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    • 专利摘要:
    Dievorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Überprüfung der Konvertierungsfähigkeit einesKatalysators (4) im Abgassystem einer Brennkraftmaschine mit folgendenSchritten: Messen des Temperaturverlaufs eines Referenzkatalysatorsan einer vorbestimmten Stelle in einem vorbestimmten Betriebszustand desReferenzkatalysators übereinen vorbestimmten Zeitraum; Nacheinspritzen einer vorbestimmtenMenge an Kraftstoff in dem zu überprüfenden Katalysator(4) zugeordneten Brennraum (1) und/oder direkt ins Abgassystem vordem zu überprüfenden Katalysator(4) der Brennkraftmaschine; Messen des Temperaturverlaufs des zu überprüfenden Katalysators(4) an der vorbestimmten Stelle in dem vorbestimmten Betriebszustand über demvorbestimmten Zeitraum; und Vergleichen mindestens einer aus demgemessenen Temperaturverlauf des zu überprüfenden Katalysators (4) ermitteltentemperaturabhängigenDiagnosegröße mit derentsprechend zugeordneten temperaturabhängigen Diagnosegröße des Referenzkatalysators.
    公开号:DE102004007591A1
    申请号:DE102004007591
    申请日:2004-02-17
    公开日:2005-09-15
    发明作者:Hartmut Geisslinger；Paul Küper
    申请人:Bayerische Motoren Werke AG；DaimlerChrysler AG；Audi AG；Porsche SE；Volkswagen AG；
    IPC主号:F01N11-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung derKonvertierungsfähigkeiteines Katalysators im Abgassystem von Brennkraftmaschinen.
    [0002] Obwohlin verschiedenen Bereichen anwendbar, werden die folgende Erfindungsowie die ihr zugrunde liegende Aufgabe in Bezug auf eine Brennkraftmaschineim Kraftfahrzeugbereich, insbesondere auf einen Oxidationskatalysatorin einem Dieselmotor nähererläutert.
    [0003] Die Überwachungder Konvertierungsfähigkeiteines Katalysators ist notwendig, da Schäden am Katalysator die Abgas-Emissionenstark erhöhen können. Manist aus diesem Grunde bestrebt, die Überwachung des Katalysatorszu verbessern und damit den strengen Abgasnormen und der gefordertenOn-Board-Diagnose (OBD) gerecht zu werden.
    [0004] ImStand der Technik finden sich verschiedene Ansätze zur Überprüfung dieser Wirksamkeit. Beispielsweisewird das Mischungsverhältnisder Gaskomponenten des in den Katalysator einströmenden Gasgemisches mit demMischungsverhältnisder Gaskomponenten des aus dem Katalysator ausströmenden Gasgemischesverglichen und anhand dieses Ergebnisses eine Bewertung der Katalysatorfunktionvorgenommen. Hierbei wird beispielsweise die Katalysatorfunktionim Hinblick auf die Korrelation zwischen dem HC-Konvertierungsvermögen undder Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators ermittelt. Die Sauerstoffspeicherfähigkeitwird mit Sauerstoffsonden, die vor und nach dem Katalysator angeordnetsind, gemessen. Auf der Grundlage des Verhältnisses der Schadstoffkonzentrationvor und nach dem Katalysator wird eine sogenannte Umsetzungsratebzw. Umwandlungsrate bestimmt. Bei einer Umwandlungsrate von annähernd 100Prozent ist der Katalysator voll funktionstüchtig, während bei einer Umsetzungsrateunter einem bestimmten Prozentsatz der Katalysator als nicht mehrfunktionstüchtig gilt.
    [0005] DieOftenlegungsschrift DE199 10 336 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überprüfung derKatalysatorfunktion in einer Brennkraftmaschine, bei welchem anhanderfaßterBetriebsparameter der Brennkraftmaschine gleichartige Betriebszustände ermittelt werden.Dabei wird aus einer definierten Anzahl gemessener Abgaswerte während einesgleichartigen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ein statistischabgesicherter Abgasmittelwert berechnet und mit einem für diesenBetriebszustand gespeicherten zulässigen Abgaswert verglichen.Bei einer Abweichung des aktuell ermittelten Abgaswertes von dem zulässigen Abgaswertwird ein defekter Katalysator erkannt.
