DE19645202A1 - Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Abgaskatalysators.

Gattungsgemäße Verfahren sind beispielsweise aus DE 44 33 988 A1 und DE 42 11 092 A1 bekannt.

DE 44 33 988 A1 offenbart ein Katalysatorüberwachungsverfahren, welches Abgas­ temperaturen stromauf und stromab des Katalysators erfaßt. Die Geschwindigkeit des Wärmeübergangs vom Abgas zum Katalysatormaterial wird ständig errechnet, daraus die Katalysatortemperatur und die Änderungsgeschwindigkeit dieser Katalysatortemperatur ermittelt.

Aus der Geschwindigkeit des Wärmeübergangs und der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des Katalysators wird für eine bestimmte Zeitdauer der Quotient bestimmt, wobei die Zeitdauer vom Kaltstart der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Um­ wandlungstemperatur des Katalysators gewählt ist. Aufgrund des zeitlichen Verlaufs des Quotienten wird ständig ein Trend für die Zeit bis zum Erreichen der Umwandlungstem­ peratur ermittelt. Die bis zum Erreichen der Umwandlungstemperatur verstrichene Zeit wird mit einem Schwellwert für diese Zeitdauer verglichen und bei Überschreiten des Schwellwerts ein Fehlersignal ausgegeben.

Eines der in DE 42 11 092 A1 offenbarten Verfahren basiert auf einer Temperaturab­ schätzung für den Katalysator auf der Basis eines Temperaturmodells. Hierbei wird für das Modell nach dem Erreichen der Umwandlungsbeginntemperatur und für die bei der Konvertierung entstehende Wärme ein gerade noch brauchbarer Katalysator angesetzt. Zur Nachbildung des Temperaturverhaltens des Katalysators wird hierbei zunächst die Wärmekapazität des Katalysators als bekannt angenommen und weiterhin die dem Motor zugeführte Wärmemenge abgeschätzt. Dies erfolgt durch Erfassen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge und Berechnen des Anteils von Verbrennungsenergie, die dem Katalysator zugeführt wird. Hierbei hängt der Anteil an Verbrennungsenergie vom jeweiligen Lastzustand und der Drehzahl des Motors ab. Für vergleichsweise kleine Zeit­ einheiten wird somit aus Kraftstoffmenge, Last und Drehzahl die Wärmemenge erfaßt, die dem Katalysator zugeführt wird. Diese Wärmemengen werden aufsummiert, um so eine Gesamtwärmemenge zu erhalten, die der Katalysator ab dem Start des Verfahrens erhält. Darüber hinaus wird noch die vom Katalysator an die Umgebung abgegebene Wärmemenge abgeschätzt. Die mit diesem Wärmemengenmodell abgeschätzte Tempe­ ratur wird abschließend mit seiner tatsächlichen Temperatur verglichen.

Dieses Verfahren, welches auch im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs anwendbar sein soll, wird nur dann gestartet, wenn der Katalysator zu Beginn des Verfahrens etwa Umge­ bungstemperatur aufweist, welches beispielsweise durch die Abfrage ermittelt werden kann, ob die Wasser- und die Öltemperatur der Brennkraftmaschine der Umgebungstem­ peratur entspricht. Ab dem Start des Verfahrens wird mit Hilfe eines Temperaturmo­ dellblocks unter Verwendung von Signalen der Last, Drehzahl, Einspritzzeiten, Luft­ temperatur, Luftdruck und Oktanzahl des Kraftstoffs, eine Katalysatortemperatur abgeschätzt. Diese wird mit einer abgespeicherten Vergleichstemperatur verglichen. An­ schließend wird noch untersucht, ob die Umwandlungstemperatur des Katalysators be­ reits erreicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Überwachungsverfahren für die Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine anzugeben, welches eine erhöhte Diagnosegenauigkeit und eine Unabhängigkeit von der Kata­ lysatorbeschichtung und deren Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweist und darüber hinaus unabhängig von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des Patenanspruches 3.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.

