AT525371B1

AT525371B1 - Method for diagnosing a catalytic converter with oxygen storage capability

Info

Publication number: AT525371B1
Application number: ATA50875/2021A
Authority: AT
Inventors: Mitterhuber B Eng Florian; Posch Dipl -Ing Markus; Peric Ing Patrick; Madler Dipl -Ing Georg
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-03-15
Also published as: DE102022129061A1; AT525371A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysators (6) mit Sauerstoffspeicherfähigkeit, insbesondere eines Drei-Wege-Katalysators, bei welchem von einem Verbrennungsmotor (1) eines Kraftfahrzeugs abgegebenes Abgas den Katalysator (6) durchströmt und einem ausströmseitig des Katalysators (6) angeordneten binären Lambdasensor (8) zugeführt wird und ein vom Lambdasensor (8) erzeugtes Spannungssignal erfasst und zur Ermittlung der Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit herangezogen wird, wobei zur Beurteilung eines Alterungszustands des Katalysators (6) zusätzlich zur ermittelten Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit das Spannungssignal in Bezug auf eine Signalkenngröße ausgewertet und es wird eine statistische Analyse einer Vielzahl von Werten der Signalkenngröße durchgeführt. Erfindungsgemäß wird bei der Auswertung der Signalkenngröße ein Gradient des Spannungssignals ermittelt und zur Beurteilung des Alterungszustands aus einer Häufigkeit eines Überschreitens eines vorgebbaren Gradientengrenzwerts ein erster Kennwert gebildet und/oder eine Höhe der Signalspannung ermittelt und zur Beurteilung des Alterungszustands aus einer Häufigkeit eines Unterschreitens eines vorgebbaren Spannungsgrenzwerts ein zweiter Kennwert gebildet, wobei eine Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen des Verbrennungsmotors (1) erfasst wird und zur Beurteilung des Alterungszustands ein Quotient aus dem ersten Kennwert und der Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen als dritter Kennwert gebildet wird und/oder ein Quotient aus dem zweitem Kennwert und der Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen als vierter Kennwert gebildet wird. Anwendung in Kraftfahrzeugen.The invention relates to a method for diagnosing a catalytic converter (6) with oxygen storage capacity, in particular a three-way catalytic converter, in which exhaust gas emitted by an internal combustion engine (1) of a motor vehicle flows through the catalytic converter (6) and an outlet side of the catalytic converter (6). is supplied to a binary lambda sensor (8) and a voltage signal generated by the lambda sensor (8) is recorded and used to determine the size of the oxygen storage capacity, with the voltage signal in relation to a signal parameter being used to assess the aging state of the catalytic converter (6) in addition to the determined size of the oxygen storage capacity evaluated and a statistical analysis of a large number of values of the signal parameter is carried out. According to the invention, a gradient of the voltage signal is determined during the evaluation of the signal parameter and a first characteristic value is formed and/or a level of the signal voltage is determined to assess the aging state from a frequency of exceeding a specifiable gradient limit value and to assess the aging state from a frequency of falling below a specifiable voltage limit value a second parameter is formed, with a frequency of overrun fuel cutoff events of the internal combustion engine (1) being recorded and a quotient of the first parameter and the frequency of overrun fuel cutoff events being formed as a third parameter and/or a quotient of the second parameter and the frequency to assess the aging condition fuel cutoff events is formed as the fourth characteristic value. Application in motor vehicles.

Description

VERFAHREN ZUR DIAGNOSE EINES KATALYSATORS MIT SAUERSTOFFSPEICHERFÄHIGKEIT PROCEDURE FOR DIAGNOSIS OF A CATALYST WITH OXYGEN STORAGE CAPABILITIES

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysators mit Sauerstoffspeicherfähigkeit, insbesondere eines Drei-Wege-Katalysators, mittels eines binären Lambdasensors. The invention relates to a method for diagnosing a catalytic converter with oxygen storage capacity, in particular a three-way catalytic converter, using a binary lambda sensor.

[0002] Speziell bei Drei-Wege-Katalysatoren ist die katalytische Wirksamkeit zur gleichzeitigen Verminderung von im Abgas enthaltenen reduzierend wirkenden Schadstoffen wie Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) sowie von oxidierend wirkenden Schadstoffen wie Stickoxid (NOx) sehr stark an die Größe der im Katalysator zum Beispiel mittels einer Ceroxidbeschichtung implementierten Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC = Oxygen Storage Capacity) geknüpft. Sinkt die Sauerstoffspeicherfähigkeit alterungsbedingt ab, so vermindert sich die katalytische Wirksamkeit des Katalysators, da geringe Schwankungen eines auf einen Wert von etwa 1,0 eingeregelten Verbrennungsluftverhältnisses (X) nicht mehr ausgeglichen werden können. Zur Diagnose solcher, lediglich um einen engen Bereich um X = 1,0 voll wirksamen Katalysatoren, ist es daher weit verbreitet, die Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu ermitteln und so auf den Katalysator-Alterungszustand zu schließen. Häufig erfolgt dies mittels eines hinter dem Katalysator verbauten binären Lambdasensors. Ein solcher auch als binäre Lambdasonde oder Sprungsonde bezeichneter Lambdasensor kann ein vom Verbrennungsluftverhältnis oder allgemein von der Luftverhältniszahl abhängiges elektrisches Spannungssignal erzeugen. Dabei weist die Spannungskennlinie, d.h. der Verlauf der elektrischen Signalspannung des binären Lambdasensors in einem engen Bereich um einen \-Wert von 1,0 einen sehr steilen Verlauf auf. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass darauf aufbauende Verfahren der Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit nicht immer ein zuverlässiges Ergebnis in Bezug auf den Katalysatoralterungszustand liefern. Katalysatoren mit noch ausreichend hoher katalytischen Wirksamkeit werden mitunter fälschlich als unzulässig stark gealtert diagnostiziert. Especially with three-way catalytic converters, the catalytic effectiveness for the simultaneous reduction of pollutants with a reducing effect such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) and pollutants with an oxidizing effect such as nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is very strongly dependent on the size of the oxygen storage capacity (OSC = Oxygen Storage Capacity) implemented in the catalyst, for example by means of a cerium oxide coating. If the oxygen storage capacity decreases as a result of aging, the catalytic effectiveness of the catalytic converter decreases, since small fluctuations in a combustion air ratio (X) that has been adjusted to a value of around 1.0 can no longer be compensated for. In order to diagnose such catalytic converters, which are only fully effective in a narrow range around X=1.0, it is therefore widespread to determine the extent of the oxygen storage capacity and thus to deduce the aging state of the catalytic converter. This is often done using a binary lambda sensor installed behind the catalytic converter. Such a lambda sensor, also referred to as a binary lambda probe or jump probe, can generate an electrical voltage signal that is dependent on the combustion air ratio or generally on the air ratio number. The voltage characteristic, i.e. the course of the electrical signal voltage of the binary lambda sensor, shows a very steep course in a narrow range around a \ value of 1.0. However, it has been found that methods based on this for determining the oxygen storage capacity do not always provide a reliable result with regard to the aging state of the catalytic converter. Catalytic converters with a sufficiently high catalytic effectiveness are sometimes incorrectly diagnosed as having aged to an impermissible extent.

[0003] Weitere Verfahren zur Diagnose eines Katalysators mit Sauerstoffspeicherfähigkeit sind beispielsweise aus der DE 102015107277 A1 und der US 2016177817 A1 bekannt. [0003] Further methods for diagnosing a catalytic converter with oxygen storage capacity are known, for example, from DE 102015107277 A1 and US 2016177817 A1.

