WO2002053892A1 - Verfahren zur steuerung einer diagnose eines katalysators im abgas eines verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer diagnose eines katalysators im abgas eines verbrennungsmotors Download PDF

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  • Such an on-board diagnosis is known for example from DE 196 23 335. From EP 626 507 a correction of the conversion capability determined with on-board means for taking temperature influences on the diagnosis result into account is known. A diagnosis takes place only above a minimum temperature threshold.
  • the subject of the present claims increases the reliability of the diagnostic statements by the fact that only those diagnostic results are evaluated when they are determined Catalyst temperature was below a maximum temperature threshold.
  • the maximum temperature threshold must elapse before a catalyst diagnosis takes place or before results are determined which are used for the diagnosis. This waiting time can depend on the speed at which the catalyst temperature drops. The waiting time for higher rates of change in the catalyst temperature is chosen longer than for lower rates of change.
  • the exemplary embodiment of the method according to the invention shown in FIG. 2 can be carried out in this technical environment.
  • FIG. 2b shows a supplement to FIG. 2a as a further exemplary embodiment.
  • the waiting time tv can be a fixed value. Alternatively, tv can depend on the operating parameters of the engine or the exhaust system.
  • a dependency of the waiting time tv on the speed of the change in the catalyst temperature when falling below TMAX is particularly advantageous.
  • Steps 2.13 and 2.14 form a waiting loop which is repeated until the waiting time has elapsed. In this case, the program is continued with step 2.3 and the diagnosis is thus released.