Ein erstes erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß nach einem Kaltstart der Brenn­ kraftmaschine die stromab des Abgaskatalysators vorliegenden HC-Emissionen während eines bestimmten Zeitfensters aufsummiert werden und dieser Summenwert mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen wird.

Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich ein brauchbarer Katalysator von einem unbrauchbaren Katalysator während des bestimmten Zeitfensters dadurch unterscheidet, daß der bessere Katalysator während der Dauer des Zeitfensters eine geringere Menge Kohlenwasserstoffe emittiert als ein schlechterer Katalysator. Das Verfahren nutzt die Erkenntnis aus, daß sich die beiden genannten Katalysatoren vor Erreichen des Zeitfensters sowie nach Ablauf des Zeitfensters nicht signifikant von­ einander unterscheiden und daher zur Auswertung das exakte Treffen des Zeitfensters von äußerster Wichtigkeit ist. Wesentlich ist weiterhin der Startzeitpunkt für das Zeit­ fenster, da ab diesem Zeitpunkt die HC-Emissionen kumuliert werden.

Nach jedem Kaltstart der Brennkraftmaschine wird der Beginn des Zeitfensters in Abhängigkeit von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine festgelegt, d. h. es wird berücksichtigt, ob diese nahezu stationär oder vergleichsweise dynamisch betrieben wird. Diese Betriebsweise hat einen erheblichen Einfluß auf die in das Abgas einge­ brachte Wärmemenge, welche letztendlich den Zeitpunkt des Erreichens der Umwan­ dlungstemperatur bestimmt.

Hierdurch wird der Startzeitpunkt des Zeitfensters sowie auch die zeitliche Dauer des Zeitfensters betriebsweise abhängig festgelegt.

Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren nach Patentanspruch 3 unterscheidet sich vom ersten Verfahren im wesentlichen dadurch, daß an Stelle der Bildung eines Sum­ menwertes für die HC-Emissionen der aktuelle Wert dieser Emissionen ohne Sum­ menwertbildung erfaßt wird und dieser aktuell verfaßte Wert ständig gegen einen Schwellwertbereich für die HC-Emissionen verglichen wird. Dieser Schwellwertbereich für die HC-Emissionen stellt den Referenzwert für eine mindestens notwendige Konvertierungsrate eines betriebswarmen Katalysators dar, daher führt der ständige Vergleich des aktuellen Wertes gegen den Schwellwert praktisch zu einer Erkennung des Abfalles der HC-Emissionen, nachdem der Katalysator seine Umwandlung beginnt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anschließend fortgesetzt mit dem Speichern des Abgastemperaturwertes, der zu dem Zeitpunkt vorliegt, zu dem der aktuelle HC-Wert den Referenzwert unterschreitet. Dieser Abgastemperaturwert wird anschließend mit einem Referenzwert der Abgastemperatur verglichen und abschließend ein Fehlersignal ausgelöst, wenn dieser Vergleich das Erreichen eines bestimmten Temperaturabweichungswertes ergibt. Dieser Referenzwert der Abgastemperatur gilt für einen Grenzkatalysator, der sich genau am Übergang zwischen tolerierbarem und als fehlerhaft anzuzeigendem Katalysator befindet.

Vorteilhafterweise ist dieses Verfahren in erhöhtem Maße von der Güte der verwendeten HC-Sensorik unabhängig, da keine aktuell verfaßten Werte aufsummiert werden, sondern der zeitliche Verlauf der HC-Emissionen beobachtet wird. Des weiteren wird die Fehlerauslösung durch eine Korrelation mit der Abgastemperatur herbeigeführt, nicht jedoch direkt aus HC-Werten.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird auch bei diesem zweiten Verfahren der Beginn des Zeitfensters durch verknüpfen der Abgastemperaturwerte mit den Katalysatortempe­ raturwerten und einer Korrektur dieser Werte festgelegt.

