes over time.
  • a characteristic component parameter which depends on the temperature in a predefined manner changes over time.
  • FIG. 3 this situation is illustrated by a schematic characteristic diagram for the time dependence of the characteristic component parameter P at different, size-ordered temperatures T 1 to T 5 .
  • the curves of the temperatures Ti to T 5 associated characteristics are adapted to an aging behavior of the catalytic converter 4.
  • the changes in the characteristic component parameter occurring over time are irreversible changes, which corresponds to a likewise generally irreversible catalyst aging, in particular if this is caused thermally.
  • an upper limit P G for the component parameter P which correlates with an upper tolerance limit for aging or degradation of the catalytic converter 4.
  • the upper limit P G is reached at different times depending on the temperature.
  • an aging of the catalytic converter 4 which runs at different temperatures at different temperatures, can be diagnosed.
  • a no longer tolerable deterioration of the catalyst behavior due to the short exposure time ti the high temperature T 5 can be detected.
  • a no longer tolerable deterioration of the catalyst behavior due to the short exposure time ti the high temperature T 5 can be detected.
  • the longer exposure time t 3 of the lower temperature T 3 occurred, equally severe deterioration can also be detected.
  • the measuring arrangement 10 has a plurality of temperature-sensitive components, each having a different behavior.
  • a plurality of temperature-sensitive components with different transition temperatures or transition temperature ranges can be provided. It can Additionally or alternatively, a plurality of temperature-sensitive components may be provided, whose characteristic component parameter changes in time as a function of the temperature in different ways. It is particularly preferred if the component whose characteristic component parameter has the highest transition temperature or the highest transition temperature range is simultaneously designed as a continuously measuring, temperature-sensitive component.
  • thermometer component whose temperature-dependent electrical resistance can be used at low temperatures for continuous temperature measurement, however, reversibly or irreversibly changes abruptly at a predetermined transition temperature. In this way, in addition to the reliable detection of the crossing of the transition temperature, a running temperature measurement is possible.
  • the temperature-sensitive component As regards the formation of the temperature-sensitive component, it is preferably designed as a passive electrical component in thick-film technology. It can be printed on a substrate as a printed conductor or conductor structure using thick-film technology. The material for this is selected such that it undergoes a conversion at a predetermined temperature or in dependence on the temperature in a time-predetermined manner, which, as explained above, is expressed in a change of a characteristic parameter. This is preferably the real and / or imaginary part of the complex impedance of the component.
  • the characteristic component parameter is represented by the electrical conductivity or the electrical resistance.
  • a Capacitive component whose material is preferably selected so that the dielectric constant and thus the capacitance and / or the loss angle changes temperature-dependent.
  • the temperature-dependent changes occurring, for example, be caused by melting, sintering, islanding, diffusion processes, material migration and / or cracking of a material component of the temperature-sensitive component.
  • control and evaluation unit 7 detect a temperature-related change in the relevant characteristic component parameter and can determine the aging state of the catalytic converter 4 on a characteristic curve basis.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur überwachung eines Abgaskatalysators im Abgassystem einer Brennkraf tmaschine. Hierfur ist eine Messanordnung (10) vorgesehen, die derart im Abgassystem (A) angeordnet ist, dass sie im größten Teil des Betriebsbereichs der Brennkraf tmaschine (1) eine mit einer Temperatur des Abgaskatalysators (4) korrelierende Temperatur annimmt. Erfindungsgemaß weist die Messanordnung (10) ein temperatursensitives Bauteil mit einem charakteristischen Bauteilparameter auf, der als ein temperaturabhangiger, bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenem Sprungtemperaturbereich sich sprunghaft andernder Bauteilparameter oder als ein sich in Abhangigkeit von der Temperatur in vorgegebener Weise kontinuierlich andernder Bauteilparameter ausgebildet ist. Eine an die Messanordnung (10) angeschlossene Steuer- und Auswerteeinheit (7), kann den charakteristischen Bauteilparameter und/oder eine Anderung desselben erfassen und mit einem Alterungszustand des Abgaskatalysators (4) korrelieren.