[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, welches es ermöglicht, einen Katalysator mit Sauerstoffspeicherfähigkeit besonders zuverlässig zu diagnostizieren. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. It is therefore the object of the invention to specify a method which makes it possible to diagnose a catalytic converter with oxygen storage capacity in a particularly reliable manner. This object is achieved with a method having the features of claim 1. Advantageous refinements of the method according to the invention are specified in the dependent claims.

[0005] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchströmt von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs abgegebenes Abgas den Katalysator und wird einem ausströmseitig des Katalysators angeordneten binären Lambdasensor zugeführt. Ein vom Lambdasensor erzeugtes Spannungssignal wird erfasst und zur Ermittlung der Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit des KataIysators herangezogen. Erfindungsgemäß wird nun zur Beurteilung eines Alterungszustands des Katalysators zusätzlich zur ermittelten Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit das Spannungssignal in Bezug auf eine Signalkenngröße ausgewertet und eine statistische Analyse einer Vielzahl von Werten der Signalkenngröße durchgeführt. Dadurch, dass neben der ermittelten Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit durch Auswertung einer speziellen Signalkenngröße ein zusätzliches Kriterium zur Beurteilung des Katalysatoralterungszustands bereitgestellt wird, kann die Zuverlässigkeit der Diagnose gesteigert werden. Insbesondere ist es im Sinne einer verbesserten Diagnosezuverlässigkeit von Vorteil, dass dabei eine Vielzahl von Werten der Signalkenngröße einer statistischen Analyse zugeführt wird und damit eine bei Auswertung von Einzelwerten naturgemäß vorhandene Unsicherheit deutlich vermindert werden kann. In the method according to the invention, exhaust gas emitted by an internal combustion engine of a motor vehicle flows through the catalytic converter and is fed to a binary lambda sensor arranged on the outflow side of the catalytic converter. A voltage signal generated by the lambda sensor is recorded and used to determine the size of the oxygen storage capacity of the catalytic converter. According to the invention, to assess the aging state of the catalytic converter, the voltage signal is now evaluated in relation to a signal parameter in addition to the determined quantity of the oxygen storage capacity, and a statistical analysis of a large number of values of the signal parameter is carried out. The reliability of the diagnosis can be increased by providing an additional criterion for assessing the state of aging of the catalytic converter in addition to the determined quantity of the oxygen storage capacity by evaluating a special signal parameter. In terms of improved diagnostic reliability, it is particularly advantageous that a large number of values of the signal parameter are supplied to a statistical analysis and thus an uncertainty that naturally occurs when evaluating individual values can be significantly reduced.

[0006] Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der Auswertung der Signalkenngröße ein Gradient des Spannungssignals ermittelt und zur Beurteilung des Alterungszustands aus einer Häufigkeit eines Überschreitens eines vorgebbaren Gradientengrenzwerts wird ein erster Kennwert gebildet. Wie die Erfinder in detaillierten Untersuchungen feststellen konnten, kann speziell In the method according to the invention, a gradient of the voltage signal is determined during the evaluation of the signal characteristic and a first characteristic value is formed to assess the aging state from a frequency with which a specifiable gradient limit value is exceeded. As the inventors were able to determine in detailed investigations, specifically

bei einem geregelten Lambda-1-Betrieb des Verbrennungsmotors bei einem hinter einem stärker gealterten Katalysator angeordneten binären Lambdasensor ein dynamischeres Signalverhalten beobachtet werden als bei weniger gealterten Katalysatoren. Bei letzteren ist das Lambdasensorsignal stärker gedämpft. Die Bildung einer zeitlichen Ableitung, d.h. einer Gradientenbildung des Lambdasensorsignals ermöglicht eine besonders deutliche Herausarbeitung der Unterschiede. Durch Festlegung eines vorzugsweise empirisch ermittelten Grenzwerts für den Signalspannungsgradienten des Lambdasensorsignals und Auswerten der Häufigkeit des Auftretens von Überschreitungen dieses Gradientengrenzwerts kann somit der Alterungszustand des Katalysators verbessert beurteilt werden. Obschon sowohl positive als auch negative Gradienten berücksichtigt werden können, ist es bevorzugt, dass ein positiver Gradientengrenzwert zur Beurteilung des Alterungszustands herangezogen wird. Dabei hat sich ein bevorzugter Gradientengrenzwert von ca. 7 V/s als vorteilhaft ergeben. Vorteilhaft kann dieser Grenzwert auch größer oder kleiner dem oben angegeben Wert sein. in a controlled lambda 1 operation of the internal combustion engine with a binary lambda sensor arranged behind a more aged catalytic converter, a more dynamic signal behavior is observed than with less aged catalytic converters. With the latter, the lambda sensor signal is more heavily damped. The formation of a time derivative, i.e. a gradient formation of the lambda sensor signal enables the differences to be worked out particularly clearly. By defining a preferably empirically determined limit value for the signal voltage gradient of the lambda sensor signal and evaluating the frequency with which this gradient limit value is exceeded, the aging condition of the catalytic converter can be better assessed. Although both positive and negative gradients can be taken into account, it is preferred that a positive gradient limit is used to assess the state of health. A preferred gradient limit value of approx. 7 V/s has turned out to be advantageous. Advantageously, this limit value can also be larger or smaller than the value given above.

[0007] Darüber hinaus wird bei der Auswertung der Signalkenngröße eine Höhe der Signalspannung ermittelt und zur Beurteilung des Alterungszustands aus einer Häufigkeit eines Unterschreitens eines vorgebbaren Spannungsgrenzwerts ein zweiter Kennwert gebildet. Ein Unterschreiten des Spannungsgrenzwerts bedeutet bei einem binären Lambdasensor ein Überschreiten eines zugeordneten \-Werts des Abgases. Dies kann auch als so genannter Magerdurchbruch, d.h. als ein Durchbrechen eines zu überstöchiometrischen Werten verschobenen Verbrennungsluftverhältnisses durch den Katalysator interpretiert werden. Wie durch intensive Untersuchungen festgestellt werden konnte, treten speziell bei einem geregelten Lambda-1-Betrieb des Verbrennungsmotors bei stärker gealterten Katalysatoren Magerdurchbrüche häufiger auf als bei weniger gealterten Katalysatoren. Die zusätzliche Berücksichtigung eines aus der Häufigkeit dieser Magerdurchbrüche gebildeten Kennwerts zur Beurteilung des Katalysator-Alterungszustands ermöglicht daher eine zuverlässigere Katalysatordiagnose. Bei den derzeit gebräuchlichen binären Lambdasensoren hat sich ein Spannungsgrenzwert von etwa 0,45 V als vorteilhaft erwiesen. [0007] In addition, when evaluating the signal parameter, a level of the signal voltage is determined and a second parameter is formed from a frequency of falling below a specifiable voltage limit value in order to assess the aging state. In the case of a binary lambda sensor, falling below the voltage limit means that an associated \ value of the exhaust gas is exceeded. This can also be interpreted as what is known as lean breakthrough, i.e. as the catalyst breaking through a combustion air ratio that has shifted to over-stoichiometric values. As has been able to be established through intensive investigations, lean breakdowns occur more frequently with more aged catalytic converters than with less aged catalytic converters, especially in the case of controlled lambda 1 operation of the internal combustion engine. The additional consideration of a characteristic value formed from the frequency of these lean breakthroughs for assessing the state of aging of the catalytic converter therefore enables a more reliable catalytic converter diagnosis. In the case of the binary lambda sensors currently in use, a voltage limit value of approximately 0.45 V has proven to be advantageous.