    [0006] Fernerist ein On-Board-Diagnose-Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsfähigkeitvon Kohlenwasserstoff HC und der Reduktionsfähigkeit von StickstoffoxidNOx für3-Wege-Katalysatorenin Otto-Motoren bekannt.
    [0007] Andiesen Ansätzenhat sich die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass Sensorenverwendet werden müssen,welche eine Messung der Abgaskonzentrationen ermöglichen. Diese Sensoren sind äußerst kostspieligund somit füreinen Einsatz im Kraftfahrzeugbereich eher ungeeignet.
    [0008] Daherist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überprüfung derKonvertierungsfähigkeiteines Katalysators in einer Brennkraftmaschine zu liefern, welchesdie oben genannten Nachteile beseitigt und mit welchem auf den Einsatz vonSensoren zur Messung der Abgaskonzentrationen verzichtet werdenkann.
    [0009] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß durch dasVerfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
    [0010] Daserfindungsgemäße Verfahrenweist gegenüberdem Stand der Technik die Vorteile auf, dass lediglich durch Messungdes Temperaturverlaufs des zu überprüfenden Katalysatorsauf einfache Weise bestimmt werden kann, inwiefern der Katalysatorseine Funktionsfähigkeitgegenübereinem neuen Katalysator aufgrund seines Alterungsprozesses eingebüßt hat.
    [0011] Einweiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,dass durch die Nacheinspritzung von Kraftstoff in den Brennraumdie unverbrannten Komponenten im Abgas angereichert werden. Durchdie Nachreaktion der unverbrannten Abgaskomponenten im Katalysatorwird die Temperatur entsprechend der Katalysatoraktivität erhöht. Ein neuerKatalysator weist dabei eine größere Temperaturerhöhung alsein gealterter Katalysator auf. Dieser Effekt kann somit ausgenutztwerden, um den Katalysatorzustand zu beurteilen.
    [0012] Dieder vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,dass das Verfahren zur Oberprüfungder Konvertierungsfähigkeiteines Katalysators in einer Brennkraftmaschine folgende Schritteaufweist: Messen des Temperaturverlaufs eines Referenzkatalysatorsan einer vorbestimmten Stelle in einem vorbestimmten Betriebszustanddes Referenzkatalysators übereinen vorbestimmten Zeitraum; Nacheinspritzen einer vorbestimmtenMenge an Kraftstoff in den dem zu überprüfenden Katalysator zugeordnetenBrennraum der Brennkraftmaschine; Messen des Temperaturverlaufsdes zu überprüfenden Katalysatorsan der vorbestimmten Stelle in dem vorbestimmten Betriebszustand über demvorbestimmten Zeitraum; und Vergleichen mindestens einer aus demgemessenen Temperaturverlauf des zu überprüfenden Katalysators ermitteltentemperaturabhängigenDiagnosegröße mit derentsprechend zugeordneten temperaturabhängigen Diagnosegröße des vorabuntersuchten Referenzkatalysators.
    [0013] Inden Unteransprüchenfinden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen dervorliegenden Erfindung.
    [0014] Gemäß einerbevorzugten Weiterbildung wird als mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße der maximaleTemperaturunterschied des zu überprüfenden Katalysatorsvor und nach dem Nacheinspritzen der vorbestimmten Menge an Kraftstoffverwendet. Gealterte Katalysatoren weisen gegenüber neuen Katalysatoren einencharakteristisch geringeren maximalen Temperaturunterschied auf. Somitkönnendurch Messen und Auswerten des maximalen Temperaturunterschiedszur Überprüfung desKatalysators in einem bestimmten Betriebszustand und durch Vergleichendes gemessenen maximalen Temperaturunterschieds mit einem entsprechendenReferenzwert eines Referenzkatalysators, der einen definierten Alterungszustandbesitzt, Aufschlüsse über denAlterungszustand des zu überprüfenden Katalysatorsgewonnen werden.
    [0015] Gemäß einerweiteren bevorzugten Weiterbildung wird als mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße der maximaleTemperaturgradient nach dem Nacheinspritzen der vorbestimmten Mengean Kraftstoff verwendet. Ein gealterter Katalysator weist gegenüber einemneuen Katalysator einen charakteristisch geringeren maximalen Temperaturgradientennach der Nacheinspritzung auf. Somit können aus der Messung des Temperaturverlaufsund Auswertung des maximalen Temperaturgradienten Kenntnisse über denAlterungszustand des zu überprüfenden Katalysatorserlangt werden.
