Katalysators eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Stickoxid- Speicherfähigkeit eines Katalysators eines Fahrzeugs. Bei dem Verfahren wird eine Konzentration eines Stickoxids im Abgas stromabwärts des Katalysators gemessen.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Performance eines Katalysators mit Stickoxid-Speicherfähigkeit im Hinblick auf die Verringerung von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) im Abgas einer

Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeug durch speziell eingeleitete Maßnahmen zu ermitteln. Hierzu zählen beispielsweise eine extra herbeigeführte Exothermie, also ein Aufheizen des Katalysators, oder ein Fettsprung, also ein Betreiben der

Verbrennungskraftmaschine mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch.

Des Weiteren beschreibt die DE 198 52 240 A1 ein Verfahren zur Überwachung eines NOx-Speicherkatalysators, bei welchem der NOx-Speicherwirkungsgrad des Katalysators aus der NOx-Abgaskonzentration vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator ermittelt wird. Die NOx-Abgaskonzentrationen vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator werden in NOx-Massenströme umgerechnet, und aus diesen Werten wird der NOx- Speicherwirkungsgrad ermittelt.

Die DE 103 18 116 B4 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer

Brennkraftmaschine, bei welchem ein Speicherkatalysator regeneriert wird. Hierbei wird eine Speicherkapazität im Wendepunkt eines zeitlichen Signalverlaufs eines NOx- Massenstroms nach dem Speicherkatalysator vorgegeben.

Die DE 10 2006 055 238 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der NOx- Speicherfähigkeit eines NOx-Speicherkatalysators, bei welchem das Abgas zwei parallel angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren zugeführt wird. Es wird eine unterschiedlich große Beladung beider Speicherkatalysatoren erzeugt. Danach werden beide

Speicherkatalysatoren zeitlich parallel mit Stickoxiden beladen, bis das Signal eines NOx- Sensors eine Erschöpfung der Aufnahmefähigkeit eines der Speicherkatalysatoren signalisiert.

Bei dem Katalysator mit NOx-Speicherfähigkeit kann es sich um einen NOx-Speicher- Katalysator (NSK) oder einen Diesel-Oxidations-Katalysator (DOC) handeln. Sowohl das Herbeiführen einer Exothermie als auch das Vorsehen eines Fettsprungs sind mit einem Kraftstoffmehrverbrauch verbunden. Daher werden derartige Maßnahmen

vorteilhafterweise nur dann angewendet, wenn sie zur Reduzierung der Schadstoffe im Abgas benötigt werden. Die Häufigkeit der Überwachungsereignisse, also der jeweiligen Ermittlungen der Stickoxidspeicherfähigkeit des Katalysators, ist somit begrenzt. Soll im Rahmen einer On-Board-Diagnose (OBD) die NOx-Speicherfähigkeit des Katalysators festgestellt werden, so ist diese Diagnose nur in diesem Abstand möglich oder unter Inkaufnahme eines Kraftstoffmehrverbrauchs, wenn die Überwachungsereignisse zusätzlich angefordert werden. Beispielsweise wird die Diagnose bei einem DOC mithilfe der Exothermie im Rahmen einer Partikelfilter-Regeneration durchgeführt. Diese erfolgt in der Regel in einem Intervall zwischen 500 Kilometern und 1500 Kilometern einer mit dem Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke. Bei dieser Überwachungsform wird eine

Information über die Performance des DOC im Hinblick auf das Verringern der

Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Abgas erreicht.

Bei einem Stickoxid-Speicherkatalysator wird die Diagnose häufiger durchgeführt. Eine solche Diagnose erfolgt nämlich in der Regel mithilfe eines Fettsprungs. Zu einem solchen Ereignis kommt es daher in der Regel in einem Intervall zwischen 1 Kilometer und 5 Kilometer einer mit dem Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke.

Diese Überwachungsform gibt eine Rückmeldung über die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators. Aus der Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators kann wiederum auf die Leistungsfähigkeit im Hinblick auf die Verringerung des Gehalts an

Kohlenwasserstoffen beziehungsweise Kohlenmonoxid im Abgas geschlossen werden.

Insbesondere bei neuartigen Katalysatortechnologien wie beispielsweise einem passiven Stickoxidabsorber (PNA), einem DOC oder einem passiv betriebenen NSK können jedoch keine oder zumindest deutlich weniger Fettsprünge vorgesehen sein. Entsprechend sind hier Diagnoseereignisse nur durch die Exothermie im Rahmen der Regeneration des Partikelfilters möglich oder durch extra angeforderte Diagnosen. Diese haben jedoch wiederum einen erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Stickoxid-Speicherfähigkeit eines Katalysators eines Fahrzeugs ermittelt. Hierbei wird eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas stromabwärts des Katalysators gemessen. In wenigstens einem ersten Schritt wird eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas eingestellt, bei welcher der Katalysator Stickoxide absorbiert. In wenigstens einem zweiten Schritt wird eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas eingestellt, bei welcher eine Desorption der Stickoxide von dem Katalysator stattfindet. Zum Ermitteln der Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators wird das Verhalten des Katalysators zumindest bei der Desorption der Stickoxide berücksichtigt.