[0008] Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen des Verbrennungsmotors erfasst und zur Beurteilung des Alterungszustands ein Quotient aus dem ersten Kennwert und der Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen als dritter Kennwert gebildet. Damit wird die Häufigkeit des Uberschreitens des Gradientengrenzwerts auf die Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen bezogen, wobei jeweils gleiche Zeiträume berücksichtigt werden und damit eine gemeinsame Zeitbasis für die Ermittlung der Häufigkeiten geschaffen wird. Der auf diese Weise gebildete dritte Kennwert wird vorzugsweise nur dann als gültig gewertet, wenn eine vorgebbare Zahl von beispielsweise mindestens 20 oder mindestens 30 oder mindestens 50 Schubabschaltungsereignissen registriert wurde. Unter einem Schubabschaltungsereignis ist dabei zu verstehen, dass bei laufendem Fahrbetrieb eine Kraftstoffzufuhr zu den Brennräumen des Verbrennungsmotors abgeschaltet oder zumindest stark reduziert wurde, der Verbrennungsmotor somit von einem Zugbetrieb in einen Schub- bzw. Schleppbetrieb übergeht. In the method according to the invention, a frequency of overrun fuel cutoff events of the internal combustion engine is detected and a quotient is formed from the first characteristic value and the frequency of overrun fuel cutoff events as a third characteristic value in order to assess the aging condition. The frequency with which the gradient limit value is exceeded is thus related to the frequency of overrun fuel cutoff events, with the same periods of time being taken into account in each case and thus a common time basis being created for determining the frequencies. The third parameter formed in this way is preferably only evaluated as valid if a predefinable number of, for example, at least 20 or at least 30 or at least 50 fuel cutoff events was registered. An overrun cutoff event is to be understood here as meaning that the fuel supply to the combustion chambers of the internal combustion engine has been switched off or at least greatly reduced during ongoing driving operation, and the internal combustion engine thus changes from traction operation to overrun or towing operation.

[0009] Es wird eine Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen des Verbrennungsmotors erfasst und zur Beurteilung des Alterungszustands ein Quotient aus dem zweitem Kennwert und der Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen als vierter Kennwert gebildet. Damit wird die Häufigkeit des Unterschreitens des Spannungsgrenzwerts auf die Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen bezogen, wobei jeweils gleiche Zeiträume berücksichtigt werden und damit eine gemeinsame Zeitbasis für die Ermittlung der Häufigkeiten geschaffen wird. Der auf diese Weise gebildete vierte Kennwert wird vorzugsweise nur dann als gültig gewertet, wenn eine vorgebbare Zahl von beispielsweise mindestens 20 oder mindestens 30 oder mindestens 50 Schubabschaltungsereignissen registriert wurde. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die genannte vorgebbare Zahl von registrierten Schubabschaltungsereignissen der Zahl von Schubabschaltungen bei der Ermittlung des dritten Kennwerts entspricht. A frequency of overrun fuel cutoff events of the internal combustion engine is recorded and a quotient is formed from the second characteristic value and the frequency of overrun fuel cutoff events as a fourth characteristic value in order to assess the aging condition. In this way, the frequency of falling below the voltage limit is related to the frequency of overrun fuel cutoff events, with the same periods of time being taken into account in each case, thus creating a common time basis for determining the frequencies. The fourth characteristic value formed in this way is preferably only evaluated as valid if a predefinable number of, for example, at least 20 or at least 30 or at least 50 fuel cutoff events was registered. Provision is preferably made here for the specified number of registered fuel cutoff events to correspond to the number of fuel cutoffs when the third characteristic value was determined.

[0010] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Katalysator als unzulässig gealtert diagnostiziert, wenn der dritte Kennwert einen vorgebbaren ersten Quotientengrenzwert überschreitet, und der vierte Kennwert einen vorgebbaren zweiten Quotientengrenzwert überschreitet, und die ermittelte Sauerstoffspeicherfähigkeit einen vorgebbaren OSC-Grenzwert unter-In a further refinement of the method, the catalytic converter is diagnosed as impermissibly aged if the third characteristic value exceeds a predeterminable first quotient limit value and the fourth characteristic value exceeds a predeterminable second quotient limit value, and the determined oxygen storage capacity falls below a predeterminable OSC limit value.

schreitet. Die UND-Verknüpfung der genannten drei Kriterien ermöglicht es besonders zuverlässig zu erkennen, ob der Katalysator unzulässig gealtert ist und somit nicht mehr in der Lage ist, im Abgas enthaltene Schadstoffe unter einem insbesondere gesetzlich vorgeschriebenen Niveau zu halten. strides. The AND operation of the three criteria mentioned makes it possible to identify particularly reliably whether the catalytic converter has aged impermissibly and is therefore no longer able to keep the pollutants contained in the exhaust gas below a level prescribed by law in particular.

[0011] In einer weiteren, vorzugsweise alternativen Ausgestaltung des Verfahrens, wird zur Beurteilung des Alterungszustands ein Produkt aus drittem und viertem Kennwert gebildet und dieses Produkt mit der gegebenenfalls normierten Größe der ermittelten Sauerstoffspeicherfähigkeit verknüpft. Durch die Verknüpfung der ermittelten OSC des Katalysators mit dem Produkt aus drittem und viertem Kennwert werden die sich einzeln ergebenden Unsicherheiten bei der Beurteilung des Katalysator-Alterungszustands stark verringert und es ist eine Katalysatordiagnose mit weiter verbesserter Zuverlässigkeit ermöglicht. Um dabei den Einfluss der absoluten Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu eliminieren, ist es vorteilhaft, diese zu normieren. Die Normierung erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass die ermittelte Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines grenzwertig gealterten, gleichartigen Katalysators bezogen wird. Unter einem solchen, auch als Grenzkatalysator bezeichneten Katalysator wird ein baugleicher Katalysator verstanden, der eine katalytische Wirksamkeit besitzt, die eine Einhaltung von insbesondere gesetzlich vorgeschriebenen OBD-Emissionsgrenzwerten gerade noch ermöglicht. Mit anderen Worten markiert der Grenzkatalysator die Grenze zwischen einem noch als funktionstüchtig zu beurteilenden Katalysator und einem unzulässig gealterten Katalysator. Dabei ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass die Verknüpfung des Produkts aus drittem und viertem Kennwert mit der gegebenenfalls normierten Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit durch eine Quotientenbildung erfolgt, d.h. das Produkt wird durch die gegebenenfalls normierte Größe der ermittelten Sauerstoffspeicherfähigkeit dividiert. In a further, preferably alternative embodiment of the method, a product of the third and fourth characteristic value is formed to assess the state of aging and this product is linked to the optionally normalized variable of the determined oxygen storage capacity. By linking the determined OSC of the catalytic converter with the product of the third and fourth characteristic value, the individually resulting uncertainties in the assessment of the aging state of the catalytic converter are greatly reduced and catalytic converter diagnosis with further improved reliability is made possible. In order to eliminate the influence of the absolute value of the oxygen storage capacity, it is advantageous to standardize it. The normalization is preferably carried out in such a way that the determined variable of the oxygen storage capacity is related to the oxygen storage capacity of a borderline aged, similar catalytic converter. A catalytic converter of this type, also referred to as a limit catalytic converter, is understood to mean a catalytic converter of the same construction that has a catalytic effectiveness that just barely allows compliance with, in particular, legally prescribed OBD emission limit values. In other words, the borderline catalytic converter marks the boundary between a catalytic converter that can still be assessed as functional and a catalytic converter that has aged impermissibly. In a further advantageous embodiment of the method, it is provided that the product of the third and fourth characteristic value is linked to the possibly normalized value of the oxygen storage capacity by forming a quotient, i.e. the product is divided by the possibly normalized value of the determined oxygen storage capacity.

