Die Abgasnachbehandlung bei Brennkraftmaschinen erfolgt heut- zutage üblicherweise mit einem oder mehreren Katalysatoren in der Auspuffanlage der Brennkraftmaschine. Strenge Emissions- grenzwerte für Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Fahrzeugen, machen die zuverlässige Überwa- chung des eingesetzten Katalysators erforderlich. Von solchen Diagnoseverfahren wird verlangt, daß sie die kontinuierliche Überprüfung des Katalysators im Betrieb ermöglichen, auch als On-Board-Diagnose bezeichnet. _ Ein für Otto-Motoren bekanntes Verfahren zur Katalysatorüber- wachung basiert auf der Auswertung des Zusammenhangs zwischen dem Sauerstoffspeichervermögen und dem Konvertierungsgrad ei- nes Dreiwege-Katalysators. Ein solches Verfahren ist z. B. aus der DE 195 36 252 bekannt ; dabei werden zwei Sauerstoff-oder Lambda-Sonden eingesetzt, eine stromauf und eine stromab des Katalysators. Dieses Verfahren kann nur dann angewendet wer- den, wenn die Lambda-Regelung aktiv ist und der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Die Auswertung der Lambdasondensignale erlaubt nur eine indirekte Katalysator- überwachung, wobei die Korrelation zwischen Sauerstoffspei- chervermögen und Konvertierungsgrad des Katalysators nicht sehr gut ist. Deshalb ist dieses Verfahren, ebenso wie das aus DE 24 44 334 bekannte auf die Diagnose relativ großer Konvertierungsgraddifferenzen begrenzt, wodurch nur eine starke Verschlechterung des Katalysators diagnostizierbar ist. Zur Diagnose einer geringen Katalysatorverschlechterung,

wie sie strenge Emissionsgrenzwerte erforderlich machen, sind diese Verfahren nicht tauglich.

Einen anderen Weg zur Katalysatorüberprüfung beschreitet das aus DE 40 39 429 bekannte Verfahren. Es sieht stromab des Ka- talysators einen Kohlenmonoxid-und/oder Wasserstoffkonzen- trationsaufnehmer vor. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes des Kohlenmonoxid-und/oder Wasserstoffgehaltes wird ein defekter Katalysator erkannt. Die Messungen erfolgen bei definierten, stationären Betriebszuständen der Brenn- kraftmaschine, d. h. dann, wenn der Katalysator seinen höch- sten Konvertierungsgrad aufweist.

Aus DE 195 37 778 ist ein Verfahren zur Überwachung der Funk- tion eines NOx-reduzierenden Katalysators einer Dieselbrenn- kraftmaschine bekannt, bei der als Reduktionsmittel Kraft- stoff stromauf des Katalysators zudosiert wird. Dabei ist zur Überwachung des NOx-Katalysators ein Aufnehmer für die Koh- lenwasserstoffkonzentration im Abgas stromab des Katalysators vorgesehen, um ein Nachlassen der katalytischen Reduktion an- hand erhöhter Kohlenwasserstoffkonzentrationen im Abgas er- kennen zu können.

Eine exakte Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Katalysa- toren im Abgastrakt ermöglicht im normalen Betrieb, d. h. nach Erreichen der Betriebstemperatur, sehr hohe Konvertierungs- grade, z. B. über 95%. Strenge Emissionsgrenzwerte erlauben nur geringe Abweichungen von dieser fast vollständigen Kon- vertierung, weshalb ein OBD-System in der Lage sein muß, be- reits geringe Abweichungen festzustellen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysa- tors anzugeben, mit denen sich bereits eine geringe, durch Alterung bedingte Verschlechterung des Konvertierungsgrades sehr präzise erfassen läßt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 20 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausge- staltungen und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.