Des weiteren können wiederum die Temperaturwerte absolut mittels Temperatur­ sensoren oder alternativ mit Hilfe von Temperaturmodellen ermittelt werden. Gemäß Anspruch 12 können zur Auslösung des Fehlersignales Temperaturdifferenzen gebildet werden, wobei als unterer Temperaturreferenzpunkt die Abgastemperatur zu Beginn des Zeitfensters herangezogen wird und anschließend eine aktuelle Temperatur­ differenz aus diesem Wert und dem Abgastemperaturwert zum Zeitpunkt des Erreichens des HC-Schwellwertes gebildet wird. Dieser wird dann gegen eine Referenztemperatur­ differenz verglichen. Hierbei kann ein gealteter Katalysator sicher gegenüber einem neuwertigen Katalysator erkannt werden, da seine Temperaturdifferenz deutlich größer ist, d. h. er springt erst bei höheren Temperaturen an.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale ergeben sich aus dem anhand einer Zeich­ nung nachfolgend näher erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang und einer elektronischen Kontrolleinrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs von stromab eines Abgaskatalysators ermittelten HC-Emissionen und einer Abgastemperatur gemäß einem ersten Verfahren,

Fig. 3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der kumulierten HC-Emissionen,

Fig. 4 eine schematische Übersicht über einen Teil der elektronischen Kontrolleinrich­ tung und

Fig. 5 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs von stromab eines Abgaskatalysators ermittelten HC-Emissionen und einer Abgastemperatur gemäß einem zweiten Verfahren.

Eine Brennkraftmaschine 1 weist Einspritzdüsen 2, einen mit einer Drosselklappe 3 ver­ sehenen Lufteinlaß 4 sowie einen mit einem Katalysator 5 versehenen Abgasstrang 6 auf.

Eine als Motorsteuergerät ausgebildete elektronische Kontrolleinrichtung 7 empfängt Signale U1 einer zwischen Brennkraftmaschine 1 und Abgaskatalysator 5 eingesetzten Sauerstoffsonde 8, sowie Signale U2 eines stromab des Katalysators 5 eingesetzten HC-Sensors 9.

Ein Steuerblock 10 der Kontrolleinrichtung 7 empfängt das Signal U1, ein Drosselklap­ penwinkelsignal ADK und gibt Einspritzzeitensignale TI sowie Zündwinkelsignale ZI an die Brennkraftmaschine 1 ab.

Die Kontrolleinrichtung 7 enthält weiterhin einen Überwachungsblock 11, dem die Signale U2 des HC-Sensors 9 zugeführt werden und welcher mit dem Steuerblock 10 kommuniziert und ggf. eine Störfallsignalleuchte 12 betätigt. Dieser Überwachungsblock 11 ist im Zusammenhang mit Fig. 4 näher erläutert.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird den Einspritzdüsen 2 mittels einer Kraftstoff­ pumpe 13 Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 14 zugeführt.

Der Überwachungsblock 11 besteht im Detail gemäß Fig. 4 aus einem Abgastemperaturmodell-Block 20, einem Katalysatortemperaturmodell-Block 21, einem Korrekturblock 22 und einem Auswerteblock 23.

Die den Blöcken 20 und 21 zugeführten Eingangsgrößen sind jeweils Signale für die Wassertemperatur TW, Lufttemperatur TL, Sauerstoffkonzentration der Sauerstoffsonde 8 (U1), Kraftstoffmassenstrom MKS, Brennkraftmaschinendrehzahl N, Zündwinkelsignale ZI sowie weitere Größen P1, P2 . . .

Ein erstes Verfahren läuft wie folgt ab:
Ein Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 wird in an sich bekannter Weise durch Plausibili­ tätsüberprüfung von Werten für Kühlwassertemperatur und/oder Lufttemperatur oder Öltemperatur etc. festgestellt. Nach dem Feststellen dieses Kaltstarts wird mit Hilfe des Abgastemperaturmodell-Blocks 20 und des Katalysatortemperaturmodell-Blocks 21 unter Verwendung der vorbeschriebenen Parameter zunächst die Abgastemperatur TAB und anschließend die Katalysatortemperatur TKA abgeschätzt.

