DE102018126767A1 - Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators (1, 1') eines Ottomotors, wobei
- mit einem innerhalb oder in Abgasströmungsrichtung hinter dem Dreiwegekatalysator (1, 1') angeordneten NOx-Sensormittel (2a, 2b) Emissionen des Ottomotors erfasst werden,
- die Messwerte des NOx-Sensormittels (2a, 2b) zusammen mit Betriebsgrößen des Ottomotors und/oder des Dreiwegekatalysators (1, ,1') einer Recheneinrichtung (4) zugeführt werden, wobei die Recheneinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, ein Simulationsmodell auszuführen und dadurch Emissionswerte eines Referenzkatalysators anhand der Betriebsgrößen zu berechnen, und
- die berechneten Emissionswerte mit den Messwerten des NOx-Sensormittels (2a, 2b) verglichen werden.
- mit einem innerhalb oder in Abgasströmungsrichtung hinter dem Dreiwegekatalysator (1, 1') angeordneten NOx-Sensormittel (2a, 2b) Emissionen des Ottomotors erfasst werden,
- die Messwerte des NOx-Sensormittels (2a, 2b) zusammen mit Betriebsgrößen des Ottomotors und/oder des Dreiwegekatalysators (1, ,1') einer Recheneinrichtung (4) zugeführt werden, wobei die Recheneinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, ein Simulationsmodell auszuführen und dadurch Emissionswerte eines Referenzkatalysators anhand der Betriebsgrößen zu berechnen, und
- die berechneten Emissionswerte mit den Messwerten des NOx-Sensormittels (2a, 2b) verglichen werden.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors.
- Für eine Nachbehandlung von Abgasen eines Kraftfahrzeugs mit einem Ottomotor, der mit einem stöchiometrisch zusammengesetzten Kraftstoff-Luft-Gemisch betrieben wird, werden im Stand der Technik Dreiwegekatalysatoren eingesetzt, die eine so genannte Lambda-Regelung aufweisen. Bei dieser Abgasnachbehandlung werden die bei einer Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs entstehenden Schadstoffe Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) sowie Kohlenwasserstoffe (HC) in Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) sowie Wasserdampf (H2O) umgewandelt.
- Für eine wirksame Abgasnachbehandlung mit einem hohen Umwandlungsgrad der Schadstoffe ist die bereits erwähnte Lambda-Regelung erforderlich. Dabei geht es darum, ein so genanntes Verbrennungsluftverhältnis
λ , welches häufig auch als Luftzahl bezeichnet wird, in einem möglichst engen Bereich um λ = 1 zu regeln. Ein Verbrennungsluftverhältnis λ = 1 bedeutet, dass eine vollständige Kraftstoffverbrennung erfolgt. Die zugeführte Luftmasse entspricht also der theoretisch für die vollständige Verbrennung des Kraftstoffs erforderlichen Luftmasse. Bei einem Verbrennungsluftverhältnis λ < 1 herrscht ein Luftmangel vor. Daraus resultiert ein fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem Kraftstoffüberschuss. Bei einem Verbrennungsluftverhältnis λ > 1 liegt ein Luftüberschuss vor. Daraus resultiert ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch. - Da eine wirksame Abgasnachbehandlung mittels eines Dreiwegekatalysators nur in einem relativ engen Bereich um λ = 1 (dem so genannten Lambda-Fenster) erfolgen kann, werden das tatsächliche Verbrennungsluftverhältnis
λ mittels der Lambdasonde erfasst und die Kraftstoff- und/oder Luftmenge so verändert, dass das Verbrennungsluftverhältnisλ den gewünschten Sollwert erreicht. - Bislang wird die Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors auf einem indirekten Weg durch eine Bestimmung einer verfügbaren Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) bewertet. Dabei alterniert das Verbrennungsluftverhältnis
λ zwischen λ < 1 (fettes Gemisch) und λ > 1 (mageres Gemisch), so dass über die Menge des in den Dreiwegekatalysator eingetragenen Sauerstoffs berechnet werden kann, wie hoch der aktuelle Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit, der auch als OSC-Wert bezeichnet wird, ist. Da das überwachte Katalysatorvolumen dabei bis zum beziehungsweise kurz vor den Fett-/Magerdurchbruch gebracht werden muss, kann hierdurch ein unter Umständen recht hoher Einfluss auf das Emissionsergebnis resultieren. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors zur Verfügung zu stellen, welches die Überwachung der Wirksamkeit durch eine direkte Messung von Emissionen ermöglicht und insbesondere Emissionseinflüsse, die im Stand der Technik aus der Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit resultieren, vermeidet.
- Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors zeichnet sich dadurch aus, dass
- - mit einem innerhalb oder in Abgasströmungsrichtung hinter dem Dreiwegekatalysator angeordneten NOx-Sensormittel Emissionen des Ottomotors erfasst werden,
- - die Messwerte des NOx-Sensormittels zusammen mit Betriebsgrößen des Ottomotors und/oder des Dreiwegekatalysators einer Recheneinrichtung zugeführt werden, wobei die Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Simulationsmodell auszuführen und dadurch Emissionswerte eines Referenzkatalysators anhand der Betriebsgrößen zu berechnen, und
- - die berechneten Emissionswerte mit den Messwerten des NOx-Sensormittels verglichen werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators durch eine direkte Messung von Emissionen und durch einen Vergleich mit berechneten Emissionswerten eines Referenzkatalysators, die durch das Simulationsmodell erhalten werden. Dabei können in vorteilhafter Weise Emissionseinflüsse, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aus einer Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit resultieren, wirksam vermieden werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Simulationsmodell durch ein künstliches neuronales Netz gebildet wird. Dadurch kann ein besonders leistungsfähiges Simulationsmodell erhalten werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Recheneinrichtung zur Durchführung des Simulationsmodells insbesondere die Betriebsgrößen Lambdasondenspannung, Drehmoment und Drehzahl des Ottomotors sowie die Katalysatortemperatur zugeführt werden. Grundsätzlich können auch noch weitere Betriebsgrößen des Ottomotors und/oder des Dreiwegekatalysators in das Simulationsmodell einfließen. Das von der Recheneinrichtung ausgeführte Simulationsmodell berechnet somit insbesondere auf Basis der vorstehend genannten Betriebsgrößen Lambdasondenspannung, Drehmoment und Drehzahl des Ottomotors sowie der Katalysatortemperatur, die aus dem aktuellen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs stammen, das zu erwartende Emissionsverhalten des Referenzkatalysators und stellt somit theoretisch berechnete Emissionswerte dieses Referenzkatalysators zur Verfügung.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das für die Modellierung des Referenzkatalysators verwendete Simulationsmodell so ausgebildet wird, dass es Emissionsgrenzwerte eines noch für die Abgasnachbehandlung geeigneten Katalysators berechnet. Der modellierte Referenzkatalysator bildet also einen „Grenzkatalysator“ an der Grenze zwischen einem noch für die Abgasnachbehandlung zulässigen und einem für diesen Zweck nicht mehr zulässigen Dreiwegekatalysator.
- In einer bevorzugten Ausführungsform kann durch einen Vergleich der berechneten Emissionswerte mit den Messwerten des NOx-Sensormittels eine Bewertung vorgenommen werden, ob der Dreiwegekatalysator für eine Abgasnachbehandlung des Ottomotors zulässig ist oder nicht. Vorzugsweise kann zu diesem Zweck anhand der Messwerte des NOx-Sensormittels und der berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators ein Bewertungsfaktor
K für den Dreiwegekatalysator berechnet werden. -
- In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass für den Referenzkatalysator ein Bewertungsfaktor
K mit einem Streuband berechnet und mit dem BewertungsfaktorK des Dreiwegekatalysators verglichen wird. Liegt der Bewertungsfaktor des Dreiwegekatalysators unterhalb des Streubandes, handelt es sich um einen für die Abgasnachbehandlung zulässigen Dreiwegekatalysator. Wenn der Bewertungsfaktor des Dreiwegekatalysators oberhalb des Streubandes liegt, handelt es sich um einen für die Abgasnachbehandlung nicht mehr zulässigen Dreiwegekatalysator, insbesondere um einen stark gealterten Dreiwegekatalysator. Liegt der Bewertungsfaktor innerhalb des Streubandes, ist der Dreiwegekatalysator gerade noch für die Abgasnachbehandlung geeignet. - Vorzugsweise können die Messwerte des NOx-Sensormittels mit Hilfe von Signalaufbereitungsmitteln aufbereitet werden, bevor sie der Recheneinrichtung zugeführt werden. Zu diesem Zweck können insbesondere geeignete Stabilitätskriterien definiert werden. Darüber hinaus können auch Reaktions- und Gaslaufzeiten korrigiert werden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