Description

Vorrichtung zur Überwachung eines Abgaskatalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Abgaskatalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Messanordnung, die derart im Abgassystem angeordnet ist, dass sie zumindest im überwiegenden Teil des Betriebsbereichs der Brennkraftmaschine eine mit einer Temperatur des Abgaskatalysators korrelierende Temperatur annimmt .
Abgaskatalysatoren können ihre Wirksamkeit teilweise oder ganz verlieren, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Besonders stark wirken sich dabei Temperaturbelastungen in Bezug auf die Katalysatorwirksamkeit bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei einem Kaltstart der zugeordneten Brennkraftmaschine aus. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, eine Temperaturϋberwachung des Abgaskatalysators durchzuführen, mit welcher unzulässige Spitzentemperaturen erkannt und auf eine dadurch verursachte Katalysatorschädigung geschlossen werden kann. Daneben sind Vorrichtungen bekannt, mit welchen eine Verminderung der Wirkung eines Abgaskatalysators direkt festgestellt werden kann.
Aus der DE 43 08 661 Al ist es bekannt, die Temperatur der katalytischen Beschichtung und/oder der Struktur eines Abgas- katalysators sowie die Temperatur des Abgases stromauf des Abgaskatalysators zu bestimmen. Anhand der zeitlichen Ableitungen der Temperaturen und deren Differenz kann auf die Wirksamkeit des Abgaskatalysators geschlossen werden.
Aus der WO 96/01364 ist eine Vorrichtung bekannt, welche einen katalytisch beschichteten Wärmeleitfähigkeitssensor umfasst. Durch diesen kann festgestellt werden, ob wärmeliefernde katalytische Reaktionen im vorgesehenen Umfang ablaufen. Auf diese Weise kann ein beispielsweise alterungsbedingtes Nachlassen der Katalysatoraktivität ermittelt werden.
Aus der DE 198 05 928 Al ist es bekannt, eine physikalische Eigenschaft der Beschichtung eines Gase speichernden Katalysators zu ermitteln und anhand dieser die Wirksamkeit des Katalysators zu bestimmen.
Die genannten Vorrichtungen sind auf das Erfassen der Katalysatorwirkung gerichtet, welche beispielsweise durch unzulässig hohe Temperaturen beeinträchtigt sein kann. Die Katalysatorwirkung ist dadurch jedoch häufig nicht mit der gewünschten Zuverlässigkeit zu ermitteln. Die entsprechenden Überwachungsverfahren und Vorrichtungen zur Katalysatorüberwachung sind zudem oftmals aufwändig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, welche auf möglichst einfache Weise eine zuverlässige Überwachung eines Abgaskatalysators ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Messanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist ein temperatursensitives Bauteil mit einem charakteristischen Bauteilparameter auf, der temperaturabhängig ist und sich bei einer vorgegebenen Sprungtempe- ratur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich sprunghaft ändert oder sich in Abhängigkeit von der Temperatur in vorgegebener Weise kontinuierlich ändert. Eine an die Messanordnung angeschlossene Steuer- und Auswerteeinheit kann den charakteristischen Bauteilparameter und/oder seine Änderung erfassen. Ein temperatursensitives Bauteil, dessen charakteristischer Bauteilparameter sich in Abhängigkeit von der Temperatur in vorgegebener Weise kontinuierlich ändert, wird zweckmäßigerweise so ausgelegt, dass die im Laufe der Zeit eintretende Änderung mit einer parallel verlaufenden Degradation des Abgaskatalysators korreliert. Mittels eines Bauteils, dessen charakteristischer Bauteilparameter sich temperaturabhängig sprunghaft ändert, kann auf besonders zuverlässige Weise erkannt werden, ob der Abgaskatalysator eine für seine Wirksamkeit kritische Temperatur überschritten hat, da ein entsprechend großer Signalhub auftritt, der zuverlässig detektiert werden kann. Hierfür wird unter Berücksichtigung des Einbauorts der Messanordnung das temperatursensitive Bauteil so ausgebildet, dass die Sprungtemperatur bzw. der Sprungtemperaturbereich des charakteristischen Bauteilparameters mit dieser kritischen Temperatur korreliert.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit im Wesentlichen die Ursache einer thermischen Schädigung ermittelt, was zuverlässiger und weniger aufwändig ist, als deren Wirkung zu ermitteln.