[0012] In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses bei einem laufenden Kraftfahrzeugfahrbetrieb mit einem überwiegend mit einem Lambdawert des Verbrennungsluftverhältnisses von annähernd 1,0 betriebenem Verbrennungsmotor durchgeführt. Somit kann während eines praktischen Fahrbetriebs des entsprechenden Fahrzeugs in Kundenhand festgestellt werden, ob der eingesetzte Katalysator unzulässig gealtert ist oder nicht. Im letzteren Fall wird vorzugsweise eine entsprechende Warn- oder Fehlermeldung ausgegeben. In a further embodiment of the method according to the invention, this is carried out while the motor vehicle is being driven with an internal combustion engine operated predominantly with a lambda value of the combustion air ratio of approximately 1.0. It can thus be determined during practical driving operation of the corresponding vehicle in the hands of the customer whether the catalytic converter used has aged impermissibly or not. In the latter case, a corresponding warning or error message is preferably output.

[0013] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnung und zugehörigen Beispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen The invention is explained in more detail with reference to drawings and associated examples. Show in the drawings

[0014] Fig. 1 eine schematische Skizze eines Verbrennungsmotorsystems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt, und Figure 1 is a schematic sketch of an internal combustion engine system employing the method of the invention, and

[0015] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kennlinie eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommenden binären Lambdasensors. [0015] FIG. 2 shows a schematic representation of a characteristic curve of a binary lambda sensor used in the method according to the invention.

[0016] Fig. 1 zeigt lediglich schematisch und stark vereinfacht ein Verbrennungsmotorsystem, an dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt. Das Verbrennungsmotorsystem weist einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor 1 auf, zu dessen nicht gesondert dargestellten Brennräumen die zur Verbrennung eines Kraftstoffs erforderliche Verbrennungsluft über eine Luftzufuhrleitung 2 und ein Saugrohr 3 zugeführt wird. Bei dem Verbrennungsmotor 1 handelt es sich vorliegend um einen Ottomotor nach Hubkolbenbauart. Als Kraftstoff kann ein Mineralölkraftstoff oder ein flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff zum Einsatz kommen. Bei der Kraftstoffverbrennung entstehendes Abgas wird über einen Abgaskrümmer 4 und eine daran angeschlossene Abgasleitung 5 abgeführt. Dabei durchströmt das Abgas einen in der Abgasleitung 5 angeordneten Katalysator 6. Der Katalysator 6 ist vorliegend als Drei-Wege-Katalysator mit Wabenkörperstruktur ausgeführt, wobei die Kanäle des Wabenkörpers mit einer Beschichtung mit Sauerstoffspeicherfähigkeit versehen sind. Die Beschichtung enthält außerdem als katalytisch aktive Komponenten vorzugsweise Edelmetalle der Platingruppe wie Platin, Palladium und Rhodium. Mittels eines eingangsseitig des Katalysators 6 angeordneten ersten Lambdasensors 7 und eines ausgangsseitig des Katalysators 6 angeordneten zweiten Lambdasensors 8 werden die Luftverhältniszahlen \A des Abgases vor und hinter dem Katalysator ermittelt. Hierzu werden die Fig. 1 shows only schematically and greatly simplified an internal combustion engine system to which the method according to the invention is applied. The internal combustion engine system has a motor vehicle internal combustion engine 1 to whose combustion chambers (not shown separately) the combustion air required for combustion of a fuel is supplied via an air supply line 2 and an intake manifold 3 . In the present case, the internal combustion engine 1 is an Otto engine of the reciprocating piston design. A mineral oil fuel or a liquid or gaseous hydrocarbon can be used as the fuel. Exhaust gas produced during fuel combustion is discharged via an exhaust manifold 4 and an exhaust pipe 5 connected to it. The exhaust gas flows through a catalytic converter 6 arranged in the exhaust pipe 5. The catalytic converter 6 is designed here as a three-way catalytic converter with a honeycomb structure, the channels of the honeycomb being provided with a coating with oxygen storage capacity. The coating also preferably contains noble metals from the platinum group, such as platinum, palladium and rhodium, as catalytically active components. Using a first lambda sensor 7 arranged on the inlet side of the catalytic converter 6 and a second lambda sensor 8 arranged on the outlet side of the catalytic converter 6, the air ratio figures \A of the exhaust gas upstream and downstream of the catalytic converter are determined. For this purpose, the

als elektrische Spannung vorliegenden Ausgangssignale der Lambdasensoren 7, 8 an ein elektronisches Steuergerät 10 geleitet und von diesem entsprechend verarbeitet. Vorliegend ist der erste Lambdasensor 7 als ein dem Fachmann unter dem Begriff Breitband-Lambdasonde bekannter Lambdasensor ausgebildet, welcher um einen relativ großen Bereich um X = 1,0 ein Spannungssignal mit moderater Steigung bereitstellt. Der zweite Lambdasensor 8 ist vorliegend als sogenannte (binäre) Sprungsonde ausgebildet, welche ein Spannungssignal bereitstellt, das bei einem Lambdawert von }. = 1,0 einen sehr steilen Verlauf aufweist, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Im Steuergerät 10 werden die Signale der Lambdasensoren 7, 8 ausgewertet und ein Luft-Kraft-Stoffverhältnis bzw. Verbrennungsluftverhältnis Av des Verbrennungsmotors 1 darauf basierend geregelt zumindest überwiegend auf einen Wert von annähernd )\v = 1,0 eingestellt. Hierzu ist das Steuergerät 10 über Signalleitungen 9 einerseits mit den Lambdasensoren 7, 8 und andererseits mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden. Verfahren zum geregelten X = 1 -Betrieb eines Verbrennungsmotors sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird. output signals of the lambda sensors 7, 8, which are present as electrical voltage, are sent to an electronic control unit 10 and processed accordingly by the latter. In the present case, first lambda sensor 7 is designed as a lambda sensor known to those skilled in the art as a broadband lambda probe, which provides a voltage signal with a moderate gradient over a relatively large range around X=1.0. The second lambda sensor 8 is in the present case designed as a so-called (binary) jump probe, which provides a voltage signal which, at a lambda value of }. = 1.0 has a very steep curve, which will be discussed in more detail below. The signals from lambda sensors 7, 8 are evaluated in control unit 10 and an air-fuel ratio or combustion air ratio Av of combustion engine 1 is adjusted based thereon, at least predominantly to a value of approximately )\v=1.0. For this purpose, the control unit 10 is connected via signal lines 9 to the lambda sensors 7, 8 on the one hand and to the internal combustion engine 1 on the other hand. Methods for controlled X=1 operation of an internal combustion engine are well known to those skilled in the art, which is why they are not discussed further here.