Hierbei wird in dem Abgastemperaturmodell-Block 20 für den Beginn der Abschätzung der Wert für TAB gleich dem Wert der Wassertemperatur TW und der Lufttemperatur TL gesetzt. In vorbestimmten Zeitintervallen wird der zuvor ermittelte Wert von TAB ständig um einen Temperaturdifferenzwert erhöht, wobei für diesen insbesondere die den λ-Wert signalisierenden Größen U1, die erste Ableitung der Fahrgeschwindigkeit eines mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs, die Drehzahl N, die Zündwin­ kelsignale ZI sowie die Kraftstoffqualität in Form der Oktanzahl eingeht.

Hierdurch wird bereits deutlich, daß die von diesem Abgastemperaturmodell-Block 20 abgeschätzte Abgastemperatur TAB ganz wesentlich vom Fahrzyklus, d. h. von der Betriebsweise des Kraftfahrzeugs, abhängt.

Zur Korrelation mit einer im Abgaskatalysator 5 vorliegenden Katalysatortemperatur TKA wird zeitgleich in dem Katalysatortemperaturmodell-Block 21 unter Verwendung der bereits erwähnten Parameter und der Abgastemperatur TAB die Temperatur im Bereich der Reaktionsfront des Substrats des Katalysators 5 abgeschätzt.

Der am Ausgang vorliegende Katalysatortemperaturwert TKA wird, ebenso wie der Ausgang des Abgastemperaturmodell-Blocks 20, dem Korrektorblock 22 zugeführt. Die­ ser nimmt eine Korrektur des Werts TAB unter Berücksichtigung vom Wert TKA zur Bil­ dung eines Temperaturstartwerts TST vor.

Erreicht dieser ständig erneuerte Startwert TST einen vorgegebenen Temperatur­ schwellwert TSW, löst der Korrekturblock 22 ein Startsignal AS aus, welches dem Auswerteblock 23 zugeführt wird.

Der Temperaturschwellwert TSW ist ein empirisch ermittelter Temperaturwert, bei des­ sen Erreichen angenommen werden kann, daß der Katalysator 5 zu konvertieren beginnt. Der in der Kontrolleinrichtung 7 abgelegte Wert für TSW kann adaptiv um eine Größe ergänzt werden, welche einen aktuell verbauten Katalysator 5 in dem Kraftfahrzeug berücksichtigt.

Mit Anliegen des Startsignals AS am Auswerteblock 23 beginnt die Abarbeitung eines Summieralgorithmus zur Erfassung einer Menge an Kohlenwasserstoffen, die während eines vorbestimmten Zeitfensters stromab des Katalysators 5 durch den HC-Sensor 9 und weiterer Parameter ermittelt wird.

Unter Berücksichtigung der Signale U2 und U1 werden die HC-Werte in Gramm ermittelt, wobei die hierfür notwendige Abgasmasse durch den Kraftstoffmassenstrom MKS sowie die diesem zugeordneter Luftmasse bzw. Luftmenge bestimmt ist.

In vorbestimmten Zeitabständen werden ständig neue HC-Werte erfaßt und während einer Zeitspanne dt des Zeitfensters zu einem Summenwert THC addiert.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der vom HC-Sensor 9 erfaßten HC-Konzentration im Abgas über der Zeit t und den zeitlichen Verlauf der Abgastemperatur T stromauf des Katalysators 5.

Eine Kurve 25 zeigt dabei den HC-Emissionsverlauf für einen neuen, voll funktionstüch­ tigen Abgaskatalysator 5. Eine Kurve 26 zeigt einen entsprechenden Verlauf für einen bereits gealterten Katalysator 5. Erkennbar ist, daß sich unmittelbar nach einem Kaltstart bis zum Erreichen des Anfangszeitpunkts tA für das sich über die Zeitspanne dt erstreckende Zeitfenster keine signifikanten Unterschiede zwischen den Kurvenverläufen 25 und 26 ergeben. Dieser Zeitbereich ist somit für eine sichere Erkennung eines evtl. geschädigten Katalysators ungeeignet.