Bei dem sich ändernden charakteristischen Bauteilparameter kann es sich um eine temperaturabhängige mechanische, elektrische oder andere spezifische Stoffeigenschaft des Bauteils handeln. Das temperatursensitive Bauteil ist somit vorzugsweise als mechanisches Bauteil oder als elektrisches Bauteil ausgebildet. Das temperatursensitive Bauteil kann so ausge- bildet sein, dass die Stoffeigenschaft sich unter den vorgesehenen thermischen Bedingungen reversibel ändert. Zweckmäßig ist dabei eine mehr oder weniger starke Hysterese in Bezug auf die Temperaturabhängigkeit. Beispiele für temperatursensitive Bauteile mit sich temperaturabhängig sprunghaft ändernden mechanischen Eigenschaften sind Bimetallschalter oder so genannte „Shape-Memory-Bauteile" . Beispiele für temperatursensitive Bauteile mit sich temperaturabhängig sprunghaft ändernden elektrischen Eigenschaften sind Kaltleiter oder Heißleiter. Um eine gute Korrelation zwischen Bauteiltemperatur und Katalysatortemperatur zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Messanordnung in unmittelbarer Nähe des Abgaskatalysators im Abgassystem anzuordnen. Vorzugsweise wird die Messanordnung so im Abgassystem angeordnet, dass sie beim Betrieb der Brennkraftmaschine annähernd die gleiche Temperatur annimmt wie der Abgaskatalysator selbst.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Messanordnung unlösbar mit dem Abgaskatalysator oder mit einem Gehäuse verbunden, in welchem der Abgaskatalysator angeordnet ist. Unter einer unlösbaren Verbindung wird hier, wie in der Verbindungstechnik allgemein üblich, eine Verbindung verstanden, bei deren Lösen die getrennten Einzelteile und/oder das Verbindungsmittel zerstört oder beschädigt werden. Dabei werden Anschlussteile des Gehäuses, wie Einlauf- oder Auslauftrichter oder -Stutzen als zum Gehäuse gehörend betrachtet. Infolge dieser Ausführungsform kann die Messanordnung nicht zerstörungsfrei vom Abgaskatalysator bzw. vom Gehäuse des Abgaskatalysators getrennt werden. Gehäuse und Messanordnung bzw. Katalysator und Messanordnung bilden somit eine nicht zerstörungsfrei trennbare Einheit. Fehlinterpretationen der von der Messanordnung gelieferten Information infolge einer beabsichtigten oder unbeabsichtigten Trennung der Messanordnung vom Abgaskatalysator werden dadurch verhindert. Daraus resultiert eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Zuordnung von Daten, die von der Messanordnung bereitgestellt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich oder im Laufe der Zeit eintretende Änderung des charakteristischen Bauteilparameters irreversibel. Eine einmal eingetretene Änderung ist demnach zweifelsfrei festzustellen wodurch Interpretationsschwierigkeiten vermieden werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beruht die bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich oder im Laufe der Zeit eintretende Änderung des charakteristischen Bauteilparameters auf einer Strukturumwandlung eines Materialbestandteils des temperatursensitiven Bauteils. Vorzugsweise handelt es sich um eine Änderung des Gefüges eines Materialbestandteils des Bauteils beispielsweise in Form von Umkristallisierungsvorgängen, Sinterung, Schmelzen, Materialagglomeration, Inselbildung oder dergleichen. Diese Art von Umwandlungen erfolgt meist bei einer vorgegebenen eindeutigen Umwandlungstemperatur oder in einem vorgegebenen materialspezifischen Temperaturbereich oder in Abhängigkeit von der Temperatur mit einem bekannten zeitlichen Verlauf. Eine einmal eingetretene Änderung ist daher eindeutig mit der entsprechenden Temperatur oder mit einer Einwirkungsdauer bzw. mit einem Temperatur-Zeit- Integral verknüpft. Eine Temperatureinwirkung mit vorgegebener Stärke ist daher eindeutig nachweisbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das temperatursensitive Bauteil der Messanordnung