Auf diese Weise kann die Speicherfähigkeit des Katalysators qualitativ und indirekt auch quantitativ ohne speziell eingeleitete Maßnahmen ermittelt werden, welche einen

Kraftstoffmehrverbrauch zur Folge haben. Hierbei können unterschiedliche Effekte beziehungsweise Mechanismen genutzt werden. Im Katalysator mit Stickoxid- Speicherfähigkeit kann eine Stickoxid-Sättigung hergestellt werden. Die maximale Speicherfähigkeit beziehungsweise gespeicherte Menge ist hierbei abhängig von dem aktuellen NOx-Partialdruck. Durch ein Absenken des NOx-Partialdrucks sinkt also auch die maximale Speicherfähigkeit beziehungsweise gespeicherte Menge an Stickoxiden, und NOx wird desorbiert. Umgekehrt steigt durch Anheben des NOx-Partialdrucks die maximale Speicherfähigkeit beziehungsweise gespeicherte Menge an Stickoxiden, und NOx wird wieder vom Katalysator absorbiert. Indem also das Verhalten des Katalysators zumindest während der bewusst herbeigeführten Desorption der Stickoxide beobachtet wird, kann auf verbesserte Weise auf die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators rückgeschlossen werden. Die Information im Hinblick auf die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators ermöglicht eine Diagnose des Katalysators hinsichtlich der HC/CO/NOx-Performance. Des Weiteren kann mit der Information betreffend die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators die Betriebsstrategie der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Motors des Fahrzeugs auf den aktuellen Zustand der Abgasanlage hin optimiert werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um einen Kraftwagen oder ein

Nutzfahrzeug handeln. Des Weiteren ist eine Optimierung einer Strategie zum

Entschwefeln des Katalysators (DeSOx-Strategie) möglich. Bei dem Katalysator wird davon ausgegangen, dass dieser eine NOx-Speicherfähigkeit besitzt, welche sich mit dem Alter der Abgasanlage beziehungsweise mit dem Alter des Katalysators verändert.

Bevorzugt wird in dem wenigstens einen ersten Schritt eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas eingestellt, bei welcher der Katalysator die Stickoxide bis zu einer Sättigung des Katalysators mit Stickoxiden absorbiert.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn nach dem Einstellen der Sättigung des Katalysators mit Stickoxiden ein Schubbetrieb des Fahrzeugs vorgenommen wird, welcher zu der Desorption der Stickoxide von dem Katalysator führt. Hierbei wird basierend auf einem zeitlichen Verlauf der Desorption der Stickoxide auf die Stickoxid- Speicherfähigkeit des Katalysators geschlossen. Für die Ermittlung der NOx- Speicherfähigkeit kann man sich somit den oben genannten Mechanismus zunutze machen, dass eine NOx-Desorption im Schubbetrieb des Fahrzeugs beziehungsweise bei Betriebszuständen des Fahrzeugs vorliegt, bei welchen die Rohemission an Stickoxiden der Verbrennungskraftmaschine bevorzugt quasi Null ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird in einer Mehrzahl von ersten Schritten eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas eingestellt, bei welcher der

Katalysator Stickoxide absorbiert. In einer Mehrzahl von zweiten Schritten wird eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas eingestellt, bei welcher die Desorption der Stickoxide von dem Katalysator stattfindet. Basierend auf der über die Mehrzahl der ersten Schritte und der zweiten Schritte gespeicherten beziehungsweise abgegebenen Mengen der Stickoxide wird hierbei auf die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators geschlossen. Es können insbesondere die jeweils absorbierten Mengen an Stickoxiden und die jeweils desorbierten Mengen an Stickoxiden getrennt voneinander akkumuliert werden. Aus den Absorptionsmengen und den Desorptionsmengen kann dann auf die Speicherfähigkeit des Katalysators im Hinblick auf Stickoxide geschlossen werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden während des wenigstens einen ersten Schritts jeweilige erste Gradienten eines zeitlichen Verlaufs der Konzentration an Stickoxiden im Abgas stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Katalysators ermittelt. Während des wenigstens einen zweiten Schritts werden jeweilige zweite Gradienten eines zeitlichen Verlaufs der Konzentration an Stickoxiden im Abgas stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Katalysators ermittelt. Basierend auf den Gradienten wird auf die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators

geschlossen. Es wird also insbesondere anhand einer Stickoxid-Gradienten-Erkennung nach dem Katalysator, insbesondere Stickoxid-Speicherkatalysator, auf die Stickoxid- Speicherfähigkeit des Katalysators geschlossen.

Bevorzugt wird hierbei aus einer Mehrzahl von Beträgen der ersten Gradienten und aus einer Mehrzahl von Beträgen der zweiten Gradienten ein Mittelwert gebildet. Basierend auf dem Mittelwert kann dann auf die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators geschlossen werden. Ein solches Verfahren ist im Hinblick auf die Auslegung einer entsprechenden Steuerungseinrichtung beziehungsweise eines Steuergeräts des Fahrzeugs für das Ermitteln der Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators besonders einfach und aufwandsarm durchführbar.