Erfindungsgemäß erfolgt die Überprüfung der Funktionsfähig- keit des Katalysators während der Aufheizphase der Brenn- kraftmaschine. Da während der Aufheizphase der Brennkraftma- . schine der größte emittierte Schadstoffanteil ausgestoßen wird, ist eine Funktionsüberprüfung des Katalysators in die- ser Zeitspanne besonders bedeutsam. Zum anderen fällt es auf- grund der höheren Schadstoffkonzentration im Abgas hinter dem Katalysator während der Aufheizphase leichter, Änderungen in der Funktionsfähigkeit des Katalysators zu diagnostizieren.

Die Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der er- findungsgemäßen Vorrichtung beruht auf dem Zusammenhang zwi- schen dem Konvertierungsgrad bzw. dem Emissionsniveau einer Abgaskomponente hinter einem zu überwachenden Katalysator und den thermischen Eigenschaften, d. h. der Temperatur, des Kata- lysators. Der Konvertierungsgrad des Katalysators hängt di- rekt von seiner Temperatur ab. Diese Abhängigkeit ändert sich mit der Alterung des Katalysators. Der Konvertierungsgrad wird mit zunehmenden Alter des Katalysators schlechter. Diese Änderung der Abhängigkeit des Konvertierungsgrades des Kata- lysators von seiner Temperatur mit der Alterung bietet somit eine Möglichkeit, den Katalysator auf seine Funktionsfähig- keit hin zu überwachen.

Die thermische Eigenschaft des Katalysators kann durch die Festkörpertemperatur des Katalysators selbst oder aber durch die dem Katalysator zugeführte Wärme ausgedrückt werden.

Letztere kann durch die Bestimmung der Abgastemperatur strom- auf des Katalysators und Bestimmung des dem Katalysator zuge- führten Volumenstroms sowie anschließender Berechnung der dem Katalysator zugeführten Wärme aus Abgastemperatur, Volumen-

strom und Wärmekapazität des Abgases erfolgen. Eine Energie- zufuhr durch eine eventuell vorhandene Katalysatorheizung muß natürlich ebenfalls berücksichtigt werden. Vorzugsweise kann die Abgastemperatur stromauf des Katalysators mittels eines Modells aus Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine berech- net werden. Weiter wird die dem Katalysator zugeführte Wärme vorzugsweise nur dann bestimmt, wenn nach einem Start der Brennkraftmaschine keine latente Wärme mehr zur Verdampfung von Kondensaten im Katalysator aufgenommen wird.

Bei der Erfindung wird die Überwachung des Katalysators vor- zugsweise anhand von Messungen einer Schadstoffkomponente, insbesondere Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) oder Stickoxide NOX, vorgenommen. Es können jedoch auch mehrere dieser Schadstoffkomponenten berücksichtigt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird stromauf sowie stromab des Katalysators die Konzentration einer Schad- stoffkomponente im Abgas gemessen. Aus diesen Meßwerten wird der Konvertierungsgrad des Katalysators errechnet. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann, wenn die Katalysatortemperatur bei einem gegebenen Konvertie- rungsgrad über einem Schwellwert liegt, eine mangelnde Kata- lysatorfunktion erkannt. Alternativ ist dies auch möglich, wenn bei gegebener Katalysatortemperatur ein Mindestkonver- tierungsgrad nicht erreicht wird.

Wird als Maß für die Temperatur des Katalysators die dem Ka- talysator zugeführte Wärme verwendet, kann ein nicht funkti- onsfähiger Katalysator dadurch erkannt werden, daß die Ener- gie, die notwendig ist, um den Konvertierungsgrad des Kataly- sator von einem Anfangswert ni, z. B. 20%, auf einen Endwert nf, z. B. 60% zu erhöhen, bestimmt wird. Die zum Erreichen der<BR> Konvertierungsgraderhöhung nf-ni notwendige Energie, die dem Katalysator in Form von Wärme zugeführt werden muß, ist bei einem gealterten, funktionsuntüchtigen Katalysator höher als bei einem neuen, funktionstüchtigen Katalysator. Der Mit-

telwert dieser Energien steigt ebenfalls mit der Alterung des Katalysators. Das Produkt aus Mittelwert der Energie und zu- geführter Energie ist folglich ein Maß für das Aufwärmverhal- ten des Katalysators und somit für seine Funktionsfähigkeit.