    [0016] Vorteilhaftkann als mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße zusätzlich oderalternativ die Zeitdauer bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradientennach der Nacheinspritzung der vorbestimmten Menge an Kraftstoffverwendet werden. Ein gealterter Katalysator erreicht im Vergleichzu einem neuen Katalysator den maximalen Temperaturgradienten zueinem charakteristisch früherenZeitpunkt als der neue Katalysator. Somit kann aus der Messung desTemperaturverlaufs und einer Auswertung der Zeitdauer bis zum Erreichendes maximalen Temperaturgradienten ein Aufschluss auf den Alterungszustanddes zu überprüfenden Katalysatorsgewonnen werden. Vorzugsweise wird ein Schwellenzeitpunkt definiertund als Referenz verwendet, wobei ein zu überprüfender Katalysator dann alsmangelhaft erkannt wird, falls die Zeitdauer des zu überprüfenden Katalysatorsab der Nacheinspritzung bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradientendiesen Schwellenzeitpunkt unterschreitet.
    [0017] Vorzugsweisewird ein als mangelhaft erkannter Katalysator mittels einer Anzeigeeinrichtung demBenutzer angezeigt. Eine derartige Anzeigeeinrichtung kann visuelleroder akustischer Art sein.
    [0018] Gemäß einemweiteren bevorzugten Ausführungsbeispielwird die Menge des nacheingespritzten Kraftstoffs in Abhängigkeitder Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine vorbestimmt.Dabei ist die Menge des in den Brennraum nacheingespritzten Kraftstoffsvorzugsweise derart an die Drehzahl und die Motorlast anzupassen,dass das Drehmoment des Motors nicht beeinflusst wird und eine ruckartige Bewegungdes Kraftfahrzeuges verhindert wird. Alternativ kann auch Kraftstoffdirekt in das Abgassystem vor dem Katalysator eingespritzt werden.
    [0019] Insbesonderewird der gemessene bzw. die gemessenen Temperaturverläufe unddie sich daraus ergebenden Werte bestimmter Diagnosegrößen einesReferenzkatalysators in einer Speichereinrichtung abgespeichertund mittels eines Steuergerätes mitden gemessenen Temperaturverläufenund den sich daraus ergebenden Diagnosegrößen des zu überprüfenden Katalysators verglichen.Dabei könnenvorteilhaft geänderteUmgebungsbedingungen, wie beispielsweise die Umgebungslufttemperatur, durchKorrekturwerte mitberücksichtigtwerden.
    [0020] Ausführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt undin der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Von den 1 zeigen:
    [0021] 1 eineschematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung deserfindungsgemäßen Verfahrensgemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0022] 2 einegraphische Darstellung der Temperaturverläufe von drei unterschiedlichgealterten Katalysatoren in Abhängigkeitder Zeit nach einer Nacheinspritzung von Kraftstoff;
    [0023] 3 einegraphische Darstellung der Emissionsrate von Kohlenwasserstoff vondrei unterschiedlich gealterten Katalysatoren in Abhängigkeit desmaximalen Temperaturunterschieds nach der Nacheinspritzung von Kraftstoff;
    [0024] 4 einegraphische Darstellung der Emissionsrate von Kohlenwasserstoff vondrei unterschiedlich gealterten Katalysatoren in Abhängigkeit derEmissionsrate von Kohlenmonoxid;
    [0025] 5 einegraphische Darstellung der Emissionsrate von Kohlenwasserstoff vondrei unterschiedlich gealterten Katalysatoren bei verschiedenenStellen der Temperaturmessungen in Abhängigkeit des Zeitraums biszum Erreichen des maximalen Temperaturgradienten nach der Nacheinspritzung; und
    [0026] 6 einegraphische Darstellung der Emissionsrate eines Katalysators in Abhängigkeitdes Zeitraums bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradientennach der Nacheinspritzung, wobei ein vorbestimmter Schwellenzeitpunktdefiniert ist.
    [0027] Inden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Bezeichnungengleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegebenist.
    [0028] 1 illustrierteine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung deserfindungsgemäßen Verfahrensgemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Wie in 1 ersichtlichist, weist eine Brennkraftmaschine eine Brennkammer 1 auf,in welcher eine Einspritzeinrichtung 2 zum Einspritzeneiner vorbestimmten Menge eines Kraftstoffs für einen Zündvorgang integriert ist. Andie Brennkammer 1 schließt sich ein Abgastrakt an,in welchem ein zu überprüfender Katalysator 4 angeordnetist. Es sei an dieser Stelle erwähnt,dass es sich bei dem zu überprüfenden Katalysator 4 beispielsweiseum einen Oxidationskatalysator fürDieselmotoren handelt.