Bevorzugt wird die Stickoxid-Speicherfähigkeit eines passiven Stickoxidabsorbers des Fahrzeugs und/oder eines Oxidationskatalysators des Fahrzeugs und/oder eines passiv betriebenen Stickoxid-Speicherkatalysators des Fahrzeugs ermittelt. Bei einem passiven Stickoxidabsorber (PNA) erfolgt das Speichern beziehungsweise Sorbieren der Stickoxide beispielsweise im Zeolithmaterial des passiven Stickoxidabsorbers. Hierbei werden die Stickoxide jedoch nicht chemisch gebunden. Es ist daher auch kein Anfetten des Luft- Kraftstoff-Gemischs zum Reduzieren chemisch gebundener Stickoxide im Zuge einer chemischen Reaktion erforderlich. Vielmehr erfolgt beim passiven Stickoxidabsorber eine thermische Desorption der Stickoxide.

Auch ein Oxidationskatalysator, insbesondere Dieseloxidationskatalysator (DOC), hat eine Sorptionsfähigkeit beziehungsweise Absorptionsfähigkeit für Stickoxide etwa durch die Verwendung von Zeolithen als Trägermaterialien der katalytisch wirksamen

Substanzen des Oxidationskatalysators. Auch hier kann also eine Desorption von

Stickoxiden stattfinden, ohne dass hierfür ein Anfetten des Luft-Kraftstoff-Gemisches, also das Einstellen eines Luftverhältnisses λ von größer als 1 , vorgenommen zu werden braucht. Des Weiteren kann ein Stickoxid-Speicherkatalysator passiv betrieben werden, bei welchem die Stickoxide chemisch an ein entsprechendes Material des Stickoxid- Speicherkatalysators gebunden werden. Auch dieses chemisch gebundene NOx lässt sich nämlich thermisch desorbieren, etwa indem die Temperatur des passiv betriebenen Stickoxid-Speicherkatalysators angehoben wird.

Insbesondere bei derartigen Katalysatoren, bei welchen kein Fettsprung im Luft- Kraftstoff-Gemisch eingestellt wird, um eine Verringerung des Gehalts der Stickoxide im Katalysator zu erreichen, ist daher das vorstehend beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft einsetzbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln einer Stickoxid-Speicherfähigkeit eines Katalysators eines Fahrzeugs umfasst einen Sensor zum Messen einer Konzentration an Stickoxiden im Abgas stromabwärts des Katalysators. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, in wenigstens einem ersten Schritt eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas einzustellen, bei welcher der Katalysator Stickoxide absorbiert. Die Steuerungseinrichtung ist des Weiteren dazu ausgebildet, in wenigstens einem zweiten Schritt eine Konzentration an Stickoxiden im Abgas einzustellen, bei welcher eine Desorption der Stickoxide von dem Katalysator stattfindet. Weiter ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, zum Ermitteln der Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators das Verhalten des Katalysators zumindest bei der Desorption der Stickoxide zu berücksichtigen.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in

Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte

Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den

Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Stickoxidkonzentrationen stromaufwärts eines

Oxidationskatalysators und stromabwärts des Oxidationskatalysators während eines Schubbetriebs eines Fahrzeugs, welcher im Anschluss an eine Sättigung des Oxidationskatalysators mit Stickoxiden stattfindet;

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der NOx-Massenströme stromaufwärts und

stromabwärts des Oxidationskatalysators sowie die jeweiligen Summen der innerhalb der betrachteten Zeitspanne absorbierten beziehungsweise desorbierten Mengen an Stickoxiden; und

Fig. 3 die verlangsamte Sprungantwort der Stickoxidkonzentration im Abgas

stromabwärts des Oxidationskatalysators bei Veränderungen der

Stickoxid-Rohemissionen.

Von einem Fahrzeug wie etwa einem Personenkraftwagen oder einem Nutzfahrzeug ist in Fig. 1 schematisch und ausschnittsweise eine Abgasanlage 10 gezeigt. Die Abgasanlage 10 umfasst einen Abgasstrang 12, in welchem ein Katalysator 14 angeordnet ist, welcher eine Stickoxid-Speicherfähigkeit besitzt. Bei dem Katalysator 14 kann es sich

beispielsweise um einen Oxidationskatalysator, insbesondere einen Diesel- Oxidationskatalysator (DOC) handeln. Im Abgasstrang 12 können dem Katalysator 14 ein Partikelfilter 16 und/oder ein SCR-Katalysator 18 nachgeschaltet sein. Der Partikelfilter 16 kann des Weiteren insbesondere als SCR-beschichteter Partikelfilter 16 ausgebildet sein. Zum Reduzieren von Stickoxiden in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion können in dem SCR-Katalysator 18 (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) Stickoxide aus dem Abgas mit Ammoniak zu Wasser und

Stickstoff umgesetzt werden. Hierfür kann mittels einer Dosiereinrichtung 20

beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrang 12 eingebracht werden, wobei aus dem Harnstoff im Abgas der Ammoniak gebildet wird.

Stromabwärts des Katalysators 14 und vorliegend stromaufwärts der Dosiereinrichtung 20 ist in dem Abgasstrang 12 ein Sensor 22 angeordnet, mittels welchem sich die Konzentration an Stickoxiden im Abgas stromabwärts des Katalysators 14 messen lässt. Eine entsprechende Kurve 24 in der Fig. 1 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Konzentration an Stickoxiden (NOx) im Abgas stromabwärts des Katalysators 14. Eine weitere Kurve 26 in Fig. 1 veranschaulicht die Stickoxid-Rohemission, also die

Konzentration an Stickoxiden im Abgas, wie sie aufgrund des Betriebs einer (nicht gezeigten) Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs stromaufwärts des Katalysators 14 vorliegen. Die NOx-Rohemission stromaufwärts des Katalysators 14 können mittels eines Sensors erfasst oder aufgrund eines Modells ermittelt werden. Eine

Steuerungseinrichtung etwa in Form eines Steuergeräts 28 des Fahrzeugs wird vorliegend zum Ermitteln der Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 genutzt.