Eine Kurve 28 zeigt den zeitlichen Verlauf der Abgastemperatur T stromauf des Kataly­ sators 5. Mit Erreichen des Temperaturschwellwerts TSW wird ab dem Anfangszeitpunkt tA die HC-Emission während der Zeitspanne dt aufsummiert, wie in Fig. 2 für den neuen Katalysator unterhalb der Kurve 25 gestrichelt dargestellt.

Ein nach dem erstmaligen Starten der Brennkraftmaschine 1 mit dem jeweils eingesetz­ ten Katalysator 5 ermittelte Summenwert THC1 wird in der Kontrolleinrichtung 7 als Referenzwert abgespeichert. Dieser kann zu Diagnosezwecken während eines Werk­ stattaufenthalts ausgelesen und zur Beurteilung der Güte des verwendeten Katalysators herangezogen werden.

Während der Lebensdauer der Kombination aus Brennkraftmaschine 1 und Abgaskataly­ sator 5 verschlechtern sich dessen Umwandlungseigenschaften unter anderem dahinge­ hend, daß die für die Umwandlung erforderliche Temperatur zunimmt, d. h. schädliche Abgasemissionen nehmen zu.

Die Kurve 26 gemäß Fig. 2 zeigt den typischen Emissionsverlauf stromab eines solchen gealterten Katalysators. Die dem Summenwert THC entsprechende Fläche unterhalb des Kurvenverlaufs 26 im Rahmen des Zeitfensters ist signifikant größer als die unterhalb der Kurve 25.

Das Aufsummieren der HC-Emissionen wird beendet, wenn der Korrekturblock 22 ein Stopsignal ES an den Auswerteblock 23 abgibt. Das Ende des Zeitfensters wird be­ stimmt vom Anfangszeitpunkt ta und der Zeitspanne dt. Diese wiederum setzt sich zu­ sammen aus einem empirisch ermittelten voreingestellten Mittelwert tM sowie einem von Parametern der Brennkraftmaschine 1 abhängigen Korrekturwert tK.

Die für die Ermittlung der Abgastemperaturwerte TAB, der Katalysatortemperaturwerte TKA und des Korrekturwerts tk herangezogenen Parameter sind solche, die insbesondere die Fahrweise, mit der das Kraftfahrzeug betrieben wird, berücksichtigen. Hierdurch wird der individuelle Fahrzyklus auf einen normierten Fahrzyklus zurückgeführt und kann mit solchen normierten Zyklen verglichen werden. Solche werden vom Gesetzgeber in verschiedenen Ländern der Erde beispielsweise als sogenannter FTP- oder auch MVEG-Zyklus vorgeschrieben. Diese vorgeschriebenen Zyklen weisen ein genau definiertes Geschwindigkeitsprofil über der Zeit auf, d. h. der Fahrzyklus ist exakt vorgegeben. Fig. 3 zeigt für einen solchen FTP-Zyklus über der Zeit kumulierte Werte von HC-Emissionen für einen neuwertigen Katalysator mit dem Verlauf der Kurve 250, für einen bereits gealterten Katalysator mit dem Verlauf der Kurve 260. Das hierbei vorgeschriebene Geschwindigkeitsprofil ist in Form der Kurve 27 im Zusammenhang mit der rechts gezeigten Ordinate für die Fahrgeschwindigkeit V erkennbar.

Der Einfluß der fahrzyklusabhängigen Parameter, wie beispielsweise dem Kraftstoffmas­ senstrom MKS macht sich verfahrensgemäß dahingehend bemerkbar, daß mit zuneh­ menden Werten für den Kraftstoffmassenstrom MKS pro Zeiteinheit die Zeitspanne dt verkürzt wird. Dieses ist insofern vorteilhaft, als daß die durch den erhöhten Kraftstoff­ massenstrom MKS eingebrachte Energie den Katalysator 5 schneller aufheizt und infolge dessen der Kurvenverlauf 26 im Bereich des Zeitfensters in Fig. 2 nach links verschoben wird, so daß sich bei Beibehaltung der ursprünglichen Zeitspanne dt zunehmend der sich nicht signifikant unterscheidende Abschnitt der Kurvenverläufe 25 und 26 nach dem Endzeitpunkt tE bemerkbar machen würde.

