DE4331153A1 - Verfahren zur Gewinnung von fehlerspezifischen Beurteilungskriterien eines Abgaskatalysators und einer Regel-Lambdasonde - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bekanntlich werden in den Abgasleitungen von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, aber auch von anderen Abgas­ erzeugern, Katalysatoren zur zumindest weitgehenden Entfernung von giftigen Abgasbestandteilen, wie Kohlenmonoxid, Kohlenwas­ serstoffen und Stickoxiden, eingesetzt. Diese arbeiten nur dann zufriedenstellend, wenn sie nicht thermisch gealtert oder durch Ablagerung bestimmter im Abgas enthaltener Elemente, wie Blei, Phosphor oder Silizium, vergiftet sind. Während die thermische Alterung eines Katalysators sein Sauerstoffspeichervermögen reduziert, hat die beschriebene Katalysatorvergiftung praktisch keine Beeinträchtigung des Sauerstoffspeichervermögens zur Folge.

In der Regel wird in der Abgasströmung vor dem Katalysator eine Regel-Lambdasonde angeordnet, die einen Bestandteil eines elek­ trischen Regelkreises bildet, der die Zusammensetzung des dem Abgaserzeuger zuzuführenden Kraftstoff-Luft-Gemischs auf einen für die Verbrennung und damit auch die Abgaszusammensetzung optimalen Wert einstellen soll. Infolge Anordnung der Regel- Lambdasonde in der Abgasströmung kann auch sie durch Vergiftung in ihrer Arbeitsweise beeinträchtigt werden.

Verständlicherweise ist man daran interessiert, durch Vergiftung und/oder thermische Alterung bedingte Beeinträchtigungen der Arbeitsweisen von Katalysator und Regel-Lambdasonde erfassen zu können. So beschreiben beispielsweise die DE-OS 24 44 334, F01N 3/15, die DE-PS 34 43 649, G01M 15/00, und die DE-OS 38 30 515 und 41 01 616, F01N 3/20, Verfahren und Vorrichtungen zur Über­ wachung der Aktivität von katalytischen Reaktoren, die aber letztlich alle nur Beeinträchtigungen durch die thermische Alte­ rung, nicht aber durch Vergiftung, zu erkennen gestatten. Auch bietet dieser Stand der Technik nicht die Möglichkeit, Beein­ trächtigungen der Arbeitsweise nur der Regel-Lambdasonde zu er­ fassen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein gattungs­ gemäßes Verfahren zur Gewinnung von fehlerspezifischen Beurtei­ lungskriterien zu schaffen, die die Möglichkeit bieten, prak­ tisch alle bei der "Kombination" von Regel-Lambdasonde und Kata­ lysator auftretenden Fehler zu erfassen und zu unterscheiden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einem gattungsgemäßen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, eine vorteilhafte Ausbildung dieses Verfahrens ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt mit einfachen Mitteln Kriterien zur Verfügung, die es gestatten, durch Vergleich von Parametern der Ausgangsspannungen der beiden Lambdasonden und in Kenntnis der Soll-Spannungsverläufe bei der definierten Be­ triebsweise des Abgaserzeugers, also in der Regel einer Brenn­ kraftmaschine, eindeutige Rückschlüsse sowohl über die Existenz fehlerhafter Arbeitsweisen von Regelsonde und Katalysator schlechthin als auch hinsichtlich der Ursachen dieser Fehler zu ziehen. Dazu ist lediglich die Kenntnis der auf die verschiede­ nen Fehlermöglichkeiten zurückzuführenden Abweichungen der Son­ denausgangsspannung von ihren - ordnungsgemäßen Betriebsweisen zugeordneten - Sollwerten erforderlich.

In der beigefügten Zeichnung sind für fünf verschiedene Fehler­ möglichkeiten der "Kombination" aus Regel-Lambdasonde und Abgas­ katalysator die Verläufe der jeweiligen Spannung u1 über der Zeit t am Ausgang der Regel-Lambdasonde und u2 über der Zeit t der Diagnose-Lambdasonde einander gegenübergestellt. Vorausge­ setzt ist dabei während der Erfassung dieser Spannungsverläufe eine praktisch stationäre Betriebsweise des Abgaserzeugers, hier der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.

Betrachtet man zunächst die beiden obersten Spannungsverläufe, so ergeben sie sich, wenn sowohl der Katalysator als auch die Regelsonde sich in einwandfreiem Betriebszustand befinden, also weder eine thermische Alterung noch eine Vergiftung vorliegt. Wie man erkennt, ist die Amplitude der Ausgangsspannung u2 der Diagnosesonde angesichts der abgasreinigenden Wirkung des Kata­ lysators erheblich kleiner als die Spannungsamplitude der Aus­ gangsspannung u1 der in Strömungsrichtung vor dem Katalysator angeordneten Regelsonde.