Bei dem anhand von Fig. 1 zu veranschaulichenden Verfahren wird eine Desorption der Stickoxide von dem Katalysator 14 bevorzugt im Schubbetrieb des Fahrzeugs betrachtet, um die NOx-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 zu ermitteln. Die NOx- Speicherfähigkeit des Katalysators 14 verändert sich nämlich mit der Alterung der Abgasanlage 10, wobei die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 üblicherweise mit zunehmendem Alter der Abgasanlage 10 abnimmt.

Bei dem anhand von Fig. 1 veranschaulichten Verfahren wird in einem ersten Schritt 30 eine Sättigung des Katalysators 14 mit Stickoxiden hergestellt. Dass eine zumindest weitgehende Sättigung des Speichers beziehungsweise Katalysators 14 vorliegt, lässt sich daran erkennen, dass in dem Zeitintervall des Schritts 30, in welchem die NOx- Sättigung hergestellt wird, die NOx-Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine (Kurve 26) dem Gehalt an Stickoxiden im Abgas stromabwärts des Katalysators 14 (Kurve 24) gleich sind.

In einem auf einer Zeitachse 32 in Fig. 1 aufgetragenen Zeitpunkt 34 wird beispielsweise mittels des Steuergeräts 28 ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Motors eingestellt, in welchem die NOx-Rohemission Null ist. Dies ist vorteilhaft, weil dann die Rohemission ohne Messfehler bekannt ist. Ein solcher Zustand tritt

beispielsweise im Schubbetrieb des Fahrzeugs auf. Der Schubbetrieb kann auch durch einen Elektromotor des Fahrzeugs unterstützt werden, sodass Lastanforderungen auch ohne eine verbrennungsmotorische Unterstützung erfüllt werden können.

Während eines zweiten Schritts 36, welcher sich an den Zeitpunkt 34 unmittelbar anschließt, findet eine Desorption der Stickoxide von dem Katalysator 14 statt.

Entsprechend beträgt die Stickoxidkonzentration im Abgas stromabwärts des Katalysators 14 (Kurve 24) in dem auf den Zeitpunkt 34 folgenden Zeitraum nicht Null, jedoch sinkt die Konzentration ab. Das Verhalten des Katalysators 14 während dieser Desorption der Stickoxide wird dazu herangezogen, die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 zu ermitteln.

Vorzugsweise sind die hierbei zu erfüllenden Voraussetzungen, dass der NOx-Speicher, also der Katalysator 14, gesättigt ist und dass die Temperaturen vor dem Katalysator 14 und nach dem Katalysator 14 weder stark steigen noch stark fallen. Es ist nämlich vorteilhaft, wenn der Temperaturgradient nicht zu groß ist. Dies liegt daran, dass die NOx-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 in der Regel auch von der Temperatur abhängig ist. Bei zumindest im Wesentlichen gleichbleibender Temperatur wird also der gewünschte Effekt der Desorption nicht zu stark durch den Temperatureffekt überlagert.

Falls bei der Abgasanlage 10 eine Abgasrückführung, insbesondere Hochdruck- Abgasrückführung, vorgesehen ist, sollte im Schubbetrieb vorteilhafterweise auf die Abgasrückführung verzichtet werden. Anderenfalls zirkulieren nämlich

Stickoxidemissionen der Verbrennungskraftmaschine im Kreis, und die Rohemissionen sinken entsprechend langsamer ab. Sobald jedoch die NOx-Rohemission vom Motor den Wert Null erreicht (Zeitpunkt 34), kann auch wieder die Abgasrückführung vorgenommen, insbesondere die Hochdruck-Abgasrückführungsrate erhöht werden.

Um die Desorption zu verstärken, kann des Weiteren der Abgasmassenstrom durch den Katalysator 14 durch geeignete motorische Maßnahmen verändert werden. Insbesondere kann der Abgasmassenstrom verringert werden, um die Messgenauigkeit beim Erfassen der Stickoxidkonzentration mittels des Sensors 22 zu erhöhen. Das Verändern des Abgasmassenstroms kann beispielsweise über ein entsprechendes Einstellen der Motordrehzahl und/oder durch Betätigen einer Drosselklappe und/oder durch Verändern einer Hochdruck-Abgasrückführungsrate beziehungsweise Niederdruck- Abgasrückführungsrate vorgenommen werden.