als passives elektrisches Bauelement ausgebildet. Vorzugsweise ist das temperatursensitive Bauteil als elektrischer Widerstand ausgebildet. Das temperatursensitive Bauteil kann jedoch auch als kapazitiv oder induktiv wirksames elektrisches Bauteil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist für das temperatursensitive Bauteil ein Material vorgesehen, dessen funktionsbestimmende Materialeigenschaft wie spezifischer Widerstand, Dielektrizitätskonstante, Permeabilität, Curietemperatur oder dergleichen sich bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich sprunghaft ändert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das temperatursensitive Bauteil als ein in Dickschichttechnik ausgeführtes Bauteil ausgebildet. Diese Ausführungsform erlaubt eine weitgehende Miniaturisierung bei flachem Aufbau. Daraus resultieren einfache und flexible Einbaumöglichkeiten sowie ein guter Wärmeübergang.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Messanordnung eine Mehrzahl von temperatursensitiven Bauteilen auf, wobei sich einzelne temperatursensitive Bauteile hinsichtlich der Sprungtemperatur oder des Sprungtemperaturbereichs ihres charakteristischen Bauteilparameters unterscheiden oder einzelne temperatursensitive Bauteile sich in Abhängigkeit von der Temperatur in unterschiedlicher Weise zeitlich ändernde charakteristische Bauteilparameter aufweisen. Auf diese Weise ist eine differenzierte Erfassung unterschiedlich hoher Einwirkungstemperaturen und/oder Einwirkungsdauern auf die Messanordnung bzw. auf den Abgaskatalysator ermöglicht. Somit kann deren Auswirkung auf einen Wirksamkeitsparameter des Abgaskatalysators ebenfalls differenziert bewertet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das temperatursensitive Bauteil derart ausgebildet, dass die Sprungtemperatur oder der Sprungtemperaturbereich ihres charakteristischen Bauteilparameters mit einer zulässigen oberen Betriebs- temperatur des Abgaskatalysators korreliert oder die im Laufe der Zeit eintretende Änderung des charakteristischen Bauteilparameters mit einer parallel verlaufenden Alterung des Abgaskatalysators korreliert. Auf diese Weise ist eine besonders zuverlässige Katalysator-Diagnose ermöglicht. Insbesondere kann besonders zuverlässig eine Überschreitung einer vorgegebenen oberen Grenztemperatur des Abgaskatalysators festgestellt werden. Vorzugsweise erfolgt in diesem Fall eine Warnmeldung. Die maßgebenden Daten für den Katalysator werden vorzugsweise in vorab bedateten Kennlinien oder Kennfeldern abgelegt.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Überwachung eines als Oxidationskatalysator ausgebildeten Abgaskatalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Überwachung eines Oxidationskatalysators mit vernachlässigbarer Fähigkeit zur Speicherung von Sauerstoff. Besonders vorteilhaft ist ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem motornah angeordneten Oxidationskatalysator. In diesem Fall ergeben sich für andere Diagnoseeinrichtungen häufig Einbauprobleme aufgrund der räumlichen Verhältnisse. Ebenfalls sehr vorteilhaft ist ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung eines Oxidationskatalysators mit geringer oder fehlender Sauerstoffmöglichkeit, da in diesem Fall eine Überwachung von auf der SauerstoffSpeicherfähigkeit beruhenden Diagnoseverfahren nicht möglich ist. Dieser Vorteil kommt insbesondere in Verbindung mit einem Oxidationskatalysator für Dieselmotoren zum Tragen, da hier die bei Ottomotoren zu Diagnosezwecken häufig eingesetzten Sauerstoffson- den wegen des hohen Sauerstoffüberschusses im Abgas keine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Temperaturabhängigkeit eines Bauteilparameters und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Zeitabhängigkeit eines Bauteilparameters bei unterschiedlichen Temperaturen .