    [0029] Indem zu überprüfenden Katalysator 4 ist wiederummindestens eine Sensoreinrichtung 5 vorgesehen, welchebeispielsweise als Temperatursensor 5, beispielsweise inForm eines Thermoelementes 5, vorgesehen ist. Der Temperatursensor 5 ist vorzugsweisein einem derartigen Bereich des zu überprüfenden Katalysators 4 angebracht,dass eine genaue Messung der Betriebstemperatur des Katalysators 4 ander vorgesehenen Messstelle möglichist, beispielsweise im hinteren Bereich des zu überprüfenden Katalysators 4 vorund/oder hinter dem ausgangsseitigen Ende. Selbstverständlich können alternativoder zusätzlichTemperaturmessungen vor und/oder im und/oder nach dem zu überprüfenden Katalysator 4 vorgenommenwerden. Bei einer Messung der Temperatur außerhalb des Katalysators können dieTemperatursensoren leichter an dem Katalysator 4 angebrachtwerden. Bei einer Messung innerhalb des Katalysators kann beispielsweiseein Thermoelement 5 in eine in den Katalysator gebohrte Öffnung derarteingesteckt werden, dass die Messstelle des Thermoelementes 5 mittigin dem Katalysator und somit mittig in der Gasströmung für eine äußerst akkurateMessung angeordnet ist. Es ist ebenfalls vorstellbar, dass der Katalysator 4 beispielsweisein zwei Teile aufgeteilt wird und ein Thermoelement 5 zwischendie beiden Teile füreine Messung des Temperaturverlaufs angebracht wird.
    [0030] DasThermoelement 5 ist vorzugsweise mit einem Steuergerät 3 über eineVerbindung 6 verbunden, wobei das Steuergerät 3 wiederummit einer Speichereinrichtung 7 vorteilhaft für eine Abspeicherungvon beispielsweise gemessenen Referenzdaten eines neuen Katalysatorsverbunden ist. Es ist füreinen Fachmann offensichtlich, dass mehrere Sensoren 5 anunterschiedlichen Stellen im und/oder vor und/oder nach dem Katalysatorverwendet werden können,welche jeweils überzugeordnete Verbindungen mit dem Steuergerät 3 für eine Auswertungder jeweils gemessenen Temperaturdaten verbunden sind.
    [0031] DasSteuergerät 3 istwiederum vorzugsweise mit einer Anzeigeeinrichtung 8 verbunden,welche einen mangelhaften Katalysator 4 im Anschluss an eineAuswertung und Überprüfung desselbendem Benutzer anzeigt. Eine derartige Anzeige kann beispielsweiseakustischer, visueller oder anderer Art sein.
    [0032] Fernerist die Einspritzeinrichtung 2 vorzugsweise ebenfalls über eineVerbindung mit dem Steuergerät 3 verbunden,welches die Menge des nacheingespritzten Kraftstoffs nach dem eigentlichen Zündvorgangin Abhängigkeitvon beispielsweise der Motordrehzahl und/oder der Motorlast entsprechend einstellt.Dabei ist durch das Steuergerätvorzugsweise die nacheingespritzte Kraftstoffmenge derart einzustellen,dass das Drehmoment des Motors durch die nacheingespritzte Kraftstoffmengenicht beeinflusst wird.
    [0033] Anhandder 2 und 3 wird im folgenden ein Verfahrengemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung zur Überprüfung derKonvertierungsfähigkeiteines zu überprüfenden Katalysators 4 ineiner Brennkraftmaschine erläutert, wobei 2 einegraphische Darstellung der Temperaturverläufe von drei unterschiedlichgealterten Katalysatoren in Abhängigkeitder Zeit nach der Nacheinspritzung zum Zeitpunkt t1 und 3 einegraphische Darstellung einer HC-Emissionsrate der drei unterschiedlichgealterten Katalysatoren aus 2 in Abhängigkeitdes maximalen Temperaturunterschieds ΔTmax zwischeneinem Zustand währendund nach der Nacheinspritzung illustrieren.