Bevorzugt wird dann, wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, mithilfe des Stickoxid- Sensors 22 die Stickoxid-Konzentration hinter dem Katalysator 14 gemessen. Falls der Katalysator 14 überhaupt noch eine Stickoxid-Speicherfähigkeit besitzt, so sinkt die Stickoxid-Konzentration hinter dem Katalysator 14, also stromabwärts des Katalysators 14, langsamer als vor dem Katalysator 14, also als stromaufwärts des Katalysators 14. Es findet also im Schubbetrieb eine Desorption von Stickoxiden vom Katalysator 14 statt. Bevorzugt wird die desorbierte Menge an Stickoxiden mit einer modellierten, also erwarteten Stickoxidmenge abgeglichen. Ein solches Modell kann also angeben, wie sich die Stickoxidkonzentration im Abgas stromabwärts des Katalysators 1 beim Vorliegen einer Stickoxid-Rohemission von Null verringern sollte. Das Modell kann also etwa das Abklingen der Messungen des Sensors 22 beziehungsweise das Vorhandensein von weniger gut von Abgas durchströmten Bereichen der Abgasanlage 10 berücksichtigen, welche dementsprechend zu einem Verlangsamen der Abnahme der

Stickoxidkonzentration stromabwärts des Katalysators 14 führen können. Des Weiteren ist in dem Modell bevorzugt die Alterung der Abgasanlage 10, insbesondere des

Katalysators 14, berücksichtigt.

Weicht der tatsächlich gemessene Verlauf der Abnahme der Stickoxid-Konzentration stromabwärts des Katalysators 14 von der erwarteten NOx-Abklingkurve ab, so kann auf eine entsprechende Veränderung, insbesondere Verringerung, der Stickoxid- Speicherfähigkeit des Katalysators 14 geschlossen werden.

Insbesondere kann aus der desorbierten Stickoxidmenge im Schubbetrieb sowie dem Gradienten der Stickoxid-Abklingkurve im Schubbetrieb anhand eines Modells auf die absolute Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 geschlossen werden. Die in einem aktuell verwendeten Modell zugrundegelegte Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 wird dann nach oben oder unten korrigiert, wenn die gemessene

Stickoxid-Abklingkurve von der Soll-NOx-Abklingkurve abweicht.

Anstelle der Betrachtung der NOx-Sättigung und der NOx-Desorption im Schubbetrieb können auch die bei einer Mehrzahl von Absorptionsvorgängen beziehungsweise Desorptionsvorgängen akkumulierten Mengen betrachtet werden. Dies soll unter Bezug auf Fig. 2 veranschaulicht werden.

Dieser Variante liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Absenken und Anheben des NOx-Partialdrucks im Bereich des Katalysators 14 kontinuierlich kleine

Absorptionsvorgänge und Desorptionsvorgänge auftreten. Derartige Variationen des NOx-Partialdrucks kommen beispielsweise bei dynamischen Fahrsituationen vor, wenn also aufgrund unterschiedlicher Lastanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine die NOx-Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine variieren. Bevorzugt werden hierbei die jeweiligen NOx-Mengen getrennt voneinander akkumuliert. Die insgesamt absorbierte Menge an Stickoxiden und die insgesamt desorbierte Menge an Stickoxiden werden dann mit gemäß einem Modell erwarteten Mengen verglichen. In Fig. 2 ist auf einer ersten Ordinate 38 der NOx-Massenstrom stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Katalysators 14 als Funktion der Zeit t aufgetragen, welche auf der Zeitachse 32 angegeben ist. Eine erste Kurve 40 veranschaulicht demgemäß den NOx-Massenstrom stromaufwärts des Katalysators 14 und eine zweite Kurve 42 den NOx-Massenstrom stromabwärts des Katalysators 14. In einer Mehrzahl von ersten Schritten 44 sind die Emissionen vor dem Katalysator 14 höher als die Emissionen nach dem Katalysator 14. Entsprechend kommt es hier zu einer Absorption von Stickoxiden. In analoger Weise findet in einer Mehrzahl von zweiten Schritten 46 eine Desorption der Stickoxide vom Katalysator 14 statt. Dies ist dann der Fall, wenn die Emissionen stromabwärts des Katalysators 14 höher sind als die Emissionen

stromaufwärts des Katalysators 14.

In einem weiteren Graphen in Fig. 2 sind auf einer weiteren Ordinate 48 die jeweiligen Summen der über die Zeit t akkumulierten Mengen der Stickoxide aufgetragen. Eine Kurve 50 veranschaulicht die Akkumulation der Absorption und eine Kurve 52 die

Akkumulation der Desorption. Die Zeit t ist wiederum auf der Zeitachse 32 in dem zweiten Graphen in Fig. 2 aufgetragen. Innerhalb der betrachteten Zeitspanne ergibt sich eine Differenz 54 zwischen den aufsummierten Absorptionsmengen und den aufsummierten Desorptionsmengen. Diese Differenz 54 wird mit einem Sollwert verglichen, und basierend auf dem Vergleich wird auf die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 geschlossen.

Um die Stickoxidmengen möglichst korrekt zu bestimmen, ist es wichtig, dass die NOx- Konzentrationen vor dem Katalysator 14 beziehungsweise nach dem Katalysator 14 mit geringen Fehlertoleranzen bekannt sind. Falls Messfehler vorliegen, sollten diese Fehler vor dem Katalysator 14 und nach dem Katalysator 14 in die gleiche Richtung tendieren. Das Vorliegen von Fehlern kann beispielsweise durch Beobachten von Zuständen erfasst werden, in welchen keine Speicherung von Stickoxiden in dem Katalysator 14 auftritt. Dann sollten die Messwerte stromaufwärts des Katalysators 14 beziehungsweise stromabwärts des Katalysators 14 einander entsprechen beziehungsweise der modellierte Wert stromaufwärts des Katalysators 14 dem mit dem Sensor 22 gemessenen Wert stromabwärts des Katalysators 14 entsprechen. Weiterhin sollten die Stickoxid- Konzentrationen zum richtigen Zeitpunkt vorliegen. Hierfür können die Werte der

Sensoren vor dem Katalysator 14 beziehungsweise nach dem Katalysator 14

(beziehungsweise die von dem Rohemissionsmodell gelieferten Werte und die von dem Sensor 22 nach dem Katalysator 14 gelieferten Werte) zeitlich aufeinander abgestimmt werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt.