In Fig. 1 ist eine vorzugsweise als Dieselmotor ausgebildete Brennkraftmaschine 1 mit einer Ansaugluftleitung 2 und einem Abgassystem A dargestellt. Das Abgassystem A umfasst eine Abgasleitung 3, in welcher ein Gehäuse 9 mit einem darin untergebrachten Abgaskatalysator 4 angeordnet ist. Das Gehäuse 9 ist über einen Einlauftrichter 5 und einen Auslauftrichter 6 an die Abgasleitung 3 angeschlossen. Ferner ist eine Messanordnung 10 vorgesehen, die über eine Signalleitung 8 an eine Steuer- und Auswerteeinheit 7 angeschlossen ist. Mittels der Messanordnung 10 sowie der daran angeschlossenen Steuer- und Auswerteeinheit 7 erfolgt eine Überwachung des Abgaskatalysators 4, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Der Abgaskatalysator ist vorzugsweise motornah in der Abgas- leitung 3 angeordnet und bevorzugt als Oxidationskatalysator ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Abgaskatalysator als Oxidationskatalysator mit einer Beschichtung mit geringer oder vernachlässigbarer SauerstoffSpeicherfähigkeit ausgebildet ist. Für den Abgaskatalysator 4 ist beispielsweise in der Steuer- und Auswerteeinheit 7 eine Kennlinie oder ein Kennfeld hinterlegt, in welchem für eine Alterung des Abgaskatalysators 4 kritische Temperaturwerte eingetragen sind. Eine Überwachung des Abgaskatalysators 4 hinsichtlich seiner temperaturbedingten Schädigung oder Alterung erfolgt durch Vergleich von Temperaturwerten, die von der Messanordnung 10 erfasst werden, mit den abgespeicherten kritischen Temperaturwerten. Je nach Größe des entsprechenden Temperaturwerts können unterschiedliche Reaktionen von der Steuer- und Auswerteeinheit 7 vorgesehen sein. Beispielsweise können Einträge in einen auslesbaren Fehlerspeicher oder Warnmeldungen vorgesehen sein. Es können jedoch bei Auftreten von kritischen Temperaturwerten auch Eingriffe in den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen sein, welche dazu führen, dass diese so betrieben wird, dass hohe Abgastemperaturen vermieden werden. Falls eine Überschreitung einer oberen Spitzentemperatur für den Abgaskatalysator 4 festgestellt wird, wird vorzugsweise eine Meldung betreffend eine Schädigung des Abgaskatalysators 4 ausgegeben.
Die Messanordnung 10 ist derart im Abgassystem A angeordnet, dass die Temperatur, welche sie beim Betrieb der Brennkraftmaschine annimmt, in bekannter Weise mit der Temperatur des Abgaskatalysators 4 korreliert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die von der Messanordnung 10 gelieferten Informationen betreffend die Temperatur des Abgaskatalysators 4 realistisch und zuverlässig sind. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall ist die Messanordnung 10 an der Außenoberfläche des Gehäuses 9 befestigt, in welchem der Abgaskatalysator 4 eingebaut ist. Diese Möglichkeit ist besonders montagefreundlich. Die Messanordnung 10 kann jedoch auch auf der Innenoberfläche des Gehäuses 9, außen oder innen am Einlauftrichter 5 oder Auslauftrichter 6 oder an der Außenwand des Abgaskatalysators 4 angebracht sein. Die Messanordnung 10 kann beispielsweise auf der äußeren Oberfläche des Abgaskatalysators 4 direkt aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Dies erlaubt eine einfache Fertigung. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Messanordnung 10 in den Abgaskatalysator 4, beispielsweise in seine Kanalstruktur zu integrieren. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Erfassung der Katalysatortemperatur .
Vorzugsweise sind die Bauteile der Messanordnung 10 auf einem mechanischen Träger aufgebracht und der Träger, beispielsweise in Form eines flachen Keramiksubstrats, ist mit dem Abgaskatalysator 4 oder dem Gehäuse 9 verbunden. Es können jedoch auch die Bauteile der Messanordnung 10 direkt auf dem Abgaskatalysator 4 oder dem Gehäuse 9 aufgebracht sein.
Vorzugsweise erfolgt die Anbringung der Messanordnung 10 derart, dass sich ein guter Wärmeübergang vom Abgaskatalysator 4 auf die Messanordnung 10 ergibt. Ein guter Wärmeübergang bei gleichzeitig unlösbarer Verbindung kann beispielsweise mittels Stoffschluss durch Verkleben eines Bauteils oder Bauteilträgers der Messanordnung 10 oder durch Verlöten der mit einer Metallisierung versehenen Unterseite eines Trägersubstrats der Messanordnung 10 mit dem metallischen Gehäuse 9 des Katalysators 4 erzielt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die Messanordnung 10 bzw. die Bauteile der Messanordnung 10 nicht zerstörungsfrei vom Ort ihrer Anbringung entfernt werden können. Dies verhindert, dass die Korrelation der Temperaturen, welchen die Messanordnung 10 und der Abgaskatalysator 4 ausgesetzt sind, durch beabsichtigte oder unbeabsichtigte mechanische Einwirkungen verloren geht. Eine bestimmte Messanordnung ist somit einem bestimmtem Katalysatorexemplar fest zugeordnet.