[0017] Es versteht sich, dass das Verbrennungsmotorsystem weitere Sensoren zur Erfassung von Betriebsdaten des Verbrennungsmotorsystems aufweist, was hier nicht gesondert dargestellt ist. Beispielsweise sind Sensoren zur Erfassung des angesaugten Luftdurchsatzes, der in die Brennräume eingebrachten Kraftstoffmenge, der Motordrehzahl, der Abgastemperatur usw. vorgesehen. Mittels ebenfalls nicht dargestellter Aktoren können die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 1 bedarfsgerecht eingestellt werden. It is understood that the internal combustion engine system has additional sensors for acquiring operating data of the internal combustion engine system, which is not shown separately here. For example, sensors for detecting the intake air throughput, the amount of fuel introduced into the combustion chambers, the engine speed, the exhaust gas temperature, etc. are provided. The operating parameters of the internal combustion engine 1 can be adjusted as required by means of actuators, which are also not shown.

[0018] Die katalytische Wirksamkeit des Katalysators 6 nimmt im Laufe seiner Betriebszeit typischerweise infolge von Alterungseffekten ab. Bei zu starker Alterung kann eine Reinigung des Abgases von Schadstoffen nicht mehr im erforderlichen Umfang erfolgen. Es ist daher vorgesehen, beim laufenden Fahrbetrieb des entsprechenden Kraftfahrzeugs die katalytische Aktivität des Katalysators 6 mittels einer so genannten Onboard-Diagnose zu überwachen. Nachfolgend werden erfindungsgemäße Vorgehensweisen näher erläutert. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug mit dem installierten Verbrennungsmotorsystem sich in einem realen Fahrbetrieb befindet und der Katalysator 6 auf Betriebstemperatur ist. Der Verbrennungsmotor 1 wird dabei überwiegend in einem geregelten }X = 1-Betrieb betrieben. Typischerweise wird dabei ein schwach fettes Verbrennungsluftverhältnis im Bereich von Av = 0,993 bis Av = 0,997 eingestellt. The catalytic effectiveness of the catalytic converter 6 typically decreases over the course of its service life as a result of aging effects. If the aging is too great, the exhaust gas can no longer be cleaned of pollutants to the required extent. Provision is therefore made to monitor the catalytic activity of the catalytic converter 6 by means of what is known as on-board diagnosis while the corresponding motor vehicle is being driven. Procedures according to the invention are explained in more detail below. It is assumed here that the vehicle with the installed internal combustion engine system is in real driving operation and the catalytic converter 6 is at operating temperature. The internal combustion engine 1 is mainly operated in a regulated ΔX=1 mode. A slightly rich combustion air ratio in the range from Av=0.993 to Av=0.997 is typically set.

[0019] Zur Beurteilung des Alterungszustands des Katalysators 6 wird insbesondere das Signal des stromabwärtigen zweiten Lambdasensors 8 herangezogen. In Fig. 2 ist ein typischer Verlauf des Lambdasensorsignals schematisch dargestellt. Dabei ist die vom zweiten Lambdasensor 8 abgegebene Signalspannung U in Abhängigkeit vom Lambdawert X des Abgases aufgetragen. Wie ersichtlich, weist diese eine Sprungcharakteristik mit einem steilen Verlauf in einem engen Bereich um X = 1,0 auf. To assess the aging condition of the catalytic converter 6, the signal of the second downstream lambda sensor 8 is used in particular. A typical course of the lambda sensor signal is shown schematically in FIG. The signal voltage U emitted by the second lambda sensor 8 is plotted as a function of the lambda value X of the exhaust gas. As can be seen, this has a jump characteristic with a steep progression in a narrow range around X=1.0.

[0020] Geringe Abweichungen vom Lambdawert 1,0 bewirken daher relativ große Änderungen der Signalspannung. Small deviations from the lambda value of 1.0 therefore cause relatively large changes in the signal voltage.

[0021] Die katalytische Aktivität des Katalysators 6 korreliert erfahrungsgemäß mit der Größe seiner Sauerstoffspeicherfähigkeit. Je geringer die Sauerstoffspeicherfähigkeit ist, desto geringer ist im Allgemeinen die katalytische Aktivität. Zur Beurteilung des Katalysator-Alterungszustands ist es daher üblich und auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 6 zu ermitteln. Dazu wird bei Vorliegen bestimmter Bedingungen, wie beispielsweise eine ausreichend hohe Katalysatortemperatur, Vorliegen vorgebbarer Bereiche für den Abgasmassenstrom und die Fahrzeuggeschwindigkeit usw., ein schwach fettes Verbrennungsluftverhältnis \v von etwa 0,92 eingestellt. Im schwach fetten Abgas enthaltene reduzierend wirkende Bestandteile reagieren mit im Sauerstoffspeicher des Katalysators 6 reversibel gespeicherten Sauerstoff. Damit wird der Sauerstoffspeicher des Katalysators 6 entleert. Experience has shown that the catalytic activity of the catalyst 6 correlates with the size of its oxygen storage capacity. In general, the lower the oxygen storage capacity, the lower the catalytic activity. In order to assess the state of aging of the catalytic converter, it is therefore customary and also provided within the scope of the invention to determine the oxygen storage capacity of the catalytic converter 6 . For this purpose, a slightly rich combustion air ratio \v of about 0.92 is set when certain conditions are present, such as a sufficiently high catalytic converter temperature, predeterminable ranges for the exhaust gas mass flow and the vehicle speed, etc. Components with a reducing effect contained in the slightly rich exhaust gas react with the oxygen stored reversibly in the oxygen accumulator of the catalytic converter 6 . Thus, the oxygen storage of the catalyst 6 is emptied.

[0022] Hat sich für den zweiten Lambdasensor 8 ein stabiler Wert der Signalspannung eingestellt der dem Verbrennungsluftverhältnis entspricht, so wird das Verbrennungsluftverhältnis sprunghaft auf einen schwach mageren Wert von etwa 1,08 eingestellt. Mit dem im schwach mageren Abgas enthaltenen überschüssigen Sauerstoff wird nun der Sauerstoffspeicher des Katalysators If a stable value of the signal voltage has been set for the second lambda sensor 8 which corresponds to the air/fuel ratio, the air/fuel ratio is suddenly set to a slightly lean value of approximately 1.08. The excess oxygen contained in the slightly lean exhaust gas now becomes the oxygen storage of the catalytic converter

6 wieder aufgefüllt. Da dieser Vorgang jedoch je nach Größe des Sauerstoffspeichers eine mehr oder weniger lange Zeit benötigt, wird für den zweiten Lambdasensor 8 erst nach einer gewissen Verzögerung eine entsprechend niedrige Signalspannung gemessen. Aus der Größe der Zeitverzögerung kann vom Steuergerät 10 mittels des bekannten Sauerstoffgehalts des Abgas und des ebenfalls bekannten Abgasmassenstroms die im Katalysator 6 eingelagerte Sauerstoffmenge und damit die Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit ermittelt werden. Unterschreitet die ermittelte Sauerstoffspeicherfähigkeit einen vorgegebenen Grenzwert, so ist dies ein Indiz für einen unzulässig gealterten Katalysator 6. Um einen von der Katalysatorgröße unabhängigen Kennwert für die Sauerstoffspeicherfähigkeit zu erhalten, kann es vorgesehen sein, diese auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines grenzwertig gealterten Katalysators gleicher Bauart zu beziehen und somit eine normierte Sauerstoffspeicherfähigkeit zu erhalten. Als grenzwertig gealterter Katalysator kann dabei ein Katalysator angesehen werden, der eine Grenze zwischen unzulässiger Alterung und mindestens zu fordernder katalytischer Aktivität markiert. Eine normierte Sauerstoffspeicherfähigkeit von mehr als 1,0 kennzeichnet somit einen noch als ausreichend funktionsfähig anzusehenden Katalysator 6, wohingegen eine normierte Sauerstoffspeicherfähigkeit von weniger als 1,0 einen unzulässig gealterten und nicht mehr ausreichend funktionsfähigen Katalysator 6 kennzeichnet. 6 refilled. However, since this process takes a longer or shorter time depending on the size of the oxygen accumulator, a correspondingly low signal voltage is measured for the second lambda sensor 8 only after a certain delay. From the size of the time delay, the amount of oxygen stored in the catalytic converter 6 and thus the size of the oxygen storage capacity can be determined by the control unit 10 using the known oxygen content of the exhaust gas and the likewise known exhaust gas mass flow. If the determined oxygen storage capacity falls below a predetermined limit value, this is an indication of an impermissibly aged catalytic converter 6. In order to obtain a characteristic value for the oxygen storage capacity that is independent of the catalytic converter size, it can be provided that this is related to the oxygen storage capacity of a catalytic converter of the same type that has aged to the limit and thus to obtain a normalized oxygen storage capacity. A catalytic converter that marks a boundary between impermissible aging and a catalytic activity that is at least required can be regarded as a borderline aged catalytic converter. A standardized oxygen storage capacity of more than 1.0 thus characterizes a catalytic converter 6 which can still be regarded as sufficiently functional, whereas a standardized oxygen storage capacity of less than 1.0 characterizes a catalytic converter 6 which has aged impermissibly and is no longer sufficiently functional.