    [0034] Andieser Stelle sei erwähnt,dass in den Figuren durchgängig "neu" einen frischen Katalysator, "mittel" einen zu überprüfenden mittelgealterten Katalysator und "alt" einen definiertgealterten Referenzkatalysator bezeichnen.
    [0035] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung werden vorab an vorbestimmten Stelleneines Referenzkatalysators die Temperaturverläufe in bestimmten Betriebszuständen über bestimmteZeiträumemittels Temperatursensoren gemessen und ausgewertet. In 2 ist einderartiger gemessener Temperaturverlauf exemplarisch dargestelltund mit "alt" bezeichnet. Beispielsweisewurde der Referenzkatalysator im warmen Betriebszustand der Brennkraftmaschinebei einer vorbestimmten Drehzahl und/oder Motorlast betrieben, wobeian einer vorbestimmten Messstelle, beispielsweise genau in der Mittedes Referenzkatalysators, mittels eines Thermoelementes 5 dieTemperatur desselben aufgenommen und ausgewertet wurde. Dabei seian dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der in 2 dargestellteTemperaturverlauf lediglich einen exemplarischen Temperaturverlauffür einenbestimmten Betriebszustand und für eineMessung an einer bestimmten Stelle des Referenzkatalysators darstellt.Es ist füreinen Fachmann selbstverständlich,dass der Referenzkatalysator in verschiedensten Betriebszuständen undan unterschiedlichsten Stellen vermessen und die Messwerte ausgewertetbzw. aufgenommen werden können.
    [0036] DieReferenztemperaturverläufedes Referenzkatalysators werden anschließend vorzugsweise als Referenzwertein der Speichereinrichtung 7 abgespeichert.
    [0037] Beider Überprüfung derKonvertierungsfähigkeiteines zu überprüfenden Katalysators 4 wird gemäß dem vorliegendenAusführungsbeispielwie folgt vorgegangen. Das Steuergerät 3 steuert die Einspritzeinrichtung 2 nachdem eigentlichen Zündvorgangvorzugsweise derart an, dass die nacheingespritzte Menge an Kraftstoffan die Motordrehzahl und/oder die Motorlast der Brennkraftmaschinederart angepasst ist, dass eine Veränderung des Drehmoments verhindertwird. Die Nacheinspritzung von Kraftstoff erfolgt vorzugsweise mittelsder in einer Brennkraftmaschine standardmäßig vorgesehenen Einspritzeinrichtung,wobei der Zeitpunkt der Nacheinspritzung, wie oben bereits erläutert nachdem Zündvorganggewähltwird, so dass der nacheingespritzte Kraftstoff nicht von dem Zündvorgangmitumfasst wird. Dadurch erfolgt eine Anreicherung von unverbranntenKomponenten im Abgas, die in dem zu überprüfenden Katalysator 4 nachreagierenund das Temperatursignal entsprechend der Katalysatoraktivität des zu überprüfenden Katalysators 4 erhöhen. DerNullpunkt der Messung wird vorzugsweise auf den Zeitpunkt der Nacheinspritzunggelegt, welcher in 2 mit dem Bezugszeichen t1 versehen ist.
    [0038] Anschließend wird über einenvorbestimmten Zeitraum der Temperaturverlauf des zu prüfenden Katalysators 4 mittelseiner oder mehrerer speziell an vorbestimmten Stellen angebrachtenTemperatursensoren 5 gemessen und über jeweils eine Verbindung 6 andas Steuergerät 3 geleitet.Das Steuergerät 3 wertetdie empfangenen Temperaturmessdaten aus, wobei für einen mittel gealterten Katalysator beispielsweiseein wie in 2 mit "mittel" gekennzeichneter Temperaturverlaufund füreinen frischen Katalysator ein beispielsweise in 2 mit "neu" gekennzeichneterTemperaturverlauf aufgenommen und ausgewertet wird.
    [0039] Anschließend werdendie Temperaturverläufejeweils mit in der Speichereinrichtung 7 abgespeichertenReferenzdaten des vorab gemessenen Referenzkatalysators verglichen,wobei Katalysatoren in gleichen Betriebszuständen und Temperaturverläufe, welchean gleichen Messstellen des Katalysators aufgenommen wurden, vorzugsweisemiteinander verglichen werden, um zuverlässige und aussagekräftige Aussagen über dieKonvertierungsfähigkeit deszu überprüfenden Katalysatorszu erhalten.