Durch Setzen eines Schwellwertes für dieses Produkt kann auf einfache Weise die Katalysatordiagnose durchgeführt werden.

Wird der Schwellwert überschritten, wird der Katalysator als nicht funktionsfähig erkannt. Um thermischen Randbedingungen des Systems Rechnung zu tragen, ist es vorzugsweise möglich, die Diagnoseschwelle als Funktion von Temperaturwerten der Brennkraftmaschine, wie z. B. Kühlwassertemperatur, Ansaug- lufttemperatur, Außentemperatur oder Abgastemperatur beim Start der Brennkraftmaschine aus einem Kennfeld zu wählen.

Ebenso kann das Fahrprofil eines Fahrzeuges, mit dem die Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, das die Aufheizung des Katalysators beeinflussen kann, durch einen Korrekturfaktor berücksichtigt werden.

Bei einer Ausführungsform wird auf eine Messung der Schad- stoffkonzentration stromauf des Katalysators verzichtet ; statt dessen wird nur die Konzentration einer der Schad- stoffkomponenten hinter dem Katalysator gemessen. Zur Diagno- se wird die dem Katalysator zugeführte Wärme bzw. die Ände- rung der Festkörpertemperatur des Katalysators bestimmt, die notwendig ist, um die Konzentration der zu überwachenden Schadstoffkomponente von einem Anfangswert [i] i auf einen End- wert [i] f zu senken. Da die Konzentration für sich allein noch kein direktes Maß für die emittierte Schadstoffmenge ist, wird sie mit der Abgasmenge verknüpft und die Masse der Schadstoffkomponente bestimmt. Je besser das Aufheizverhalten des Katalysators, umso niedriger ist die Masse, die während der Zufuhr einer gegebenen Wärme oder während einer vorgege- benen Festkörpertemperaturänderung des Katalysators emittiert wird. Bei Überschreiten eines gewissen Schwellwertes wird der Katalysator als nicht funktionsfähig erkannt. Vorzugsweise wird die emittierte Masse mit der mittleren zugeführten ther- mischen Energie multipliziert, um den zeitlichen Verlauf der

Energiezufuhr, wie z. B. Lasteinflüsse, zu berücksichtigen.

Das Produkt aus emittierter Masse und zugeführter Energie ist dann ein Maß für die Funktionsfähigkeit des Katalysators, und bei Überschreiten eines Schwellwertes wird der Katalysator als defekt erkannt. Um den thermischen Randbedingungen des Systems Rechnung zu tragen, wird vorzugsweise auch hier die Diagnoseschwelle als Funktion von Temperaturwerten der Brenn- kraftmaschine, wie z. B. Kühlwassertemperatur, Ansauglufttem- peratur, Außentemperatur oder Abgastemperatur beim Start der Brennkraftmaschine definiert. Auch kann das Fahrprofil eines Fahrzeugs, mit dem die Brennkraftmaschine ausgestattet ist, während des Verfahrens durch einen Korrekturfaktor berück- sichtigt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung für alle Katalysator- typen wie Reduktionskatalysatoren, Oxidationskatalysatoren, insbesondere geregelte Drei-Wege-Katalysatoren, Speicherkata- lysatoren oder Adsorbern, sowie für Otto-wie Dieselbrenn- kraftmaschinen anwendbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 ein Diagramm mit dem Verlauf des Konvertierungsgrads eines Katalysators als Funktion der Katalysatortem- peratur, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 4 ein Diagramm mit dem Verlauf des Konvertierungsgrads eines Katalysators als Funktion der dem Katalysator zugeführten Wärme,

Fig. 5 ein Diagramm mit Meßergebnissen, das die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen Drei-Wege- Katalysator veranschaulicht, Fig. 6 ein Diagramm mit der von einer Brennkraftmaschine emittierten Masse als Funktion der dem Katalysator zugeführten Wärme und Fig. 7 ein Diagramm mit Meßergebnissen, das die Anwendung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Drei-Wege-Katalysator veranschau- licht.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Katalysators beschrieben.