[0023] Wie von den Erfindern festgestellt werden konnte, ist die ermittelte Größe der gegebenenfalls normierten Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 6 allein jedoch nicht ausreichend, um seinen Alterungszustand mit der gewünschten Zuverlässigkeit beurteilen zu können. Es besteht vielmehr die Möglichkeit, dass ein auf dieser Basis als unzulässig gealtert beurteilter KataIysator 6 noch eine ausreichende katalytische Wirksamkeit aufweist. Erfindungsgemäß werden daher noch weitere Kriterien zur Beurteilung des Katalysator-Alterungszustands herangezogen. Diese beruhen auf einer insbesondere statistischen Auswertung von Werten von Signalkenngrößen für das Spannungssignal des zweiten Lambdasensors 8, was nachfolgend erläutert wird. As the inventors were able to determine, the determined size of the possibly normalized oxygen storage capacity of the catalytic converter 6 alone is not sufficient, however, to be able to assess its aging condition with the desired reliability. Rather, there is the possibility that a catalytic converter 6 judged to be impermissibly aged on this basis still has sufficient catalytic effectiveness. According to the invention, further criteria are therefore used to assess the state of aging of the catalyst. These are based on a particularly statistical evaluation of values of signal parameters for the voltage signal of second lambda sensor 8, which is explained below.

[0024] Zunächst ist vorgesehen, das vom zweiten Lambdasensor 8 bei laufendem Fahrbetrieb und warmgelaufenen Katalysator 6 abgegebene Spannungssignal fortlaufend zu differenzieren und somit seinen zeitlichen Spannungsgradienten dU/dt zu ermitteln. First, it is provided to continuously differentiate the voltage signal emitted by the second lambda sensor 8 while driving and the catalytic converter 6 has warmed up, and thus to determine its voltage gradient over time dU/dt.

[0025] Wie aus den obigen Erläuterungen hervorgeht, bewirkt die im Katalysator 6 implementierte Sauerstoffspeicherfähigkeit eine Abpufferung von geringen bzw. kurzzeitigen Schwankungen des Verbrennungsluftverhältnisses Av, so dass die Luftverhältniszahlen \A des Abgases im und nach dem Katalysator 6 bei etwa 1,0 gehalten werden können und der Katalysator 6 damit zumindest überwiegend im Lambdabereich seiner höchsten Wirksamkeit gehalten werden kann. Mit zunehmender Alterung verringert sich jedoch diese Pufferwirkung und Schwankungen des Verbrennungsluftverhältnisses \v machen sich zunehmend auch in mehr oder weniger starken Schwankungen des Spannungssignals des zweiten Lambdasensors 8 bemerkbar. Dies wird anhand des ermittelten Signalspannungsgradients erfasst. Speziell wird vom Steuergerät 10 gezählt, wie oft ab einem gewissen Zeitpunkt der Signalspannungsgradient einen vorgebbaren Gradientengrenzwert überschreitet. Es wird somit eine Häufigkeit von Gradientengrenzwertüberschreitungen ermittelt. Als maßgeblicher Gradientengrenzwert hat sich hierfür ein Wert von etwa 7 V/s als vorteilhaft erwiesen. Eine große Anzahl bzw. Häufigkeit von Überschreitungen des Gradientengrenzwerts kann als Indiz für einen unzulässig gealterten Katalysator 6 gewertet werden. As can be seen from the above explanations, the oxygen storage capacity implemented in the catalytic converter 6 buffers minor or brief fluctuations in the combustion air ratio Av, so that the air ratio numbers \A of the exhaust gas in and after the catalytic converter 6 are kept at around 1.0 can and the catalytic converter 6 can thus be kept at least predominantly in the lambda range of its highest effectiveness. With increasing aging, however, this buffering effect decreases and fluctuations in the combustion air ratio \v are also increasingly noticeable in more or less strong fluctuations in the voltage signal of the second lambda sensor 8 . This is detected using the determined signal voltage gradient. In particular, control unit 10 counts how often, starting from a certain point in time, the signal voltage gradient exceeds a predefinable gradient limit value. A frequency of exceeding the gradient limit value is thus determined. A value of about 7 V/s has proven to be advantageous as the relevant gradient limit value. A large number or frequency of the gradient limit being exceeded can be taken as an indication of an impermissibly aged catalytic converter 6 .

[0026] Des Weiteren ist vorgesehen, als weitere Signalkenngröße die Höhe der vom zweiten Lambdasensor 8 ausgegebenen Signalspannung U direkt auszuwerten. Speziell wird vom Steuergerät 10 gezählt, wie oft ab einem gewissen Zeitpunkt die Signalspannung einen vorgebbaren Spannungsgrenzwert unterschreitet. Es wird somit eine Häufigkeit von Spannungsgrenzwertunterschreitungen ermittelt. Als maßgeblicher Spannungsgrenzwert hat sich hierfür ein Wert von etwa 0,45 V als vorteilhaft erwiesen. Der Spannungsgrenzwert ist in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Eine hohe Anzahl bzw. Häufigkeit von Unterschreitungen des Spannungsgrenzwerts ist als Indiz für einen unzulässig gealterten Katalysator 6 zu werten. Dabei ist vorgesehen, die Zählung von Unterschreitungen des Spannungsgrenzwerts ab demselben Zeitpunkt zu beginnen, wie die Zählung von UÜberschreitungen des Gradientengrenzwerts. Furthermore, it is provided that the level of the signal voltage U output by the second lambda sensor 8 is evaluated directly as a further signal parameter. In particular, control unit 10 counts how often, from a certain point in time, the signal voltage falls below a predeterminable voltage limit value. A frequency of undershooting of the voltage limit value is thus determined. A value of about 0.45 V has proven to be advantageous as the decisive voltage limit value for this. The voltage limit is indicated in FIG. 2 by a dashed line. A high number or frequency of undershootings of the voltage limit value is to be evaluated as an indication of an impermissibly aged catalytic converter 6 . In this case, it is provided that the counting of undershootings of the voltage limit value begins at the same point in time as the counting of overshoots of the gradient limit value.