    [0040] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird als temperaturabhängige Diagnosegröße aus denaufgenommenen Temperaturverläufender maximale Temperaturunterschied ΔTmax verwendet,welcher den maximalen Temperaturunterschied eines Katalysators zwischendem Katalysatorzustand währendder Nacheinspritzung und dem Zustand vor der Nacheinspritzung angibt.
    [0041] Wiein 3 ersichtlich ist, besteht in etwa eine lineareAbhängigkeitder Emissionsrate von Kohlenwasserstoff von dem maximalen Temperaturunterschied ΔTmax. Dies bedeutet, dass ein neuer Katalysatormit einer geringeren Emissionsrate aufgrund einer hohen Umwandlungsaktivität, wie auch aus 2 ersichtlich,einen größeren maximalen Temperaturunterschied ΔTmax besitzt als ein gealterter Katalysatormit einer höherenEmissionsrate aufgrund einer geringeren Umwandlungsaktivität.
    [0042] 4 illustrierteine graphische Darstellung der Abhängigkeit der HC-Emission vonder Emissionsrate fürKohlenmonoxid, woraus ersichtlich ist, dass auch für die Kohlenmonoxid-Emissionder maximale Temperaturunterschieds ΔTmax einMaß für den Alterungszustanddes entsprechenden Katalysators und somit ein Maß für die Umwandlungsaktivität von Kohlenmonoxidist.
    [0043] Somitkann aus dem in 2 dargestellten und mittelsder Sensoreinrichtung erfassten Temperaturverlauf der maximale Temperaturunterschied ΔTmax des zu überprüfenden Katalysators 4 mittels desSteuergerätes 3 bestimmtund mit dem maximalen Temperaturunterschied ΔTmax desin der Speichereinrichtung 7 abgespeicherten Referenzkatalysators verglichenwerden. Nach diesem Vergleich können Rückschlüsse aufden Alterungszustand des zu überprüfenden Katalysators 4 geschlossenwerden. Das Steuergerät 3 analysiertdiesen Alterungszustand und gibt vorzugsweise im Falle eines Erkennenseines mangelhaften Katalysators ein Signal an die Anzeigeeinrichtung 8 aus.Somit wird der Benutzer darüberinformiert, dass der augenblicklich verwendete Katalysator 4 ausgetauschtund/oder beispielsweise eine Werkstatt aufgesucht werden sollte.
    [0044] Gemäß einemzweiten Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung wird der sich aus dem Temperaturverlauf gemäß 2 ergebendemaximale Temperaturgradient (ΔT/Δt)max nach der Nacheinspritzung als temperaturabhängige Diagnosegröße verwendet.Wie in 2 ersichtlich ist, weist ein gealterter Katalysatorim Vergleich zu einem neuen Katalysator einen geringeren maximalenTemperaturgradienten (ΔT/Δt)max, d.h. eine geringere maximale Steigung,im Anschluss an die Nacheinspritzung zum Zeitpunkt t1 auf.Analog zum ersten Ausführungsbeispielberechnet das Steuergerät 3 ausdem aufgenommenen Temperaturverlauf bzw. den aufgenommenen Temperaturverläufen diejeweiligen maximalen Temperaturgradienten (ΔT/Δt)max nachder Nacheinspritzung und vergleicht diese mit dem entsprechendenmaximalen Temperaturgradienten (ΔT/Δt)max des Referenzkatalysators, der als Referenzin der Speichereinrichtung 7 abgespeichert ist. Bei diesemVergleich kann wiederum auf den Alterungszustand des zu überprüfenden Katalysators 4 geschlossenwerden und im Falle eines Erkennens eines mangelhaften Katalysatorsdem Benutzer mittels der Anzeigeeinrichtung 8 ein solchersignalisiert werden.
    [0045] Nichtausführlicherbeschriebene Komponenten und Funktionsweisen entsprechen denjenigendes ersten Ausführungsbeispielsund bedürfen daherkeiner weiteren Erläuterung.
    [0046] Anhandder 2 und 5 wird im folgenden ein drittesAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung näherbeschrieben, wobei 5 eine graphische Darstellungder Kohlenwasserstoff-Emissionsrate in Abhängigkeit des Zeitpunktes tbis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradienten (ΔT/Δt)max illustriert. In 5 sind Messwertefür drei unterschiedlichgealterte Katalysatoren „alt", „mittel" und „neu" an jeweils fünf unterschiedlichenMessstellen 1 bis 5 graphisch dargestellt. Messwertean gleichen Messstellen und bei gleichen Betriebszuständen derKatalysatoren sind in 5 mit dem gleichen geometrischenSymbol gekennzeichnet und beispielsweise mittels einem Thermoelement 5 aufgenommen.