Aus experimentell gewonnenen Informationen kann von der Steuer- und Auswerteeinheit 7 die Temperatur, welcher die Messanordnung 10 ausgesetzt ist, mit der Temperatur des Abgaskatalysators 4 korreliert werden. Auf diese Weise ist es auch bei einer nicht in unmittelbarem Wärmeübergangskontakt mit dem Abgaskatalysator 4 stehenden Messanordnung 10 möglich, deren Temperatur mit der des Abgaskatalysators 4 zu korrelieren .
Zur Temperaturüberwachung und Diagnose des Abgaskatalysators 4 ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Messanordnung 10 zumindest ein temperatursensitives Bauteil mit einem charakteristischen Bauteilparameter aufweist, der sich temperaturabhängig bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich sprunghaft ändert. In Fig. 2 ist dieser Sachverhalt durch ein schematisches Kennliniendiagramm für die Temperaturabhängigkeit des charakteristischen Bauteilparameters P veranschaulicht.
Das temperatursensitive Bauteil der Messanordnung 10 kann so ausgelegt sein, dass sich sein charakteristischer Parameter P entsprechend dem Kurvenast 20 bei einer Temperatur von etwa Tb sprunghaft vom Wert Pi auf den Wert P2 erhöht. Die Änderung kann reversibel oder irreversibel sein. Selbstverständlich ist anstelle einer sprunghaften Erhöhung des charakteristischen Bauteilparameters P bei der Sprungtemperatur Tb analog auch eine sprunghafte Verminderung möglich. Das Bauteil der Messanordnung 10 wird dabei zweckmäßigerweise derart ausgelegt, dass die Sprungtemperatur Tb mit einer charakteristi- sehen Alterungs- oder Schädigungstemperatur des Abgaskatalysators 4 korreliert. Infolge des steilen Verlaufs der Kennlinie 20 kann ein Überschreiten der kritischen Sprungtemperatur Tb mit hoher Zuverlässigkeit detektiert werden. Naturgemäß ist es vorteilhaft, wenn die sich durch die Werte Pi und P2 ergebende Sprunghöhe möglichst groß ist. Obschon bevorzugt, muss die Änderung des charakteristischen Bauteilparameters P nicht notwendigerweise besonders steil verlaufen. Ein weniger steiler Anstieg innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs kann durchaus ebenfalls ausreichend sein. Die Änderung sollte jedoch so ausgebildet sein, dass die Steigung der Kennlinie 20 im kritischen Temperaturbereich größer als in den sich daran anschließenden Temperaturbereichen ist. Auch in diesem Fall ist ein gewünschtes Schaltverhalten einer durch den Parameter P gekennzeichneten Bauteileigenschaft gegeben.
Für den Fall einer sprunghaften reversiblen Änderung des Bauteilparameters P kann es vorteilhaft sein, das temperatursensitive Bauteil derart auszulegen, dass sich eine Hysterese ergibt, wie durch den zusätzlichen Kennlinienast 21 verdeutlicht. In diesem Fall erfolgt ein Umschalten der durch den Parameter P gekennzeichneten Bauteileigenschaft bei unterschiedlichen Temperaturen Tb, Ta, je nach Richtung der Temperaturänderung. Durch diese Bauteileigenschaft lassen sich Undefinierte Zustände an einer jeweiligen Sprungtemperatur Tb, T3 vermeiden und die Interpretation eines aus dem Parameter P gewonnenen Nutzsignals ist entsprechend zuverlässig.