[0027] Wird innerhalb eines vorgebbaren oder vorgegebenen Zeitintervalls eine vorgebbare Anzahl von Unterschreitungen des Spannungsgrenzwerts und/oder eine vorgebbare Anzahl von UÜberschreitungen des Gradientengrenzwerts festgestellt, so kann dies als Indiz für einen unzulässig gealterten Katalysator 6 gewertet werden. If, within a specifiable or specified time interval, a specifiable number of undershoots of the voltage limit value and/or a specifiable number of U-exceedances of the gradient limit value is determined, this can be interpreted as an indication of an impermissibly aged catalytic converter 6 .

[0028] Um einen Verlauf von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 in eine Beurteilung des Katalysator-Alterungszustands einfließen zu lassen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich die Anzahl bzw. Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen des Verbrennungsmotors 1 zu ermitteln und zu berücksichtigen. Bei einem Schubabschaltungsereignis wird insbesondere infolge einer Deaktivierung der Fahrpedalbetätigung die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 1 abgestellt oder zumindest stark reduziert. Auch wenn dabei die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor 1 gedrosselt wird, erhält der Katalysator 6 bei Schubabschaltungen ein mageres, d.h. sauerstoffhaltiges Abgas mit einem Lambdawert \A von deutlich mehr als 1,0. Bei entsprechender Dauer der Schubabschaltung ist der Katalysator 6 nicht mehr in der Lage, dies mittels seiner Sauerstoffspeicherfähigkeit abzupuffern und der hohe Lambdawert „schlägt durch“ und wird durch den zweiten Lambdasensor 8 erfasst. Solche auch als Magerdurchbrüche bezeichnete Ereignisse sind bei einem gealterten Katalysator 6 häufiger zu beobachten als bei einem ungealterten Katalysator 6. Jedoch können, insbesondere bei einem gealterten Katalysator 6, auch bei Fehlen von Schubabschaltungsereignissen Magerdurchbrüche registriert werden. Im Rahmen der Erfindung kann ein Magerdurchbruch als synonym für eine Unterschreitung des Spannungsgrenzwerts angesehen werden. In order to include a course of operating conditions of the internal combustion engine 1 in an assessment of the state of aging of the catalytic converter, it has proven to be advantageous to additionally determine and take into account the number or frequency of fuel cutoff events of the internal combustion engine 1 . In the event of an overrun fuel cutoff event, the fuel supply to internal combustion engine 1 is shut off or at least greatly reduced, in particular as a result of a deactivation of the accelerator pedal actuation. Even if the air supply to the internal combustion engine 1 is throttled, the catalytic converter 6 receives a lean, i.e. oxygen-containing, exhaust gas with a lambda value \A of significantly more than 1.0 when the overrun is cut off. If the fuel cut-off lasts for a corresponding period, the catalytic converter 6 is no longer able to buffer this using its oxygen storage capacity and the high lambda value “breaks through” and is detected by the second lambda sensor 8 . Such events, also referred to as lean breakthroughs, can be observed more frequently with an aged catalytic converter 6 than with an unaged catalytic converter 6. However, particularly with an aged catalytic converter 6, lean breakthroughs can also be registered in the absence of fuel cutoff events. Within the scope of the invention, lean breakdown can be regarded as synonymous with falling below the voltage limit value.

[0029] Vorzugsweise ist es nun vorgesehen, die ab einem Startzeitpunkt gezählten Überschreitungen des Gradientengrenzwerts auf die Anzahl der im selben Zeitintervall erfolgten Schubabschaltungsereignisse zu beziehen. Auf diese Weise kann ein Kennwert zur genaueren Beurteilung des Katalysatoralterungszustands gewonnen werden. Ist dieser Kennwert, also der Quotient der Häufigkeit von Gradientengrenzwertüberschreitungen und Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen, größer als ein vorgebbarer erster Quotientengrenzwert von beispielsweise etwa 1, so kann dies als Indiz für einen unzulässig gealterten Katalysator 6 gewertet werden. Provision is now preferably made to relate the exceeding of the gradient limit value, counted from a starting time, to the number of overrun fuel cutoff events that occurred in the same time interval. In this way, a parameter can be obtained for a more precise assessment of the state of aging of the catalytic converter. If this characteristic value, ie the quotient of the frequency of gradient limit value violations and frequency of fuel cutoff events, is greater than a predeterminable first quotient limit value of, for example, about 1, this can be taken as an indication of an impermissibly aged catalytic converter 6 .

[0030] Analog hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, die gezählten und aufsummierten Unterschreitungen des Spannungsgrenzwerts auf die Anzahl der im selben Zeitintervall erfolgten Schubabschaltungsereignisse zu beziehen und auf diese Weise einen weiteren Kennwert zur genaueren Beurteilung des Katalysatoralterungszustands zu gewinnen. Uberschreitet dieser Kennwert, also der Quotient der Häufigkeit von Spannungsgrenzwertunterschreitungen und Häufigkeit von Schubabschaltungsereignissen einen vorgebbaren zweiten Quotientengrenzwert von beispielsweise etwa 3, so kann dies als Indiz für einen unzulässig gealterten Katalysator 6 gewertet werden. Zur Gewinnung der genannten Kennwerte kann es vorgesehen sein, eine bestimmte Mindestanzahl von Schubabschaltungsereignissen bzw. Gradientengrenzwertüberschreitungen oder Unterschreitungen des Spannungsgrenzwerts zu fordern. Diese Mindestanzahl kann etwa 20 oder etwa 30 oder etwa 50 oder mehr betragen. Dadurch wird eine verbesserte statistische Sicherheit erzielt. Analogous to this, it is preferably provided to relate the counted and summed undershooting of the voltage limit value to the number of overrun fuel cutoff events that occurred in the same time interval and in this way to gain a further characteristic value for a more precise assessment of the catalyst aging state. If this characteristic value, ie the quotient of the frequency of undershooting the voltage limit value and the frequency of overrun fuel cutoff events, exceeds a predeterminable second quotient limit value of, for example, about 3, this can be taken as an indication of an impermissibly aged catalytic converter 6 . In order to obtain the specified characteristic values, it can be provided that a specific minimum number of overrun fuel cutoff events or exceeding of the gradient limit value or falling below the voltage limit value can be required. This minimum number can be about 20, or about 30, or about 50 or more. This achieves improved statistical certainty.

[0031] Obschon es zur Beurteilung des Katalysatoralterungszustands ausreichend sein kann, die Häufigkeit von Gradientengrenzwertüberschreitungen oder von Unterschreitungen des Spannungsgrenzwerts oder ein Uberschreiten eines der oben genannten Kennwerte heranzuziehen, ist es vorzugsweise vorgesehen, zusätzlich die ermittelte Größe der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu berücksichtigen. Dies verbessert nochmals die Zuverlässigkeit betreffend die Beurteilung des Katalysator-Alterungszustands. Although it may be sufficient to assess the state of catalyst aging to use the frequency of exceeding the gradient limit value or falling below the voltage limit value or exceeding one of the above-mentioned characteristic values, it is preferably provided to also take into account the determined value of the oxygen storage capacity. This again improves the reliability with regard to the assessment of the state of aging of the catalytic converter.

[0032] Hierzu wird wie oben erläutert, das Spannungssignal des zweiten Lambdasensors 8 laufend erfasst und in Bezug auf die oben genannten Kennwerte ausgewertet. Liegen die Voraussetzungen zur Durchführung einer Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 6 vor, so erfolgt diese und die Größe der gegebenenfalls normierten Sauerstoffspeicherfähigkeit wird wie weiter oben beschrieben ermittelt. For this purpose, as explained above, the voltage signal of the second lambda sensor 8 is continuously recorded and evaluated in relation to the above-mentioned characteristic values. If the prerequisites for carrying out a determination of the oxygen storage capacity of the catalytic converter 6 are met, this is done and the size of the optionally normalized oxygen storage capacity is determined as described above.