In dem zweiten Diagrammpaar von oben ist der Spannungsverlauf u1 am Ausgang der Regeldiode unverändert geblieben, während die Amplitude der Ausgangsspannung u2 der Diagnosesonde einen Schwellwert überschritten hat. Dies ist ein Anzeichen für thermische Alterung des Katalysators, während sich die Regel­ sonde nach wie vor in ordnungsgemäßen Zustand befindet.

Demgegenüber zeichnet sich der dem dritten Diagrammpaar von oben in der Zeichnung zugrundeliegende Fall einer thermisch gealter­ ten Regelsonde, aber eines einwandfreien Katalysators dadurch aus, daß bei unverändertem Spannungsverlauf u1 am Ausgang der Regelsonde der Spannungsverlauf u2 am Ausgang der Diagnosesonde gleichsam eine höhere Regellage, nämlich in Richtung fetter, de­ finiert; Amplitude und Frequenz beider Ausgangsspannungen sind gegenüber dem Ausgangszustand (oberstes Diagrammpaar) unverän­ dert geblieben.

Während sich die bisher behandelten beiden Fehlerfälle auf ther­ mische Alterung beziehen, treten die weiteren drei Diagrammpaare der Zeichnung im Falle einer Vergiftung auf.

Betrachtet man zunächst das vierte Diagrammpaar von oben, so ist angenommen, daß Katalysator und Regelsonde vergiftet sind. Dies hat eine reduzierte Regelfrequenz der Regelsonde, d. h. eine re­ duzierte Frequenz ihrer Ausgangsspannung u1 und demgemäß (ent­ sprechend der dadurch verringerten "Beeinflussungsfrequenz" des Abgases) eine verringerte Regelfrequenz in der Ausgangsspannung u2 der Diagnosesonde zur Folge. Hinzu kommt eine Drift der Regellage der Spannung u2 in Richtung fett.

Dem fünften Diagrammpaar von oben in der Zeichnung liegt der­ selbe Fehlerfall zugrunde. Die Ausgangsspannung u1 der Regel­ sonde ist gegenüber dem eben behandelten Fall unverändert ge­ blieben, dementsprechend zeigt sich auch für die Ausgangsspan­ nung u2 der Diagnosesonde eine gegenüber dem ordnungsgemäßen Zustand verringerte Regelfrequenz. Gegenüber dem eben behan­ delten Diagrammpaar fehlt jedoch die Drift in Richtung fett.

Wie sich gezeigt hat, kann bei Vergiftung von Katalysator und Regelsonde auch das unterste Diagrammpaar in der Figur auftreten und signifikant sein: Die Regelfrequenz ist unverändert geblie­ ben, ebenso die Amplituden der beiden Ausgangsspannungen u1 und u2 der Lambdasonden. Dagegen ist die Regellage der Ausgangsspan­ nung u2 der Diagnosesonde in der Zeichnung nach unten, d. h. in Richtung mager, verschoben. Dies zeigt deutlich ein Vergleich der beiden rechten Diagramme des obersten und des untersten Dia­ grammpaars in der Zeichnung.

Dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren gleichsam drei Ein­ zelparameter, nämlich Spannungsamplitude, Regellagendrift und Regelfrequenz (als Maß für die Ansprechgeschwindigkeit der Regelsonde) zur Verfügung stellt, ist es möglich, gleichsam in einer die Zusammenstellung in der Zeichnung zugrundelegenden Verfahrensweise nicht nur fehlerhafte Arbeitsweisen von Regel­ sonde und Katalysator schlechthin zu erkennen, sondern auch die Zuordnung der Fehler zu Regelsonde und/oder Katalysator sowie die Art der Fehler zu diagnostizieren.

Claims (2)

1. Verfahren zur Gewinnung von fehlerspezifischen Beurteilungs­ kriterien für die Arbeitsweisen eines in einer Abgasleitung angeordneten, der Abgasreinigung dienenden Katalysators und einer vor diesem in der Abgasströmung angeordneten Regel- Lambdasonde, die Bestandteil eines elektrischen Regelkreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diagnose-Lambdasonde in der Abgasströmung hinter dem Katalysator angeordnet wird und sowohl die Amplitude als auch die Regellage als auch die Regelfrequenz der Ausgangsspannungen beider Lambdasonden während zumindest einer vorgegebenen Betriebsweise des Abgas­ erzeugers ermittelt werden, bei der fehlerhaftes Arbeiten von Katalysator und Regelsonde zu signifikanten Änderungen der Amplitude und/oder der Regellage und/oder der Regelfrequenz führen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaserzeuger mit Teillast betrieben wird.