Zur Temperaturüberwachung und Diagnose des Abgaskatalysators 4 kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Messanordnung 10 zumindest ein temperatursensitives Bauteil mit einem charakteristischen Bauteilparameter aufweist, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur in vorgegebener Weise zeitlich ändert. In Fig. 3 ist dieser Sachverhalt durch ein schematisches Kennliniendiagramm für die Zeitabhängigkeit des charakteristischen Bauteilparameters P bei verschiedenen, der Größe nach geordneten Temperaturen T1 bis T5 veranschaulicht. Zweckmäßigerweise werden die Verläufe der den Temperaturen Ti bis T5 zugeordneten Kennlinien an ein Alterungsverhalten des Abgaskatalysators 4 angepasst. Es ist bevorzugt, dass es sich bei den im Laufe der Zeit eintretenden Änderungen des charakteristischen Bauteilparameters um irreversible Änderungen handelt, was einer im allgemeinen ebenfalls irreversiblen Katalysatoralterung entspricht, insbesondere wenn diese thermisch verursacht ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, eine Obergrenze PG für den Bauteilparameter P vorzugeben, welche mit einer oberen Toleranzgrenze für eine Alterung oder Degradation des Abgaskatalysators 4 korreliert. Wie aus dem Diagramm der Fig. 3 ersichtlich ist, wird die Obergrenze PG je nach Temperatur zu verschiedenen Zeiten erreicht. Auf diese Weise kann eine bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich rasch verlaufende Alterung des Abgaskatalysators 4 diagnostiziert werden. Beispielsweise kann eine nicht mehr tolerierbare Verschlechterung des Katalysatorverhaltens infolge der kurzen Einwirkungsdauer ti der hohen Temperatur T5 erkannt werden. Eine infolge der längeren Einwirkungsdauer t3 der niedrigeren Temperatur T3 eingetretene, ebenso starke Verschlechterung kann jedoch ebenfalls erkannt werden.
Um eine Auswirkung unterschiedlicher Temperaturen auf die Katalysatorwirksamkeit noch differenzierter erfassen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Messanordnung 10 mehrere temperatursensitive Bauteile mit jeweils unterschiedlichem Verhalten aufweist. Beispielsweise können mehrere temperatursensitive Bauteile mit unterschiedlichen Sprungtemperaturen oder Sprungtemperaturbereichen vorgesehen sein. Es können zusätzlich oder alternativ auch mehrere temperatursensitive Bauteile vorgesehen sein, deren charakteristischer Bauteilparameter sich in Abhängigkeit von der Temperatur in unterschiedlicher Weise zeitlich ändert. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Bauteil, dessen charakteristischer Bauteilparameter die höchste Sprungtemperatur bzw. den höchsten Sprungtemperaturbereich aufweist, gleichzeitig als kontinuierlich messendes, temperatursensitives Bauteil ausgebildet ist. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang ein als Widerstandsthermometer ausgebildetes Bauteil, dessen temperaturabhängiger elektrischer Widerstand bei niedrigen Temperaturen zur kontinuierlichen Temperaturmessung herangezogen werden kann, sich bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur jedoch reversibel oder irreversibel sprunghaft ändert. Auf diese Weise ist zusätzlich zur sicheren Erkennung des Überschreitens der Sprungtemperatur eine laufende Temperaturmessung ermöglicht.
Was die Ausbildung des temperatursensitiven Bauteils betrifft, so ist es bevorzugt als passives elektrisches Bauelement in Dickschichttechnik ausgeführt. Es kann als Leiterbahn oder Leiterstruktur in Dickschichttechnik auf einem Substrat aufgedruckt sein. Das Material hierfür ist derart ausgewählt, dass es bei einer vorgegebenen Temperatur oder in Abhängigkeit von der Temperatur in zeitlich vorbestimmter Weise eine Umwandlung erfährt, welche sich wie oben erläutert in einer Änderung eines charakteristischen Parameters ausdrückt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um den Real- und/oder Imaginärteil der komplexen Impedanz des Bauelements .
Ist das temperatursensitive Bauteil als resisitives Bauelement ausgebildet, so ist es bevorzugt, wenn der charakteristische Bauteilparameter durch die elektrische Leitfähigkeit bzw. den elektrischen Widerstand repräsentiert ist. Bei einem kapazitiven Bauelement wird dessen Material bevorzugt so ausgewählt, dass sich die Dielektrizitätskonstante und somit die Kapazität und/oder der Verlustwinkel temperaturabhängig ändert. Die temperaturabhängig eintretenden Änderungen können beispielsweise durch Schmelzen, Sintern, Inselbildung, Diffusionsvorgänge, Materialwanderung und/oder Rissbildung eines Materialbestandteils des temperatursensitiven Bauteils verursacht sein.