Abstract

Vorgestellt wird eine Steuerung der Diagnose eines Katalysators (7) im Abgas eines Verbrennugnsmotors (1) mit Mitteln zur Bestimmung der Katalysatortemperatur (12), welches Diagnoseverfahren in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur ausgeführt wird. Bei der Diagnose werden nur nur solche Ergebnisse verwendet, die unterhalb eines Schwellwertes für die Katalysatortemperatur ermittelt wurden.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Diagnose eines Katalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Diagnose von Katalysatoren, die zur Konvertierung von Schadstoffen im Abgas von Brennkraftmaschinen verwendet werden.
Gesetzgeberische Forderungen sehen eine On Board-Diagnose von schadstoffemissionsrelevanten Kraftfahrzeugkomponenten wie Katalysatoren vor.
Eine solche On Board Diagnose ist beispielsweise aus der DE 196 23 335 bekannt. Aus der EP 626 507 ist eine Korrektur der mit On Board Mitteln ermittelten Konvertierungsfähigkeit zur Berücksichtigung von Temperatureinflüssen auf das Diagnoseergebnis bekannt. Dabei findet eine Diagnose nur oberhalb einer Mindesttemperaturschwelle statt.
Es besteht weiter ein Interesse daran, die Qualität und damit die Zuverlässigkeit der Diagnoseaussagen zu steigern.
Der Gegenstand der vorliegenden Ansprüche steigert die Zuverlässigkeit der Diagnoseaussagen dadurch, das nur solche Diagnoseergebnisse gewertet werden, bei deren Ermittlung die Katalysatortemperatur unterhalb einer Höchsttemperaturschwelle lag.
Diese technische Lehre basiert auf der Beobachtung, dass ein gealterter Katalysator bei sehr hohen Temperaturen von beispielsweise 800 Grad Celsius die gleiche Schadstof konvertierung bewirken kann, wie ein neuer Katalysator bei 400 Grad Celsius. Durch die Beschränkung der Diagnose auf Katalysatortemperaturen unterhalb einer Höchsttemperaturschwelle wird ausgeschlossen, dass ein gealterter Katalysator nur aufgrund hoher Diagnosetemperatur als noch funktionsfähig beurteilt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass beim Absinken der Katalysatortemperatur unter die
Höchsttemperaturschwelle eine Wartezeit verstreichen muß, bevor eine Katalysatordiagnose stattfindet oder bevor Ergebnisse ermittelt werden, die zur Diagnose verwertet werden. Diese Wartezeit kann von der Geschwindigkeit abhängen, mit die Katalysatortemperatur fällt. Dabei wird die Wartezeit für höhere Änderungsgeschwindigkeiten der Katalysatortemperatur länger gewählt als für niedrigere Änderungsgeschwindigkeite .
Dadurch ergibt sich der besonders große Vorteil, daß eine
Diagnose bei einem steilen Abfall der Katalysatortemperatur von sehr hohem Niveau länger verzögert wird als bei einem flachen Temperaturverlauf . Die längere Verzögerung bei steilem Verlauf läßt dem Katalysator mehr Zeit für das Erreichen eines thermisch eingeschwungenen Zustandes im Diagnosetemperaturbereich zwischen Mindest- und Höchsttemperatur. Bei flachem Temperaturverlauf braucht nicht so lange abgewartet zu werden und die Diagnose kann früher beginnen. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die Figuren beschrieben.
Dabei zeigt Figur 1 das technische Umfeld der Erfindung.
Figur 2 offenbart ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und Figur 3 zeigt mögliche Verläufe der Katalysatortemperatur über der Zei .
Im einzelnen zeigt Figur 1 eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Saugrohr 2, einem Lasterfassungsmittel 3, einem Kraftstoffzumeßmittel 4, einem Drehzahlsensor 5, einem Abgassystem 6, einem Katalysator 7, Abgassonden 8 und 9 , einem Steuergerät 10 und einem Mittel 11 zur Anzeige eines Fehlers .
Das Steuergerät 10 empfängt die Signale ML des Lasterfassungsmittels, n des Drehzahlsensors und die Signale USVK und USHK der beiden Abgassonden und bildet daraus u. a. ein Kraftstoffzumeßsignal ti, bspw. eine
Einspritzimpulsbreite zur Ansteuerung von Einspritzventilen 4 als Kraftstoffzumeßmittel . Dazu kann beispielsweise ein Basiswert tl des Ansteuersignais ti für das Kraftstoffzumeßmittel als Funktion der angesaugten Luftmasse ML und der Drehzahl n bestimmt werden. Dieser Basiswert wird noch in einem geschlossenen Regelkreis durch eine Regelstellgröße FR multiplikativ korrigiert, die in bekannter Weise durch Anwendung einer PI-Regelstrategie auf die Abweichung des Sondensignales USVK von einem Sollwert erzeugt wird. In die Bildung des Kraftstoffzumeßsignals kann zusätzlich, beispielsweise zur Sollwertbildung, das Signal USHK mit eingerechnet werden. Ein Temperatursensor 12 liefert dem Steuergerät ein Signal über die Katalysatortemperatur TKAT. Alternativ kann die Katalysatortempertaur TKAT auch im Steuergerät 10 aus anderen Meßgrößen, insbesondere aus Luftmenge ML und Drehzahl n durch ein Rechenmodell bestimmt werden. Eine solche Temperaturmodellierung ist beispielsweise aus der US 5 590 521 bekannt.
In diesem technischen Umfeld läßt sich das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführen.
Schritt 2.1 in Fig. 2a wird aus einem übergeordneten Motorsteuerungsprogramm erreicht und dient zur Ermittlung der Katalysatortemperatur TKAT. Im Schritt 2.2 erfolgt ein Vergleich der Katalysatortemperatur TKAT mit einem vorbestimmten Maximalwert TMAX. Wird der TMAX-Wert überschritten, findet keine Diagnose statt und das Hauptprogramm wird fortgesetzt . Bleibt die Katalysatortemperatur TKAT dagegen unterhalb des Schwellwertes TMAX, wird die Diagnose im Schritt 2.3 erlaubt und das Hauptprogramm wird nach der Diagnose fortgesetzt.
Dadurch werden nur solche Ergebnisse zur Diagnose verwendet, bei deren Ermittlung die Katalysatortemperatur unterhalb des Schwellwertes TMAX lag.
Wenn die Diagnose beispielsweise auf einem Quotienten der Signale der Abgassonden vor und hinter dem Katalysator basiert, kann dies bedeuten, dass der Quotient nur bei erlaubter Diagnose gebildet wird. Alternativ kann der Quotient fortlaufend gebildet werden, aber nur bei erlaubter Diagnose ausgewertet werden. Diese Unterscheidung gilt analog für andere Diagnoseverfahren .
Fig. 2b zeigt eine Ergänzung der Fig. 2a als weiteres Ausführungsbeispiel. Nach diesem Ausführungsbeispiel schließt sich an den Schritt 2.2 die Bestimmung einer Wartezeit tv im Schritt 2.2.1 und die Initialisierung einer Zählvariablen t (t = 0) in einem Schritt 2.2.2 an. Die Wartezeit tv kann ein Festwert sein. Alternativ kann tv von Betriebsparametern des Motors oder des Abgassystems abhängig sein. Besonders vorteilhaft ist eine Abhängigkeit der Wartezeit tv von der Geschwindigkeit der Änderung der Katalysatortemperatur beim Unterschreiten von TMAX. Die Abhängigkeit tv = F (d/dt (TKAT) ) ist dabei so auszulegen, daß die Wartezeit tv umso länger wird, je steiler der Verlauf von TKAT beim Passieren des Schwellwertes TMAX ist. Die Schritte 2.13 und 2.14 bilden eine Warteschleife, die so oft durchlaufen wird, bis die Wartezeit verstrichen ist. In diesem Fall wird das Programm mit dem Schritt 2.3 fortgesetzt und damit die Diagnose freigegeben.
Fig. 3 veranschaulicht die verschiedenen Wartezeiten in Abhängigkeit von der Zeitableitung der Temperatur TKAT beim Unterschreiten des Schwellwertes TMAX.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung der Diagnose eines Katalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors mit Mitteln zur Bestimmung der Katalysatortemperatur, welches Diagnoseverfahren in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Ergebnisse zur Diagnose verwendet werden, die unterhalb eines Schwellwertes für die Katalysatortemperatur ermittelt wurden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Ergebnisse zur Diagnose verwendet werden, bei deren Ermittlung die Katalysatortemperatur wenigstens für eine vorbestimmte Wartezeit innerhalb des Temperaturintervalls lag.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der vorbestimmten Wartezeit von der Geschwindigkeit abhängt, mit die Katalysatortemperatur fällt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Wartezeit für höhere
Temperaturänderungsgeschwindigkeiten länger gewählt als für niedrigere Temperaturänderungsgeschwindigkeiten.
5. Vorrichtung zur Diagnose eines Katalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors mit Mitteln zur Bestimmung der Katalysatortemperatur und mit Mitteln zum Vergleich der Katalysatortemperatur mit einem vorbestimmten Schwellwert und Entscheidungsmitteln, welche nur solche Ergebnisse zur Diagnose verwendet, die unterhalb eines Schwellwertes für die Katalysatortemperatur ermittelt wurden.
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