Für eine weitere Verbesserung der Genauigkeit des Verfahrens kann in Abhängigkeit der fahrzyklusabhängigen Parameter beispielsweise mit zunehmendem Gradienten des Kraft­ stoffmassenstromverlaufes MKS der Anfangszeitpunkt tA in Richtung früh verschoben werden.

Im Auswerteblock 23 ist ein Grenzwert GHC für den Summenwert THC abgespeichert. Dieser Grenzwert GHC kann beispielsweise länderspezifisch gesetzt werden und reprä­ sentiert einen noch als tolerierbar erachteten Katalysator 5. Ergibt der Vergleich von THC und GHC das Erreichen eines bestimmten Abweichungswerts DHC, wird ein Fehlersignal ausgelöst, welches nach einmaligem oder mehrmaligem Auftreten die Störfallsignal­ leuchte 12 ansteuert.

Vorteilhafterweise bietet das zuvor beschriebene Verfahren eine bessere Diagnosege­ nauigkeit als bisher bekannte Verfahren und ist darüber hinaus unabhängig von der Kata­ lysatorbeschichtung; des weiteren können auch bleivergiftete Katalysatoren erkannt werden. Von entscheidender Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren ist das Setzen des Startsignals AS sowie die Dauer der Zeitspanne dt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht notwendigerweise darauf angewiesen, die Abgas- sowie die Katalysatortemperatur mittels der vorbeschriebenen Modellblöcke 20 und 21 abzuschätzen. Statt dessen können Temperaturen unter Zuhilfenahme von Sen­ soren direkt vor Ort gemessen werden.

Ein zweites Verfahren wird anhand von Fig. 5 näher erläutert.

Dieses Verfahren ähnelt dem zuerstbeschriebenen Verfahren, beinhaltet jedoch nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 im nächsten Verfahrensschritt ein Erfassen des jeweils aktuellen Wertes AHC der für die Dauer eines bestimmten Zeitfensters nach dem Kaltstart stromab des Abgaskatalysators 5 vorliegenden HC-Emissionen. Dieser HC-Emissionsverlauf ist wiederum durch die Kurve 26 repräsentiert. Gleichzeitig wird der Abgas­ temperaturwert TAB stromauf des Katalysators 5 beobachtet, repräsentiert durch die Kurve 28.

Parallel zur Zeitachse in Fig. 5 ist eine Linie SHC für einen Schwellwert der HC-Emissionen eingezeichnet, wobei diese einen Mittelwert aus einem nur am linken Ende angedeuteten Schwellwertbereich darstellt. Der Schwellwertbereich SHC ist in der Kontrolleinrichtung 7 gespeichert und wurde anhand eines neuwertigen Katalysators (Kurve 25) festgelegt. Das Verfahren vergleicht nun in einem weiteren Schritt den aktuell erfaßten Wert AHC gegen den Schwellwertbereich SHC. Wird während des zeitlichen Verlaufes des Verfahrens gemäß dem Kurvenverlauf 26 von dem aktuell verbauten Katalysator 5 der Schwellwertbereich SHC erreicht, so wird der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Abgastemperaturwert TAB_SHC gespeichert.

Anschließend wird dieser Temperaturabgaswert TAB_SHC mit einem Referenzwert des Abgastemperaturwertes TAB_Ref verglichen. Dieser Referenzwert kann der Abgastem­ peraturwert TAB sein, der bei einem neuwertigen Abgaskatalysator 5 gemäß Kurvenverlauf 25 beim Erreichen des Schwellwertes SHC vorliegt. In einem ab­ schließenden Verfahrensschritt werden diese beiden Abgastemperaturwerte TAB_SHC und TAB_Ref miteinander verglichen und ein Fehlersignal ausgelöst, wenn ein vorbestimmter Temperaturabweichungswert DTA erreicht ist.

Auch bei diesem Verfahren können die Abgastemperaturwerte TAB mittels Temperatur­ sensoren direkt ermittelt werden, so daß der Temperaturvergleich im letzten Verfahrens­ schritt ein Absolutwertvergleich ist.