-
1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Dreiwegekatalysators mit zwei möglichen Montageorten eines NOx-Sensormittels, -
2 eine grafische Darstellung, die den Einfluss der Luftzahl auf die Messung von NOx-Emissionen und NH3-Emissionen veranschaulicht, -
3 eine schematische Darstellung, die Einzelheiten eines Verfahrens zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors veranschaulicht, -
4 eine grafische Darstellung, die die von einem NOx-Sensormittel erfassten Emissionen in Abhängigkeit von einer mittels einer Lambdasonde ermittelten Spannung für unterschiedlich alte Dreiwegekatalysatoren und einen Referenzkatalysator zeigt, -
5 eine grafische Darstellung, in der die Messwerte des NOx-Sensormittels in Abhängigkeit von der Anzahl der Messwerte für die unterschiedlich alten Dreiwegekatalysatoren und den Referenzkatalysator gezeigt sind, -
6 eine grafische Darstellung, in der die Größe der Integrale der Messwerte des NOx-Sensormittels in Abhängigkeit von der Anzahl der Messwerte für die unterschiedlich alten Dreiwegekatalysatoren und den Referenzkatalysator gezeigt sind, -
7 eine grafische Darstellung der Bewertungsfaktoren der unterschiedlich alten Dreiwegekatalysatoren und des Referenzkatalysators, -
8 einen Vergleich der Bewertungsfaktoren mit OSC-Werten, die mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erhalten wurden. - Unter Bezugnahme auf
1 ist dort ein Dreiwegekatalysator1 ,1' dargestellt, mittels dessen eine Nachbehandlung von Abgasen eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Ottomotor als Antriebsvorrichtung ausgestattet ist, erfolgen kann. Die Strömungsrichtung der Abgase wurde hierbei durch entsprechende Pfeile symbolisiert. - Bei der Abgasnachbehandlung werden die bei einer Verbrennung eines Kraftstoff-LuftGemischs entstehenden Schadstoffe Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) sowie Kohlenwasserstoffe (HC) in Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) sowie Wasserdampf (H2O) umgewandelt. Für eine wirksame Abgasnachbehandlung mit einem hohen Umwandlungsgrad der Schadstoffe ist eine Lambda-Regelung erforderlich, die mittels einer Lambdasonde erfolgt. Ziel ist es dabei, das Verbrennungsluftverhältnis
λ , welches häufig auch als Luftzahl bezeichnet wird, in einem engen Bereich um λ = 1 zu regeln. - Um eine Bestimmung der Wirksamkeit des Dreiwegekatalysators
1 ,1' zu ermöglichen, soll nachfolgend ein Verfahren vorgestellt werden, bei dem diese Bestimmung durch eine direkte Messung von Emissionen erfolgt. Zu diesem Zweck ist ein NOx-Sensormittel2a ,2b vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, NOx-Emissionen zu erfassen. -
1 zeigt in diesem Zusammenhang zwei mögliche Einbaupositionen des NOx-Sensormittels2a ,2b . So besteht die Möglichkeit, dass das NOx-Sensormittel2a innerhalb des Dreiwegekatalysators1 ,1' angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das NOx-Sensormittel2b - in Strömungsrichtung der Abgase betrachtet - hinter dem Dreiwegekatalysator1 ,1' angeordnet ist. Da eine wirksame Abgasnachbehandlung mittels eines Dreiwegekatalysators1 ,1' nur in einem relativ engen Bereich um λ = 1 (dem so genannten Lambda-Fenster) erfolgen kann, werden das tatsächliche Verbrennungsluftverhältnisλ mittels der Lambdasonde erfasst und die Kraftstoff- und/oder Luftmenge so verändert, dass das Verbrennungsluftverhältnisλ den gewünschten Sollwert erreicht. Im Realbetrieb des Ottomotors schwankt das Verbrennungsluftverhältnisλ stets um diesen Sollwert. - In einem mageren Betrieb des Ottomotors mit λ > 1 ist im Dreiwegekatalysator
1 ,1' ein NOx-Schlupf vorhanden. Wenn der Ottomotor mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ < 1 betrieben wird, entsteht Ammoniak (NH3). Ammoniak wird während des Betriebs des Ottomotors unter Luftmangel durch chemische Reaktionen im Dreiwegekatalysator erzeugt, wobei die chemische Hauptreaktion hierbei die Ammoniakbildung aus Stickstoffmonoxid und Wasserstoff ist. - Ein Problem ergibt sich daraus, dass das NOx-Sensormittel