Um die Absorptionsvorgänge und Desorptionsvorgänge zu bestimmen, wird kontinuierlich die Stickoxidabsorption und die Stickoxid-Desorption des Katalysators 14 ermittelt. Dies erfolgt durch Subtraktion der Stickoxid-Massenströme vor dem Katalysator 14 und der Stickoxid-Massenströme nach dem Katalysator 14 voneinander. Zum Ermitteln des NOx- Massenstroms stromabwärts des Katalysators 14 ist der NOx-Sensor 22 vorgesehen. Für die Ermittlung des NOx-Massenstroms vor dem Katalysator 14 kann auch ein

Emissionsmodell verwendet werden.

Die Stickoxid-Absorptionsmassenströme und die Stickoxid-Desorptionsmassenströme werden getrennt voneinander akkumuliert beziehungsweise aufsummiert. Des Weiteren wird die Stickoxid-Rohemission der Verbrennungskraftmaschine akkumuliert. Zudem wird bevorzugt ein Kennwert ermittelt, welcher repräsentativ für den gemittelten Stickoxid- Gradienten stromaufwärts des Katalysators 14 ist, welcher also die gemittelte Steigung einer Kurve angibt, welche die Stickoxid-Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine darstellt. Ein solcher Kennwert kann insbesondere in ppm _N o _x pro Sekunde berechnet oder angegeben werden. Ein hoher Kennwert liegt dementsprechend bei starken

Änderungen der Rohemissionen vor. Demgegenüber weist ein niedrigerer Kennwert auf weniger starke Schwankungen der Stickoxid-Rohemissionen hin.

Des Weiteren ist die Differenz zwischen der insgesamt absorbierten Menge an

Stickoxiden und der insgesamt desorbierten Menge an Stickoxiden abhängig vom

Temperaturverlauf und von der Rohemission während des Auswertezeitraums.

Beispielsweise steigt die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 in der Regel, wenn die Temperatur des Katalysators 14 fällt. Entsprechend ist die akkumulierte Menge an absorbiertem Stickoxid größer als die akkumulierte Menge an desorbiertem Stickoxid. Umgekehrt führt eine steigende Temperatur des Katalysators 14 dazu, dass die akkumulierte Desorption in der Regel größer ist als die akkumulierte Absorption.

Die am Ende des betrachteten Auswertezeitraums vorliegenden Differenz 54 wird mit einer erwarteten, modellierten Differenz verglichen. Ist die Differenz 54 größer oder kleiner als die erwartete Differenz, kann dies auf eine Drift des Emissionsmodells oder des Sensors 22 hindeuten. Dies kann durch eine entsprechende neue Kalibrierung des Emissionsmodells beziehungsweise des Sensors 22 kompensiert werden. Falls keine solche Drift vorliegt, kann basierend auf der Differenz 54 auf die NOx-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 rückgeschlossen werden.

Die Diagnose wird bevorzugt unter Betrachtung eines zurückliegenden Zeitintervalls durchgeführt. So kann nämlich sichergestellt werden, dass innerhalb des Zeitintervalls vorbestimmte Randbedingungen vorgelegen haben. Als eine dieser Randbedingungen kann vorgesehen sein, dass der NOx-Speicher, also der Katalysator 14, in dem betrachteten, zurückliegenden Zeitintervall ausreichend mit Stickoxiden gesättigt war. Beispielsweise kann eine Sättigung von mindestens 80 Prozent vorgesehen sein. Des Weiteren wird bevorzugt ein Zeitintervall betrachtet, in welchem die Temperatur ausreichend stabil war und sich in einem zugelassenen Bereich befand. Hierfür kann beispielsweise in Betracht gezogen werden, ob bei einer Temperaturänderung des Abgases stromaufwärts des Katalysators 14 es zu keiner oder allenfalls einer geringen Temperaturänderung stromabwärts des Katalysators 14 gekommen ist. Das Vorgeben dieser Randbedingung liegt wiederum in der Temperaturabhängigkeit der Desorption begründet.

Als weitere Randbedingung kann vorgesehen sein, dass der Kennwert für den Stickoxid- Gradienten stromaufwärts des Katalysators 14 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs lag. Dieser Bereich sollte nicht zu klein sein. Ansonsten sind nämlich die

Absorptionseffekte und die Desorptionseffekte sehr gering, sodass sie messtechnisch nicht gut erfasst werden können. Ist der Bereich hingegen zu groß, so können die Toleranzen des Emissionsmodells und die Toleranzen des Sensors 22 zu groß werden. Des Weiteren kann als Randbedingung überprüft werden, ob die Differenz zwischen der Absorption und der Desorption in dem zurückliegenden Zeitintervall plausibel ist. Dies kann insbesondere unter Heranziehung eines Modells überprüft werden.