Wie Fig. 1 zeigt, hat eine Brennkraftmaschine 1 einen Ansaug- trakt 2 sowie einen Abgastrakt 3. Ihr Betrieb wird von einem Steuergerät 4 gesteuert beziehungsweise geregelt. Dem Steuer- gerät 4 wird der Meßwert eines Ansaugluftmassenaufnehmers 5 zugeführt, der im Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 an- geordnet ist und den Ansaugluftmassenstrom erfaßt. Das Steu- ergerät 4 steuert weiter die Einspritzung des Kraftstoffes über Einspritzventile 6 in den Ansaugtrakt 3 und erfaßt mit- tels einer Lambda-Sonde 7 den Sauerstoffgehalt des Abgases, um den Betrieb der Brennkraftmaschine zu regeln. Im Ab- gastrakt 3 ist ein Katalysator 15 angeordnet, dessen Funkti- onsfähigkeit, d. h. Konvertierungsgrad überwacht werden soll. <BR> <BR> <P>Der Konvertierungsgrad fl eines Katalysators hängt direkt von der Temperatur des Katalysators Tcat ab. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 2 dargestellt. Die Kurve 13 zeigt die Temperatur- abhängigkeit des Konvertierungsgrades n eines neuen Katalysa- tors. Kurve 14 beschreibt einen alten funktionsuntüchtigen Katalysator. Mit steigender Katalysatortemperatur Tcat nimmtT| bis zu einem maximalen Wert zu. Der Verlauf oberhalb die Tem- peratur, bei der der maximale Wert erreicht wird, hängt vom verwendeten Katalysator ab. Er ist annähernd konstant bei ei-

nem Drei-Wege-Katalysator, nimmt z. B. bei einem Entstickungs- katalysator dagegen ab.

Der Konvertierungsgrad für eine Komponente ergibt sich aus folgender Gleichung : 11i=([i]vorKat.~[i]nachKat.)/[i]vor([i]vorKat.~[i]nachKat.)/ [i]vor Kat. (1) r wobei [i] die Volumenkonzentration der Schadstoffkomponente i darstellt. Mit der Alterung des Katalysators nimmt seine Ak- tivierungsenergie ab und der Kurvenverlauf ändert sich. Die für einen bestimmten Konvertierungsgrad ni notwendige Kata- lysatortemperatur Tcat erhöht sich, und der maximale Konver- <BR> <BR> <BR> tierungsgrad ni, maux nimmt ab ; die Kurve verbreitert sich, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Die Änderung des Konvertierungsgrads als Funktion der Temperatur bei der Alterung bietet somit ei- ne Möglichkeit, den Katalysator auf seine Funktionsfähigkeit hin zu überwachen.

Um die Temperatur des Katalysators zu bestimmen, wird dessen Festkörpertemperatur mittels eines Temperaturaufnehmers 9 ge- messen, wobei der Meßwert dem Steuergerät 4 zugeführt wird.

Um die Konzentration einer Schadstoffkomponente im Abgas und hieraus den Konvertierungsgrad des Katalysators zu bestimmen, sind stromauf des Katalysators 15 ein Schadstoffkonzentrati- onsaufnehmer 8 und stromab des Katalysators ein Schad- stoffkonzentrationsaufnehmer 10 angeordnet, die abhängig von der Konzentration der Schadstoffkomponente, z. B. der Kohlen- wasserstoffe (HC), Meßwerte an das Steuergerät 4 liefern.