2a ,2b nicht zwischen NOx-Emissionen und NH3-Emissionen unterscheiden kann.2 zeigt den Verlauf der von dem NOx-Sensormittel2a ,2b gemessenen Emissionen und die auf NOx und NH3 entfallenden Anteile. Es wird deutlich, dass der Kurvenverlauf im Wesentlichen wannenförmig ist und bei λ = 1 ein Minimum aufweist. Für λ > 1 (magerer Betrieb) wird der vom NOx-Sensormittel2a ,2b erfasste Anteil der Emissionen nahezu vollständig durch NOx bestimmt. Für λ < 1 (fetter Betrieb) entspricht der auf NH3 entfallende Anteil demgegenüber typischerweise etwa dem 0,8-fachen der mittels des NOx-Sensormittels2a ,2b erfassten Gesamtmenge der Emissionen. - Unter Bezugnahme auf
3 sollen nachfolgend Einzelheiten der Auswertung der Messwerte des NOx-Sensormittels2a ,2b näher erläutert werden. Um die von dem NOx-Sensormittel2a ,2b erfassten Messwerte auszuwerten, erfolgt in einem ersten Schritt eine Aufbereitung der Messsignale mit Hilfe von Signalaufbereitungsmitteln3 . Zu diesem Zweck werden geeignete Stabilitätskriterien definiert. Darüber hinaus werden insbesondere auch Reaktions- und Gaslaufzeiten korrigiert. Die von dem NOx-Sensormittel2a ,2b erfassten Messwerte enthalten für eine ganzheitliche Bewertung der Effektivität des Dreiwegekatalysators1 ,1' sowohl Messwerte der NOx-Emissionen in mageren Bereichen mit λ > 1 als auch die NH3-Emissionen in fetten Bereichen mit λ < 1. - In einer Recheneinrichtung
4 wird anhand der Daten eines Referenzkatalysators ein Simulationsmodell mittels einer Simulationssoftware, beispielsweise durch ein neuronales Netz, ausgeführt. Hierbei werden Emissionswerte des Referenzkatalysators auf Basis der Betriebsgrößen Lambdasondenspannung, die hinter dem Dreiwegekatalysator1 ,1' erfasst wird, Drehmoment und Drehzahl des Ottomotors sowie der Katalysatortemperatur, die der Recheneinrichtung4 als Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt werden, berechnet. Grundsätzlich können auch noch weitere Betriebsgrößen des Ottomotors und/oder des Dreiwegekatalysators1 ,1' in das Simulationsmodell einfließen. - Ausgangsgrößen des Simulationsmodells, die anschließend weiterverarbeitet werden können, sind somit die durch eine Modellbildung berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators. Die hierbei modellierten und rechnerisch erhaltenen Emissionswerte des Referenzkatalysators können nachfolgend mit den realen Messwerten des NOx-Sensormittels
2a ,2b verglichen werden, so dass insbesondere Aussagen über die Wirksamkeit der Abgasnachbehandlung mittels des Dreiwegekatalysators1 ,1' getroffen werden können. Vorzugsweise wird ein Simulationsmodell verwendet, bei dem die theoretisch berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators Grenzwerte eines gerade noch für die Abgasnachbehandlung geeigneten Katalysators („Grenzkatalysators“) darstellen. Dadurch wird die Bewertung des untersuchten Dreiwegekatalysators1 ,1' einfacher. - Das von der Recheneinrichtung
4 ausgeführte Simulationsmodell berechnet insbesondere auf Basis der vorstehend genannten Betriebsgrößen Lambdasondenspannung, Drehmoment und Drehzahl des Ottomotors sowie der Katalysatortemperatur, die aus dem aktuellen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs stammen, das zu erwartende Emissionsverhalten des Referenzkatalysators und stellt somit theoretisch berechnete Emissionswerte dieses Referenzkatalysators zur Verfügung. Damit bildet das Simulationsmodell für jeden Betriebspunkt durch die berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators eine Grenzkurve, gegenüber der das Emissionsverhalten des tatsächlich im Kraftfahrzeug verbauten Dreiwegekatalysators1 ,1' abgeglichen werden kann. - Beispielsweise hängt die Größe der von dem NOx-Sensormittel