Für die Auswertung der Diagnose werden die Höhe der akkumulierten Absorption und die Höhe der akkumulierten Desorption mit der modellierten Absorption und der modellierten Desorption verglichen. Ist die Differenz der akkumulierten Absorptionsmenge und der akkumulierten Desorptionsmenge geringer als die modellierte Differenz beziehungsweise als die modellierte Menge, so ist dies ein Zeichen für eine reduzierte Stickoxid- Speicherfähigkeit des Katalysators 14. Aus den Absorptionsmengen und den

Desorptionsmengen kann demnach über ein Modell auf die absolute Stickoxid- Speicherfähigkeit des Katalysators 14 geschlossen werden. Bevorzugt umfasst das Modell für die gegebenen Rahmenbedingungen in dem gegebenen Zeitraum einen Sollwert für die Absorptionsmenge und einen Sollwert für die Desorptionsmenge. Diese Sollwerte sind eine Funktion der Temperatur, des Kennwerts des NOx-Gradienten, des Abgasmassenstroms und der Summe der Stickoxid-Rohemissionen. Die aktuell modellierte Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 kann nach oben oder nach unten korrigiert werden, wenn die gemessene Absorptionsmenge und die gemessene Desorptionsmenge von der Soll-Absorptionsmenge und Soll-Desorptionsmenge abweicht.

Eine weitere Möglichkeit, die Desorption der Stickoxide von dem Katalysator 14 in

Abhängigkeit von der Konzentration an Stickoxiden im Abgas zum Ermitteln der Stickoxid- Speicherfähigkeit des Katalysators 14 zu berücksichtigen, soll mit Bezug auf Fig. 3 veranschaulicht werden. Hier ist in einem Graphen auf einer Ordinate 56 die

Stickoxidkonzentration aufgetragen und auf der Zeitachse 32 wiederum die Zeit t. Eine erste Kurve 58 stellt den Verlauf der Rohemission als Funktion der Zeit dar, und eine zweite Kurve 60 die Konzentration der Stickoxide im Abgas stromabwärts des

Katalysators 14, welche mittels des Sensors 22 erfasst wird. Auch hier macht man sich den Effekt zunutze, dass durch Absenken und Anheben beziehungsweise durch

Variationen des Stickoxid-Partialdrucks, wie sie bei dynamischen Fahrsituationen üblich sind, es zu resultierenden kontinuierlichen kleinen Absorptionsvorgängen und

Desorptionsvorgängen kommt. Aufgrund dieser Absorptionsvorgänge und

Desorptionsvorgänge ändert sich jedoch die Stickoxid-Konzentration nach dem

Katalysator 14 langsamer als die Stickoxid-Konzentration vor dem Katalysator 14. Die entsprechende Sprungantwort, also die Änderung der Stickoxid-Konzentration

stromabwärts des Katalysators 14, welche aus einer entsprechenden Änderung der Stickoxid-Konzentration stromaufwärts des Katalysators 14 resultiert, wird mit einer von einem Modell erwarteten Sprungantwort verglichen. Insbesondere über eine statistische Auswertung von mehreren solchen Sprungantworten kann mittels eines Modells auf die absolute Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 geschlossen werden.

Vorzugsweise wird folgendermaßen vorgegangen, um den Kennwert für den NOx- Gradienten zu bestimmen. Zunächst wird ein Signalrauschen des Stickoxid-Sensors 22 nach dem Katalysator 14 sowie des (optionalen) Stickoxid-Sensors stromaufwärts des Katalysators 14 herausgemittelt. Der Gradient beziehungsweise die Steigung der

Stickoxidkonzentration stromaufwärts des Katalysators 14 wird beispielsweise in pprri NOx pro Sekunde ermittelt. Als Grundlage dient hierfür ein (vorliegend nicht gezeigter)

Stickoxid-Sensor stromaufwärts des Katalysators 14 beziehungsweise ein Stickoxid- Rohemissionsmodell. Des Weiteren wird der Gradient beziehungsweise die Steigung der Stickoxid-Konzentration stromabwärts des Katalysators 14 bevorzugt in ppm _N ox pro Sekunde ermittelt. Als Grundlage hierfür dient der Stickoxid-Sensor 22. Anschließend wird für einen definierten Zeitraum von beispielsweise mindestens 100 Sekunden der Mittelwert aus den Beträgen der Stickoxidgradienten vor dem Katalysator 14 und nach dem Katalysator 14 gebildet. Dieser Mittelwert ist ein Kennwert, welcher repräsentativ für den Stickoxid-Gradienten ist.

Gemäß Fig. 3 findet beispielsweise während eines ersten Schritts 62 eine Absorption von Stickoxiden im Katalysator 14 statt. Dies ist daran erkennbar, dass auf ein starkes Ansteigen der Rohemission (Kurve 58) ein deutlich langsameres Ansteigen der Stickoxid- Konzentration stromabwärts des Katalysators 14 (Kurve 60) auftritt. Umgekehrt kommt es beispielsweise in einem zweiten Schritt 64 zu einer Stickoxid-Desorption vom Katalysator 14. Hier sinkt entsprechend die Stickoxid-Rohemission (Kurve 58) rasch ab, während die Stickoxid-Konzentration stromabwärts des Katalysators 14 langsamer abnimmt. Aufgrund dieser langsameren Sprungantworten der Stickoxid-Konzentration stromabwärts des Katalysators 14, welcher mittels des Sensors 22 erfasst wird, kann auf das Vorliegen einer Absorption während einer Mehrzahl von ersten Schritten 62 beziehungsweise auf das Desorbieren während einer Mehrzahl von zweiten Schritten 64 geschlossen werden.