Alternativ können, ebenso wie im ersten Verfahren, die Abgastemperaturwerte TAB bzw. Katalysatortemperaturwerte TKA mittels der Modellblöcke 20 bzw. 21 abgeschätzt werden.

Während sich der Beginn der Zeitspanne dt des Zeitfensters zum Zeitpunkt tA bei diesem Verfahren ebenso bestimmt wie im ersten Verfahren, ist die Zeitspanne dt selbst be­ züglich ihres Endes durch das Erreichen des Schwellwertes SHC festgelegt, d. h. durch die Schnittpunkte der Kurven 25 bzw. 26 mit dem Wert SHC.

Wie mit gestrichelten Hilfslinien dargestellt, kann der abschließende Vergleich der Abgastemperaturwerte auch als Vergleich von Temperaturdifferenzen durchgeführt werden. Hierzu wird zum Anfangszeitpunkt tA der dann vorliegende Abgastempe­ raturwert TAB_tA gespeichert und im letzten Verfahrensschritt die Temperaturdifferenz DT zwischen Abgastemperaturwert TAB_ta und dem Abgastemperaturwert TAB_SHC gebildet. Abschließend wird diese Temperaturdifferenz DT wiederum mit einem Referenzwert der Abgastemperatur TAB_Ref verglichen, wobei diese Referenz hierbei eine Temperatur­ differenz DT des neuwertigen Abgaskatalysators 5 ist.

Wie aus Fig. 5 deutlich ersichtlich, ist die Temperaturdifferenz DT des bereits gealterten Abgaskatalysators 5 größer als die Temperaturdifferenz DT des neuwertigen Kataly­ sators; das bedeutet, daß die Konvertierung des gealterten Katalysators erst bei höheren Temperaturen, d. h. später beginnt. Als Sonderfall können Abgaskatalysatoren gelten, deren Anspringverhalten und Konvertierungsrate sich sprungartig verändert, d. h. nicht über einen längeren Zeitraum beobachtbar. Aufgrund von unvorhersehbaren Einflüssen kann sich beispielsweise zwischen zwei durch einen Stillstand getrennten Betriebsvor­ gängen der Brennkraftmaschine der Katalysator derartig verschlechtern, daß der Schwellwert SHC zu keinem Zeitpunkt unterschritten wird. In solchen Sonderfällen wird der jeweilige Abgaskatalysator ohne Bezug auf Temperaturwerte als defekt erkannt.

Dieses zweite Verfahren ersetzt somit die quantitative Beobachtung der HC-Emissionen gemäß des ersten Verfahrens durch eine qualitative Beobachtung des zeitlichen Ver­ laufes der HC-Emissionen. Die Auswertung erfolgt letztendlich über das zeitliche Ver­ halten des Kurvenverlaufes 25, d. h. über die Auswertung des Flankenverlaufes nach dem Erreichen der Katalysatoranspringtemperatur. Für das abschließende Auslösen eines Fehlersignales wird jedoch dieser zeitliche Verlauf dieser HC-Emissionen nur indirekt herangezogen, da die Temperaturwerte zu bestimmten Zeitpunkten beobachtet bzw. gespeichert und anschließend ausgewertet werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators (5) für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer elektronischen Kontrolleinrichtung (7), mit den Schritten:

• a) Kaltstarten der Brennkraftmaschine (1),
• b) Aufsummieren der stromab des Abgaskatalysators (5) vorliegenden HC-Emissionen während eines bestimmten Zeitfensters nach dem Kaltstart und Speichern dieses Summenwerts (THC),
• c) Vergleichen dieses Summenwertes (THC) mit einem Grenzwert (GHC),
• d) Auslösen eines Fehlersignals, wenn der Vergleich unter c) das Erreichen eines be­ stimmten Abweichungswerts (DHC) ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im erstmaligen, gemeinsamen Betrieb von Brennkraftmaschine (1) und Abgaskatalysator (5) der im Schritt b) ermittelte Sum­ menwert (THC1) als Referenzwert abgespeichert wird.

3. Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators (5) für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer elektronischen Kontrolleinrichtung (7), mit den Schritten:

• a) Kaltstarten der Brennkraftmaschine (1),
• b) Erfassen des stromab des Abgaskatalysators (5) vorliegenden, aktuellen Wertes (AHC) der HC-Emissionen für die Dauer eines bestimmten Zeitfensters nach dem Kaltstart und beobachten eines Abgastemperaturwertes (TAB),
• c) Vergleichen des aktuellen Wertes (AHC) der HC-Emissionen mit einem Schwell­ wertbereich (SHC),
• d) Speichern des Abgastemperaturwertes (TAB), wenn im Schritt c) der Wert (AHC) den Schwellwertbereich (SHC) erreicht und vergleichen dieses Abgastemperatur­ wertes (TAB_SHC) mit einem Referenzwert des Abgastemperaturwertes (TAB_Ref),
• e) Auslösen eines Fehlersignales, wenn der Vergleich im Schritt d) das Erreichen eines bestimmten Temperaturabweichungswertes (DTA) ergibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Schritt b) in der Kontroll­ einrichtung (7) für den Beginn des Zeitfensters durch

• b1) Ermitteln eines Abgastemperaturwertes (TAB),
• b2) Ermitteln eines Katalysatortemperaturwerts (TKA),
• b3) Korrigieren des Abgastemperaturwerts (TAB) mit dem Katalysatortemperaturwert (TKA) zu einem Temperaturstartwert (TST) in einem Schritt,
• b4) ein Startsignal (AS) für den Anfangszeitpunkt (tA) ausgelöst wird, wenn der Temperaturstartwert (TST) einen vorgegebenen Temperaturschwellwert (TSW) erreicht hat.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in den Schritten b1) bzw. b2) die Temperatur­ werte (TAB) bzw. (TKA) mittels Temperatursensoren ermittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraft­ maschine (1)

• - der im Schritt b1) ermittelte Abgastemperaturwert (TAB) in einem Abgastemperaturmodell-Block (20) der Kontrolleinrichtung (7) und
• - der im Schritt b2) ermittelte Katalysatortemperaturwert (TKA) in einem Kataly­ satortemperaturmodell-Block (21) der Kontrolleinrichtung (7) abgeschätzt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, sofern nicht auf Anspruch 3 bezogen, wobei während des Zeitfensters Signale (U2) eines HC-Sensors (9) in einen Aus­ werteblock (23) der Kontrolleinrichtung (7) eingelesen und dort, umgerechnet auf Gramm-Werte, zu dem Summenwert (THC) addiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Schritt b) in der Kontrolleinrichtung (7) für das Ende des Zeitfensters ein Stopsignal (ES) für den Endzeitpunkt (tE) ausgelöst wird, wenn seit dem Anfangszeitpunkt (tA) eine Zeitspanne (dt) vergangen ist, welche sich aus einem voreingestellten Mittelwert (tM) und einem von Parametern der Brennkraftmaschine (1) abhängigen Korrekturwert (tK) zusammensetzt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 8 zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei als Parameter der Brennkraftmaschine (1) insbesondere vom Fahrzyklus ab­ hängige Parameter, wie der Kraftstoffmassenstrom (MKS), erfaßt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, sofern nicht auf Anspruch 3 bezogen, wobei mit zunehmenden Werten für den Kraftstoffmassenstrom (MKS) die Zeitspanne (dt) verkürzt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 9, wobei mit zunehmenden Werten für einen Kraftstoffmassenstrom (MKS) der Anfangszeitpunkt (tA) in Richtung früh ver­ schoben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 4, sofern nur auf Anspruch 3 bezogen, wobei zusätzlich im Schritt c) der Abgastemperaturwert (TAB_tA) zum Anfangszeitpunkt (tA) ge­ speichert wird und dann im Schritt d) die Temperaturdifferenz (DT) zwischen dem Abgastemperaturwert (TAB_SHC) und dem Abgastemperaturwert (TAB_tA) gebildet und diese mit einem Referenzwert des Abgastemperaturwerts (TAB_Ref) verglichen wird.