[0033] In einer ersten Variante wird sodann vom Steuergerät 10 ermittelt, ob und gegebenenfalls wie oft die Quotienten von Anzahl von Gradientengrenzwertüberschreitungen bzw. Anzahl von In a first variant, the control unit 10 then determines whether and, if so, how often the quotients of the number of gradient limit value violations or the number of

Spannungsgrenzwertunterschreitungen und Anzahl von Schubabschaltungsereignissen die jeweils festgelegten Quotientengrenzwerte überschritten haben. Werden für den ersten Quotientengrenzwert und für den zweiten Quotientengrenzwert eine vorgebbare Anzahl n > 0 Überschreitungen festgestellt und unterschreitet zudem die ermittelte Sauerstoffspeicherfähigkeit des KataIysators 6 den festgelegten Grenzwert, so wird der Katalysator 6 als unzulässig gealtert diagnostiziert und es wird eine entsprechende Fehlermeldung erzeugt. Die vorgebbare kritische Anzahl von n > 0 kann dabei beispielsweise 1, 5, 10, 20, 50 oder mehr betragen. Infolge der logischen UND-Verknüpfung der genannten 3 Kriterien ist eine sehr hohe statische Sicherheit des erhaltenen Ergebnisses gewährleistet. Fehldiagnosen können mit nahezu 100 %-iger Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden. Voltage limit value underruns and number of overrun fuel cutoff events have exceeded the respectively specified quotient limit values. If a predeterminable number n>0 exceedances are determined for the first quotient limit and for the second quotient limit and if the determined oxygen storage capacity of the catalytic converter 6 also falls below the specified limit value, the catalytic converter 6 is diagnosed as impermissibly aged and a corresponding error message is generated. The predefinable critical number of n>0 can be 1, 5, 10, 20, 50 or more, for example. As a result of the logical AND linking of the 3 criteria mentioned, a very high static reliability of the result obtained is guaranteed. Incorrect diagnoses can be ruled out with almost 100% probability.

[0034] In einer zweiten Variante wird nach einer erfolgten Bestimmung der normierten Sauerstoffspeicherfähigkeit sowohl der Quotient aus bis dahin gezählten Gradientengrenzwertüberschreitungen und der bis dahin gezählten Schubabschaltungsereignisse als auch der Quotient aus bis dahin gezählten Spannungsgrenzwertunterschreitungen und der bis dahin gezählten Schubabschaltungsereignisse gebildet. Weiter wird ein Produkt dieser beiden Quotienten gebildet und dieses durch die normierte Sauerstoffspeicherfähigkeit dividiert. Überschreitet der so gebildete Kennwert eine vorgebbare Grenze von beispielsweise etwa 3,5, so wird der Katalysator 6 als unzulässig gealtert diagnostiziert und es wird eine entsprechende Fehlermeldung erzeugt. Infolge der geschilderten mathematischen Verknüpfung der genannten 3 Kriterien ist ebenfalls eine sehr hohe statische Sicherheit von annähernd 100 % des erhaltenen Ergebnisses gewährleistet. In a second variant, after the normalized oxygen storage capacity has been determined, both the quotient of the gradient limit value exceedances counted up to that point and the fuel cutoff events counted up to that point and the quotient of the voltage limit value undershoots counted up to that point and the fuel cutoff events counted up to that point are formed. Furthermore, a product of these two quotients is formed and this is divided by the normalized oxygen storage capacity. If the characteristic value formed in this way exceeds a predefinable limit of, for example, approximately 3.5, then the catalytic converter 6 is diagnosed as impermissibly aged and a corresponding error message is generated. As a result of the described mathematical linking of the 3 criteria mentioned, a very high static reliability of almost 100% of the result obtained is also guaranteed.

[0035] Es wird noch darauf hingewiesen, dass nach einer erfolgten Bestimmung der gegebenenfalls normierten Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 6 eine weitere Zählung von Gradientengrenzwertüberschreitungen, Spannungsgrenzwertunterschreitungen und Schubabschaltungsereignissen fortgeführt wird. Die Zählung wird also kontinuierlich weitergeführt. Die bereits bei einmaliger Bestimmung des Alterungszustand entsprechend der obigen Vorgehensweisen erzielte sehr hohe statistische Sicherheit lässt sich noch weiter steigern, wenn der Katalysator 6 nur dann als unzulässig gealtert diagnostiziert wird, wenn dies mehrfach bzw. mehrfach und in direkter Folge aufgrund der Ergebnisse nahegelegt wird. It is also pointed out that after a determination of the optionally normalized oxygen storage capacity of the catalytic converter 6, a further counting of gradient limit value violations, voltage limit value violations and fuel cutoff events is continued. The count is therefore continued continuously. The very high level of statistical reliability already achieved with a single determination of the state of aging according to the above procedure can be increased even further if the catalytic converter 6 is only diagnosed as impermissibly aged if this is suggested several times or several times and in direct succession on the basis of the results.

Claims

patent claims

1. Method for diagnosing a catalytic converter (6) with oxygen storage capacity, in particular a three-way catalytic converter, in which exhaust gas emitted by an internal combustion engine (1) of a motor vehicle flows through the catalytic converter (6) and a binary lambda sensor arranged on the outflow side of the catalytic converter (6). (8) and a voltage signal generated by the lambda sensor (8) is recorded and used to determine the size of the oxygen storage capacity, with the voltage signal being evaluated with regard to a signal parameter in addition to the determined size of the oxygen storage capacity in order to assess the aging state of the catalytic converter (6). and a statistical analysis of a large number of values of the signal parameter is carried out, characterized in that during the evaluation of the signal parameter - a gradient of the voltage signal is determined and for assessing the aging state from a frequency of exceeding a predefinable gradient limit value, a first characteristic value is formed and/or a level of the signal voltage is determined, and a second characteristic value is formed to assess the aging state from a frequency of falling below a specifiable voltage limit value, with a frequency of overrun fuel cutoff events of the internal combustion engine (1) being recorded and for assessing the aging condition

- a quotient of the first parameter and the frequency of fuel cutoff events is formed as a third parameter and/or a quotient of the second parameter and the frequency of fuel cutoff events is formed as a fourth parameter.

2. Method according to claim 1, characterized in that a frequency of fuel cutoff events of the internal combustion engine (1) is detected and a quotient of the second characteristic value and the frequency of fuel cutoff events is formed as the fourth characteristic value to assess the aging condition.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the catalytic converter (6) is diagnosed as impermissibly aged if - the third characteristic value exceeds a predeterminable first quotient limit, and - the fourth characteristic value exceeds a predeterminable second quotient limit, and - the determined Oxygen storage capacity falls below a specifiable OSC limit value.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to assess the state of aging, a product of the third and fourth characteristic value is formed and linked to the possibly normalized variable of the determined oxygen storage capacity.

5. The method as claimed in claim 4, characterized in that the linking takes place by forming a quotient, and the catalytic converter is diagnosed as impermissibly aged if the formed quotient exceeds a predeterminable third quotient limit value.

6. The method as claimed in one of claims 1 to 5, characterized in that the method is carried out while the motor vehicle is being driven with an internal combustion engine (1) predominantly operated with a lambda value of the combustion air ratio of approximately 1.0.

1 sheet of drawings