    [0047] Ausdem Verlauf der Temperatur T überder Zeit t gemäß 2 undder Abhängigkeitder Emissionsrate der verschieden gealterten Katalysatoren von derZeit t bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradienten (ΔT/Δt)max gemäß 5 istersichtlich, dass ein gealterter Katalysator mit zunehmender Alterungan allen Messstellen charakteristisch zu einem früheren Zeitpunktden maximalen Temperaturgradienten (ΔT/Δt)max erreicht.
    [0048] Somitkann analog zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel das Steuergerät 3 denZeitpunkt t bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradienten(ΔT/Δt)max des zu überprüfenden Katalysators erfassenund mit den entsprechenden zugeordneten und abgespeicherten Referenzdatendes Referenzkatalysators fürden gleichen Betriebszustand und für die gleiche Messstelle vergleichenund auswerten. Der Zeitpunkt t des Erreichens des maximalen Temperaturgradienten(ΔT/Δt)max ist dabei ein charakteristisches Maß für den Alterungszustanddes jeweiligen zu überprüfenden Katalysators 4,wie aus 5 in Verbindung mit 2 ersichtlichist.
    [0049] Danachkann das Steuergerät 3 imFalle eines Erkennens eines mangelhaften Katalysators wiederum einSignal an die Anzeigeeinrichtung 8 für eine Anzeige senden, dassder Benutzer den verwendeten Katalysator austauschen bzw. in einerWerkstatt austauschen lassen sollte.
    [0050] Nichtausführlicherbeschriebene Komponenten und Funktionsweisen entsprechen denjenigendes ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels undbedürfendaher keiner weiteren Erläuterung.
    [0051] 6 illustrierteine schematische graphische Darstellung einer Emissionsrate deszu überprüfenden Katalysatorsin Abhängigkeitdes Zeitraumes t bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradienten(ΔT/Δt)max des Katalysators.
    [0052] Wiein 6 ersichtlich ist, wird vorzugsweise ein Schwellenzeitpunktts derart definiert, dass Katalysatoren,bei denen der Zeitpunkt t des Erreichens des maximalen Temperaturgradienten(ΔT/Δt)max vor dem Schwellenzeitpunkt ts liegt,als mangelhafte Katalysatoren deklariert werden. Hingegen werdenKatalysatoren, bei denen der Zeitpunkt t bis zum Erreichen des maximalenTemperaturgradienten (ΔT/Δt)max nach dem Schwellenzeitpunkt ts liegt, als noch funktionsfähige Katalysatorendeklariert. Vorzugsweise ist der Schwellenzeitpunkt ts derartdefiniert, dass er den Referenzkatalysator bestimmt, wobei die Emissionendes Referenzkatalysators im Abgastest die gesetzlich vorgegebenenAbgas-Schwellenwerte erreichen. In 6 ist derStartzeitpunkt der Nacheinspritzung im Nullpunkt ebenfalls durcht1 gekennzeichnet, analog zu den vorhergehendenFiguren.
    [0053] Esist füreinen Fachmann offensichtlich, dass für eine Verbesserung der Aussagesicherheit bezüglich derKonvertierungsfähigkeiteines zu überprüfenden Katalysators 4 mehrereMessungen füreinen vorbestimmten Zeitraum zusammen miteinander ausgewertet werdenkönnen.Ebenfalls könnenvorzugsweise die drei verschiedenen temperaturabhängigen Diagnosegrößen deroben beschriebenen drei Ausführungsbeispieleeinzeln erfasst und ausgewertet und für eine Bestimmung der Konvertierungsfähigkeitdes Katalysators zusammen berücksichtigt undausgewertet werden. Ebenfalls könnenmehrere Messungen in verschiedenen Betriebszuständen und an verschiedenen Messstellendes zu überprüfenden Katalysatorsvorgenommen und eine bzw. mehrere temperaturabhängige Diagnosegrößen einzelnoder in Verbindung miteinander erfasst und ausgewertet werden, umeine möglichstzuverlässigeBestimmung des Alterungszustandes bzw. der Funktionsfähigkeit deszu überprüfenden Katalysatorszu erzielen.