Auch bei der Erkennung der Stickoxid-Gradienten stromabwärts des Katalysators 14, welcher die Stickoxid-Speicherfähigkeit aufweist, wird bevorzugt die Diagnose auf ein zurückliegendes Zeitintervall durchgeführt. Als Randbedingung kann auch hier vorgesehen sein, dass der NOx-Speicher beziehungsweise der Katalysator 14 in dem zurückliegenden Zeitintervall ausreichend mit Stickoxiden gesättigt war. Des Weiteren wird bevorzugt detektiert, dass die Abgastemperatur in dem zurückliegenden Zeitintervall hinreichend stabil und im zugelassenen Bereich war. Bevorzugt lag des Weiteren der Kennwert für den Stickoxid-Gradienten stromaufwärts des Katalysators 14 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs. Wenn dieser Bereich zu klein ist, so sind die Toleranzen und das Rauschen der Sensoren zu dominant. Ist der Kennwert hingegen zu groß, so werden die Toleranzen des Emissionsmodells und die Toleranzen der Sensoren zu groß.

Aus dem Kennwert, welcher sich aus den Mittelwerten der Beträge der NOx-Gradienten vor dem Katalysator 14 und nach dem Katalysator 14 ermitteln lässt, kann über ein Modell auf die absolute Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 geschlossen werden. Das Modell hat bevorzugt für die gegebenen Rahmenbedingungen in dem gegebenen Zeitraum einen Sollwert für den Kennwert des Stickoxid-Gradienten nach dem Katalysator 14. Dieser ist jedoch eine Funktion der Temperatur, des

Abgasmassenstroms, der Summe der Stickoxid-Rohemission und des Stickoxid- Gradienten vor dem Katalysator 14. Die aktuell modellierte Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 wird nach oben oder nach unten korrigiert, wenn der gemessene Kennwert des Stickoxid-Gradienten von dem Sollwert abweicht.

Die Kenntnis über die Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 kann für die Betriebsweise der Abgasanlage 10 verwendet werden. Beispielsweise kann über die Motorsteuerung die Stickoxid-Rohemission des Motors angepasst werden. Des Weiteren können eine Fettsprung-Dosierstrategie und/oder eine Harnstoff-Dosierstrategie angepasst werden, oder es können Heizmaßnahmen des Abgases vorgenommen werden.

Aus der Speicherfähigkeit des Katalysators 14 kann des Weiteren auf die aktuelle Performance des Katalysators 14 im Hinblick auf das Verringern des Gehalts an

Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) im Abgas geschlossen werden. Somit ist eine Diagnose des Katalysators 14 gemäß OBD möglich. Für die Diagnose kann bei Unterschreitung einer kritischen Stickoxid-Speicherfähigkeit beziehungsweise Speichermenge ein Fehler gemeldet werden. Dies kann zur Folge haben, dass beispielsweise eine Motorkontrolllampe aktiviert wird. Zusätzlich oder alternativ können weitere Diagnosemaßnahmen eingeleitet werden, etwa um das

Ergebnis zu validieren. Solche Maßnahmen zur Validierung können gemäß dem Stand der Technik vorgenommen werden.

Aus der Veränderung der Stickoxid-Speicherfähigkeit des Katalysators 14 innerhalb eines Zeitraums oder Intervalls, in welchem eine Entschwefelung des Katalysators 14 stattfindet, kann auch auf die aktuelle Schwefelkonzentration im Kraftstoff und auf die Schwefelbeladung des Katalysators 14 geschlossen werden. Es ist somit auch eine Optimierung einer DeSOx-Strategie möglich, also einer Strategie der Entschwefelung des Katalysators 14. Insbesondere können das Intervall beziehungsweise der Zeitraum zwischen zwei DeSOx-Maßnahmen und die DeSOx- Intensität optimiert werden. Die DeSOx-Intensität äußert sich insbesondere in einer Tiefe des Fettsprungs, also in dem Ausmaß beziehungsweise in der Intensität des Anfettens des Luft-Kraftstoff-Gemischs, in der Dauer des Fettsprungs und in der Anzahl von Fettsprüngen. Die Entschwefelung des Katalysators 14 kann insbesondere bei erhöhter Temperatur, beispielsweise im Rahmen einer Regeneration des Partikelfilters 16, durch entsprechende Fettsprünge bewerkstelligt werden. Bezugszeichenliste

10 Abgasanlage

12 Abgasstrang

14 Katalysator

16 Partikelfilter

18 SCR-Katalysator

20 Dosiereinrichtung

22 Sensor

24 Kurve

26 Kurve

28 Steuergerät

30 Schritt

32 Zeitachse

34 Zeitpunkt

36 Schritt

38 Ordinate

40 Kurve

42 Kurve

44 Schritt

46 Schritt

48 Ordinate

50 Kurve

52 Kurve

54 Differenz

56 Ordinate

58 Kurve

60 Kurve

62 Schritt

64 Schritt