Dort werden diese mittels einer mathematischen Funktion oder eines Kennfeldes in die Schadstoffvolumenkonzentration umge- rechnet. Als Schadstoffkonzentrationsaufnehmer, die die Volu- menkonzentration einer zu überwachenden Schadstoffkomponente im Abgas erfassen, sind planare Abgassensoren möglich, die eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit eines Metal- loxids (z. B. dotiertes SrTi03) als Meßsignal zeigen. Es sind aber auch Abgassensoren denkbar, die einen Festkörperelektro-

lyten (z. B. stabilisiertes Zr02 oder Ce02) als Meßelement verwenden. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei planare Kohlenwasserstoffsensoren für eine ge- forderte OBD-Überwachungsfunktion.

Die direkte Auswertung des Zusammenhangs ni (TCat) erfolgt, indem während des Warmlaufs des Motors in der Aufheizphase die Festkörpertemperatur des Katalysators 15 mit dem Tempera- turaufnehmer 9 gemessen wird und dazu aus den Signalen der Schadstoffkonzentrationsaufnehmer 8,9 der Konvertierungsgrad ermittelt wird. Bei gegebenem Konvertierungsgrad ndiag hat ein neuer Katalysator eine sehr viel niederere Temperatur Tneu als ein älterer Katalysator. Liegt, wie in Fig. 2 zu sehen, <BR> <BR> <BR> die Temperatur Tau zum gegebenen Konvertierungsgrad ndiag über einer Temperaturschwelle Tdiag, wird der Katalysator als de- fekt erkannt. Alternativ kann auch der Konvertierungsgradr\ zu einer gegebenen Temperatur Tdiag bestimmt werden und bei <BR> <BR> <BR> Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes ndiag der Ka- talysator als defekt erkannt werden.

Anhand der Fig. 3 und 4 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Elemente, die denen der Fig. 1 ent- sprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, es sei hier auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen. Im Unter- schied zur Vorrichtung der Fig. 1 ist kein Temperaturaufneh- mer 9 am Katalysator 15 vorgesehen. Stattdessen wird die Tem- peratur des Abgases stromauf des Katalysators mit einem Tem- peraturaufnehmer 9 vom Steuergerät 4 erfaßt. Über eine Sekun- därluftpumpe 11 wird dem Abgas stromauf des Katalysators 15 ein Sekundärluftmassenstrom zugeführt, der von einem Sekun- därluftmassenaufnehmer 12 gemessen wird, wobei der Meßwert dem Steuergerät 4 zugeführt wird.

Alternativ zur Abhängigkeit des Konvertierungsgrads des Kata- lysators von seiner Festkörpertemperatur wird in diesem Fall die Abhängigkeit des Konvertierungsgrades von der dem Kataly- sator zugeführten Energie für die Diagnose verwendet. Die

Energie zur Aufheizung des Katalysators wird diesem vom Abgas in Form von Wärme zugeführt. Diese Wärme kann aus der Abga- stemperatur vor dem Katalysator und dem dem Katalysator zuge- führten Abgasmassenstrom nach folgender Gleichung bestimmt werden : rif E= |Tabgas (Mansaug (1+L i) +Msekundär) Cpdt (2) tri 0 wobei TAbgas die Abgastemperatur stromauf des Katalysators, M der Ansaugluftmassenstromt Mselaeldär der Sekundärluft- massenstrom, Cp die Wärmekapazität des Abgases bei konstantem Druck, X die Luftzahl und Lo die Luftmasse pro Kraftstoff- masseneinheit bei stöchometrischer Verbrennung darstellt. Die Wärme AQ = E f- Ei, die notwendig ist, um den Konvertie- rungsgrad des Katalysators von einem Anfangswert ni (Wärme Envi) auf einen Endwert nf (Wärme E f) zu erhöhen, ist bei ei- nem gealterten Katalysator höher als bei einem neuen Kataly- sator, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Die in Fig. 4 gezeigten Kurven entsprechen denen der Fig. 2, mit dem Unterschied, daß sie über der dem Katalysator 15 zugeführten Wärme anstatt über der Festkörpertemperatur aufgetragen sind. Die zum Er- reichen von ni und nf notwendigen Energien E, und Enf sind ebenfalls bei einem gealterten Katalysator höher als bei ei- nem neuen Katalysator. Ihr Mittelwert nth = =0,5 (envi + Enf) steigt ebenso mit der Alterung des Katalysators an. Das Pro- dukt aus Mittelwert und zugeführter Wärme AQ ist folglich ein brauchbares Maß für das Aufwärmverhalten des Katalysators und somit für seine Funktionsfähigkeit. Durch Setzen eines Schwellwertes für das Produkt kann auf einfache Weise die Ka- talysatordiagnose durchgeführt werden. Bei Schwellwertüber- schreitung wird der Katalysator als defekt erkannt.