    [0054] Obwohldie vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispielevorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondernauf vielfältigeWeise modifizierbar.
    [0055] BeispielsweisekönnengeänderteUmgebungsbedingungen durch Korrekturwerte berücksichtigt werden. InsbesonderekönnenTemperaturschwankungen der Umgebungsluft auf diese Weise mitberücksichtigtwerden.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Verfahren zur Überprüfung der Konvertierungsfähigkeiteines Katalysators (4) im Abgassystem einer Brennkraftmaschinenmit folgenden Schritten: Messen des Temperaturverlaufs einesReferenzkatalysators an einer vorbestimmten Stelle in einem vorbestimmtenBetriebszustand des Referenzkatalysators über einen vorbestimmten Zeitraum; Nacheinspritzeneiner vorbestimmten Menge an Kraftstoff in den dem zu überprüfenden Katalysator (4)zugeordneten Brennraum (1) und/oder direkt in das Abgassystemder Brennkraftmaschine; Messen des Temperaturverlaufs des zu überprüfenden Katalysators(4) an der vorbestimmten Stelle in dem vorbestimmten Betriebszustand über demvorbestimmten Zeitraum; und Vergleichen mindestens einer ausdem gemessenen Temperaturverlauf des zu überprüfenden Katalysators (4)ermittelten temperaturabhängigenDiagnosegröße mit derentsprechend zugeordneten temperaturabhängigen Diagnosegröße des Referenzkatalysators.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass als mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße der maximaleTemperaturunterschied ΔTmax zwischen der Temperatur zum Zeitpunktvor der Nacheinspritzung und der maximalen Temperatur während derNacheinspritzung der vorbestimmten Menge an Kraftstoff verwendetwird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass als mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße der maximaleTemperaturgradient (ΔT/Δt)max währendder Nacheinspritzung der vorbestimmten Menge an Kraftstoff verwendetwird.
    [4] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass als mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße die Zeitdauer Δt bis zumErreichen des maximalen Temperaturgradienten (ΔT/Δt)max während derNacheinspritzung der vorbestimmten Menge an Kraftstoff verwendetwird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass ein Schwellenzeitpunkt ts definiertund als Referenz verwendet wird, wobei ein Katalysator als mangelhafterKatalysator erkannt wird, falls die Zeitdauer Δt des zu überprüfenden Katalysators (4) abder Nacheinspritzung bis zum Erreichen des maximalen Temperaturgradienten(ΔT/Δt)max zur Unterschreitung des Schwellenzeitpunktsts führt.
    [6] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des nacheingespritzten Kraftstoffsin Abhängigkeitder Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine vorbestimmtwird.
    [7] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur vor und/oder im und/odernach dem Katalysator (4) in vorbestimmten Betriebszuständen gemessenwird.
    [8] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des zu überprüfenden Katalysators(4) mittels einem Temperatursensor gemessen wird, welcheran vorbestimmten Stellen in den Katalysator eingesetzt wird.
    [9] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Temperaturverläufe desReferenzkatalysators in einer Speichereinrichtung als Referenz abgespeichertwerden.
    [10] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverläufe der Katalysatoren in vorbestimmten,betriebswarmen Zuständengemessen werden.
    [11] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine temperaturabhängige Diagnosegröße des zu überprüfenden Katalysators(4) mittels eines Steuergerätes mit der entsprechend zugeordnetentemperaturabhängigenDiagnosegröße des Referenzkatalysatorsverglichen wird.
    [12] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass ein als mangelhaft erkannter Katalysatormittels einer Anzeigeeinrichtung (8) dem Benutzer angezeigtwird.
    [13] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass geänderteUmgebungsbedingungen, wie beispielsweise Umgebungslufttemperatur,durch Korrekturwerte berücksichtigtwerden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004007591B4|2011-06-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-03| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: VOLKSWAGEN AG, 38440 WOLFSBURG, DE Owner name: BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG, 80809 MüNCHEN, DE Owner name: DR.ING.H.C. F. PORSCHE AG, 70435 STUTTGART, DE Owner name: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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    2011-12-08| R020| Patent grant now final|Effective date: 20110902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004007591A|DE102004007591B4|2004-02-17|2004-02-17|Verfahren zur Überprüfung der Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators|DE102004007591A| DE102004007591B4|2004-02-17|2004-02-17|Verfahren zur Überprüfung der Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators|
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