Anstelle der genannten charakteristischen Parameter können jedoch auch andere physikalische, insbesondere elektrische Kenngrößen, wie beispielsweise Induktivität, Permeabilität, Magnetisierung usw. als maßgebend vorgesehen sein. Bei einem als mechanisches Bauteil ausgebildeten temperatursensitiven Bauteil kommen auch temperaturbedingte Änderungen von mechanischen Größen wie Form oder Länge als detektierbare charakteristische Parameter in Betracht. Vorzugsweise werden diese durch elektrische Messverfahren erfasst. Besonders bevorzugt sind in diesem Zusammenhang als Schalteffekt ausnutzbare temperaturabhängige Eigenschaften.
In den genannten Fällen ist vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteinheit 7 eine temperaturbedingte Änderung des jeweils maßgebenden charakteristischen Bauteilparameters erfassen und kennlinienbasiert den Alterungszustand des Abgaskatalysators 4 ermitteln kann.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Überwachung eines Abgaskatalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Messanordnung (10), die derart im Abgassystem (A) angeordnet ist, dass sie zumindest im überwiegenden Teil des Betriebsbereichs der Brennkraftmaschine (1) eine mit einer Temperatur des Abgaskatalysators (4) korrelierende Temperatur annimmt und ein temperatursensitives Bauteil mit einem charakteristischen Bauteilparameter aufweist, wobei der charakteristische Bauteilparameter als ein temperaturabhängiger, bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenem Sprungtemperaturbereich sich sprunghaft ändernder Bauteilparameter oder als ein sich in Abhängigkeit von der Temperatur in vorgegebener Weise kontinuierlich ändernder Bauteilparameter ausgebildet ist; und eine an die Messanordnung (10) angeschlossene Steuer- und Auswerteeinheit (7), welche den charakteristischen Bauteilparameter und/oder eine Änderung des charakteristischen Bauteilparameters erfassen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (10) unlösbar mit dem Abgaskatalysator (4) oder mit einem Gehäuse (9) verbunden ist, in welchem der Abgaskatalysator (4) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich oder im Laufe der Zeit eintretende Änderung des charakteristischen Bauteilparameters irreversibel ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer vorgegebenen Sprungtemperatur oder in einem vorgegebenen Sprungtemperaturbereich oder im Laufe der Zeit eintretende Änderung des charakteristischen Bauteilparameters auf einer Strukturumwandlung eines Materialbestandteils des temperatursensitiven Bauteils beruht .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das temperatursensitive Bauteil der Messanordnung (10) als passives elektrisches Bauelement ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das temperatursensitive Bauteil als ein in Dickschichttechnik ausgeführtes Bauteil ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (10) eine Mehrzahl von temperatursensitiven Bauteilen aufweist, wobei sich einzelne temperatursensitive Bauteile hinsichtlich der Sprungtemperatur oder des Sprungtemperaturbereichs ihres charakteristischen Bauteilparameters unterscheiden oder einzelne temperatursensitive Bauteile sich in Abhängigkeit von der Temperatur in unterschiedlicher Weise zeitlich ändernde charakteristische Bauteilparameter aufweisen .
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das temperatursensitive Bauteil derart ausgebildet ist, dass die Sprungtemperatur oder der Sprungtemperaturbereich seines charakteristischen Bauteilparameters mit einer zulässigen oberen Betriebstemperatur des Abgaskatalysators (4) korreliert oder die im Laufe der Zeit eintretende Änderung des charakteristischen Bauteilparameters mit einer parallel verlaufenden Alterung des Abgaskatalysators (4) korreliert.
9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Überwachung eines als Oxidationskatalysators ausgebildeten Abgaskatalysators (4) im Abgassystem einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere zur Überwachung eines Oxidationskatalysators mit vernachlässigbarer Fähigkeit zur Speicherung von Sauerstoff.
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