Da letztendlich jedoch die Aufheizung des Katalysators für seinen Konvertierungsgrad entscheidend ist, sind die thermi- schen Randbedingungen des Systems von Bedeutung, wenn man die

dem Katalysator zugeführte Wärme als Maß für seine Aufheizung verwendet. Um diesen thermischen Randbedingungen Rechnung zu tragen, kann die Diagnoseschwelle vorzugsweise als Funktion von Temperaturwerten der Brennkraftmaschine wie z. B. Kühlwas- sertemperatur, Ansaugtemperatur, Außentemperatur oder Abga- stemperatur beim Inbetriebsetzen der Brennkraftmaschine ge- wählt werden. Das Steuergerät 4 enthält dazu ein geeignetes Kennfeld. Weiter kann das Fahrprofil der Fahrzeuggeschwindig- keit eines Fahrzeuges, in dem die Brennkraftmaschine einge- baut ist, durch einen Korrekturfaktor, der im Steuergerät 4 abgelegt sein kann, berücksichtigt werden.

In Fig. 5 sind Meßergebnisse dargestellt, die das erfindungs- gemäße Verfahren am Beispiel der Oxidation von Kohlenwasser- stoffen mit einem Drei-Wege-Katalysator demonstrieren. Die Messungen erfolgten an einem Motorprüfstand, der Aufbau ent- spricht dem der Fig. 3. Die Brennkraftmaschine wurde aus kal- tem Zustand (300° K) auf unterschiedliche konstante Drehzah- len gestartet, um so unterschiedliche Aufheizprofile des Ka- talysators zu erzeugen. Die Diagnose wurde mit ni = 20% und nf = 60% für die Konzentration von Kohlenwasserstoff (HC) durchgeführt. Die Bestimmung der Kohlenwasserstoffkonzentra- tion stromauf und stromab des Katalysators erfolgte mit einem Flammen-Ionisationsdetektor (FID). Es wurden zwei Katalysato- ren untersucht. Der neue Katalysator, Meßkurve 13, weist nach Fahrzyklus FTP 75 eine Emission von 50 mgHC pro Meile auf.

Der gealterte Katalysator der Meßkurve 14 erreicht 100 mgHC pro Meile. Die beiden Katalysatoren können mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren gut unterschieden werden, wie Fig. 5 zeigt.

In den bisher vorgestellten Ausführungsbeispielen sind zwei Schadstoffkonzentrationsaufnehmer im Abgas erforderlich. Eine kostengünstigere und deshalb bevorzugte Möglichkeit bietet eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Mes- sung der Volumenkonzentration der Schadstoffkomponente nur stromab dem Katalysator erfolgt. Ansonsten entspricht die

Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels der Vorrichtung der Fig. 3. Zur Diagnose wird vorzugsweise die Wärme bestimmt, die dem Katalysator zugeführt werden muß, um die Konzentrati- <BR> <BR> on [i] nach Kat. der zu überwachenden Schadstoffkomponente i von einem Anfangswert [i] i auf einen Endwert [i] f zu senken. Da die Konzentration, insbesondere die Volumenkonzentration, kein Maß für die emittierte Schadstoffmenge ist, wird mit folgen- der Gleichung aus der Konzentration die Masse der Komponente i bestimmt : fl, 1 mass= J [,] JM,,. 1+--+M,1.--- (3), l, a6go. s wobei Mi die Molmasse der Komponente i, Mabgas die Molmasse des Abgases und alle anderen Bezeichnungen der der Gleichung (2) entsprechen. Um den zeitlichen Verlauf der Energiezufuhr, insbesondere Lasteinflüsse, zu berücksichtigen, wird massi wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel mit der mittleren thermischen Energie Eth multipliziert. Das Produkt aus massi. Eth ist wieder ein Maß für die Funktionsfähigkeit des Katalysators. Beim Überschreiten eines Schwellwertes wird der Katalysator als defekt erkannt. Um wiederum den thermischen Randbedingungen des Systems Rechnung zu tragen, wird die Dia- gnoseschwelle als Funktion von Temperaturwerten der Brenn- kraftmaschine, wie z. B. Kühlwassertemperatur, Ansauglufttem- peratur, Außentemperatur oder Abgastemperatur der Brennkraft- maschine vor Inbetriebsetzung definiert und in einem Kennfeld im Steuergerät 4 abgelegt. Das Fahrprofil eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeuges kann während der Diagnose wiederum durch einen geschwindigkeitsabhängigen Kor- rekturfaktor berücksichtigt werden.

In Fig. 7 sind Meßergebnisse dargestellt, die die Anwendung des Verfahrens am Beispiel der Oxidation von Kohlenwasser- stoffen in einem Drei-Wege-Katalysator demonstrieren. Die Messungen erfolgten auf einem Rollenprüfstand, der Aufbau entspricht dem der Fig. 3 ohne den Schadstoffkonzentrations-

aufnehmer 8 stromauf des Katalysators. Der Schadstoffkonzen- trationsaufnehmer 10 stromab des Katalysators 15 ist in die- sem Auführungsbeispiel ein resistiver planarer Sensor. In Test Nr. 1,2 und 5 wurde ein neuer Katalysator, in den Tests 3,4 und 6 der Fig. 7 wurde ein alter Katalysator untersucht.

In den Tests 1 und 2 bzw. 3 und 4 wurden aufeinanderfolgende Fahrzyklen FTP 75 durchlaufen, anschließend an diese Tests wurde im Test 5 bzw. 6 die Brennkraftmaschine 60 s im Leer- lauf gehalten. Wie zu sehen ist, überschreiten die Tests mit dem gealterten Katalysator deutlich den Schwellwert von 110 g kJ, während die Tests mit dem neuen Katalysator deutlich dar- unterliegende Werte zeigen. Dadurch ist es möglich, einen al- ten, nicht mehr funktionstüchtigen Katalysator von einem neu- en zu unterscheiden.

Das Ergebnis der Funktionsüberprüfung kann dem Führer der Brennkraftmaschine 1 bzw. eines damit ausgerüsteten Fahrzeu- ges über eine Warnvorrichtung (nicht dargestellt) signali- siert werden. Alternativ kann das Steuergerät 4 einen Spei- cher (nicht gezeigt) aufweisen, in dem eine Aussage über die Funktionfähigkeit der Brennkraftmaschine 1 abgelegt wird, die z. B. bei einer Wartung ausgelesen werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Messung der Abgastempera- tur im vorstehend geschilderten Verfahren durch eine modell- basierte Berechnung der Abgastemperatur aus Betriebskenngrö- ßen der Brennkraftmaschine ersetzt werden kann. Weiter sei darauf hingewiesen, daß das Steuergerät 4 in das Betriebs- steuergerät der Brennkraftmaschine integriert oder ein eigen- ständiges Gerät sein kann.