2a ,2b gemessenen Sensorwerte von der vorhandenen Effektivität der Abgasnachbehandlung mit Hilfe des Dreiwegekatalysators1 ,1' ab. Diese Situation ist in4 gezeigt, in der die Abhängigkeit der Messwerte des NOx-Sensormittels2a ,2b von der mittels einer Lambdasonde erfassten Spannung für einen für die Abgasnachbehandlung zulässigen, insbesondere neuen, Dreiwegekatalysator1 (Kurve mit dem Bezugszeichen10 ) sowie für einen stark gealterten, nicht mehr für eine wirksame Abgasnachbehandlung geeigneten Dreiwegekatalysator1' (Kurve mit dem Bezugszeichen11 ) dargestellt ist. Ferner sind die mittels des Simulationsmodells theoretisch berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators (Kurve mit dem Bezugszeichen12 ) in4 eingezeichnet. - Es wird deutlich, dass die Emissionswerte des stark gealterten Dreiwegekatalysators
1' stets oberhalb und die Emissionswerte des für die Abgasnachbehandlung geeigneten, insbesondere neuen, Dreiwegekatalysators1 stets unterhalb der theoretisch berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators liegen, so dass auf einfache Weise eine Unterscheidung und Bewertung möglich ist, ob die Wirksamkeit des Dreiwegekatalysators1 ,1' noch gegeben ist oder nicht. - Die in
4 dargestellten, im Wesentlichen wannenförmigen Verläufe der Emissionswerte hängen von dem jeweiligen Betriebspunkt des Dreiwegekatalysators1 ,1' ab, der insbesondere durch die Last, die Betriebstemperatur des Dreiwegekatalysators1 ,1' sowie darüber hinaus auch durch das Verbrennungsluftverhältnisλ bestimmt ist. Die erfassten Messwerte des NOx-Sensormittels2a ,2b entsprechen den Bereichen einer Messung, in denen die Stabilitätskriterien erfüllt sind. Für diese Phasen werden sämtliche notwendigen Informationen über den Betriebspunkt an das Simulationsmodell übertragen. -
5 zeigt die Messwerte des NOx-Sensormittels2a ,2b in Abhängigkeit von der Anzahl der erfassten Messwerte für einen zulässigen, insbesondere neuen, Dreiwegekatalysator1 (Kurve mit dem Bezugszeichen20 ) sowie für einen - beispielsweise aufgrund von Alterungseffekten - nicht mehr geeigneten Dreiwegekatalysator1' (Kurve mit dem Bezugszeichen21 ). Ferner sind auch die mittels des Simulationsmodells berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators (Kurve mit dem Bezugszeichen22 ) dargestellt. - Eine Bewertung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators
1 ,1' kann zum Beispiel durch eine Integralbildung erfolgen, indem das Integral über die Messwerte des NOx-Sensormittels2a ,2b des betreffenden Dreiwegekatalysators1 ,1' und das Integral über die berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Für einen daraus resultierenden BewertungsfaktorK ergibt sich dann: - Für die Darstellung der Integrale in
6 in Abhängigkeit von der Anzahl der Messwerte für einen zulässigen, insbesondere neuen, Dreiwegekatalysator1 (Kurve mit dem Bezugszeichen30 ), einen nicht mehr zulässigen Dreiwegekatalysator1' (Kurve mit dem Bezugszeichen31 ) sowie für den Referenzkatalysator (Kurve mit dem Bezugszeichen32 ) sind in dieser Darstellung beispielhafte Werte für deren BewertungsfaktorenK eingezeichnet. - Wie in
7 zu erkennen, liegt der BewertungsfaktorK für den Referenzkatalysator in einem Streuband40 um den Faktor K = 1 (vorliegend zwischen 0,95 und 1,05). Je nachdem, ob der BewertungsfaktorK des betrachteten Dreiwegekatalysators1 ,1' unterhalb oder oberhalb dieses Streubands40 liegt, kann eine verlässliche Aussage darüber getroffen werden, ob das Emissionsverhalten des betreffenden Dreiwegekatalysators1 ,1' die Voraussetzungen für eine wirksame Abgasnachbehandlung erfüllt (K liegt unterhalb des Streubandes40 ) oder nicht (K liegt oberhalb des Streubandes40 ). - Die Bewertungsfaktoren
K von zulässigen, insbesondere neuen Dreiwegekatalysatoren1 , und von stark gealterten Dreiwegekatalysatoren1' liegen ebenfalls in einem Streuband. In8 sind die BewertungsfaktorenK von zulässigen, insbesondere neuen, Dreiwegekatalysatoren1 , Referenzkatalysatoren sowie stark gealterten und somit nicht mehr für eine wirksame Abgasnachbehandlung geeigneten Dreiwegekatalysatoren1' mit ihren jeweiligen Streubändern gezeigt. Ferner enthält diese Darstellung auch mit den entsprechenden Altersstufen korrespondierende Werte, die durch eine Bestimmung der verfügbaren Sauerstoffspeicherfähigkeit (kurz: OSC-Diagnose) der Dreiwegekatalysatoren1 ,1' erhalten wurden. - Im Stand der Technik wird die Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators
1 ,1' eines Ottomotors auf einem indirekten Weg durch eine Bestimmung der verfügbaren Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) bewertet. Dabei alterniert das Verbrennungsluftverhältnisλ zwischen λ < 1 (fettes Gemisch) undλ > 1 (mageres Gemisch), so dass über die Menge des in den Dreiwegekatalysator1 ,1' eingetragenen Sauerstoffs berechnet werden kann, wie hoch der aktuelle Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit, der auch als OSC-Wert bezeichnet wird, ist. Da das überwachte Katalysatorvolumen dabei bis zum beziehungsweise kurz vor den Fett-/Magerdurchbruch gebracht werden muss, kann hierdurch ein unter Umständen recht hoher Einfluss auf das Emissionsergebnis resultieren. - Für den Referenzkatalysator sind in
8 ebenfalls entsprechende OSC-Werte dargestellt. Aus einem Vergleich der BewertungsfaktorenK mit den damit korrespondierenden OSC-Werten wird deutlich, dass mit Hilfe des hier vorgestellten Verfahrens eine deutlich höhere Trennschärfe als mit der OSC-Diagnose erreicht werden kann, so dass eine eindeutige Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Alterungsstufen des Dreiwegekatalysators1 ,1' möglich ist. Anhand der OSC-Werte des zulässigen, insbesondere neuen Dreiwegekatalysators1 , und des Referenzkatalysators wird deutlich, dass mit der OSC-Diagnose eine derartige Trennschärfe nicht erreichbar ist, da die OSC-Werte teilweise miteinander überlappen und somit eine eindeutige Unterscheidung nicht möglich ist. Das hier vorgestellte Verfahren erlaubt es in vorteilhafter Weise, Emissionseinflüsse, die im Stand der Technik aus der Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit resultieren, wirksam zu vermeiden.
Claims (9)
- Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators (1, 1') eines Ottomotors, wobei - mit einem innerhalb oder in Abgasströmungsrichtung hinter dem Dreiwegekatalysator (1, 1') angeordneten NOx-Sensormittel (2a, 2b) Emissionen des Ottomotors erfasst werden, - die Messwerte des NOx-Sensormittels (2a, 2b) zusammen mit Betriebsgrößen des Ottomotors und/oder des Dreiwegekatalysators (1, ,1') einer Recheneinrichtung (4) zugeführt werden, wobei die Recheneinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, ein Simulationsmodell auszuführen und dadurch Emissionswerte eines Referenzkatalysators anhand der Betriebsgrößen zu berechnen, und - die berechneten Emissionswerte mit den Messwerten des NOx-Sensormittels (2a, 2b) verglichen werden.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell durch ein künstliches neuronales Netz gebildet wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Recheneinrichtung (4) zur Durchführung des Simulationsmodells insbesondere die Betriebsgrößen Lambdasondenspannung, Drehmoment und Drehzahl des Ottomotors sowie die Katalysatortemperatur zugeführt werden. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass das für die Modellierung des Referenzkatalysators verwendete Simulationsmodell so ausgebildet wird, dass es Emissionsgrenzwerte eines noch für die Abgasnachbehandlung geeigneten Katalysators berechnet. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Vergleich der berechneten Emissionswerte mit den Messwerten des NOx-Sensormittels (2a, 2b) eine Bewertung vorgenommen wird, ob der Dreiwegekatalysator (1, 1') für eine Abgasnachbehandlung des Ottomotors zulässig ist oder nicht. - Verfahren nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Messwerte des NOx-Sensormittels (2a, 2b) und der berechneten Emissionswerte des Referenzkatalysators ein Bewertungsfaktor K für den Dreiwegekatalysator (1, 1') berechnet wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 6 oder7 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Referenzkatalysator ein Bewertungsfaktor K mit einem Streuband (40) berechnet und mit dem Bewertungsfaktor K des Dreiwegekatalysators (1, 1') verglichen wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte des NOx-Sensormittels (2a, 2b) mit Hilfe von Signalaufbereitungsmitteln (3) aufbereitet werden, bevor sie der Recheneinrichtung (4) zugeführt werden.
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